Kurzbeschreibung

  •  Der Forscherverbund GALACTIF ist ein mit rund 4 Millionen Euro vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördertes Gemeinschaftsprojekt von sechs deutschen Universitäten und Forschungseinrichtungen im Rahmen der Fördermaßnahme „„Innovative Elektrochemie mit neuen Materialien“

 

  •  In diesem Vorhaben soll die elektrochemische Abscheidung von ausgewählten Metall- und Legierungsschichten aus ionischen Flüssigkeiten erarbeitet werden. Dabei sollen grundlegend neue Konzepte erforscht werden, um die Basis für eine kostengünstige und umweltfreundliche Beschichtungstechnologie zu schaffen.

 

  •  Partner des Konsortiums sind die Technische Universität Clausthal, die Technische Universität Chemnitz, die Technische Universität Ilmenau, das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik in Braunschweig, das Forschungsinstitut Edelmetalle und Metallchemie aus Schwäbisch-Gmünd, sowie die Technische Universität München, die das Vorhaben auch koordiniert.

Beschreibung des Vorhabens

Zahlreiche Bauteile für Anwendungen in der Elektronik, dem Transportwesen, der chemischen Industrie und der Medizin lassen sich aus preiswerten und gut verfügbaren Rohstoffen herstellen, wenn sie durch geeignete metallische Beschichtungen funktionalisiert werden. Das zu diesem Zweck am häufigsten eingesetzte Beschichtungsverfahren ist die galvanotechnische Oberflächenveredelung, die sich durch eine Ressourcen- und kosteneffiziente Abscheidung von Metallen, besonders für den Massenmarkt, auszeichnet. Diese gewährleistet den Schutz vor Korrosion oder verbessert Eigenschaften wie Abriebfestigkeit, Kratzfestigkeit, Härte oder elektrische Leitfähigkeit. Für viele Anwendungen, die Sondermetalle (Al, Ti, Nb, Ta, W, Mo, Pd, Pt) einsetzen, wären jedoch Beschichtungen ideal, die sich heute noch nicht oder zumindest nicht zu vertretbaren Kosten und ökologisch verträglich herstellen lassen. So könnten Ta-Schichten auf kostengünstigen Substraten für Implantate aufgebracht, Anlagen für die chemische Industrie ausgekleidet sowie Wolfram-Legierungsschichten für elektrische Kontakte für die Elektromobilität abgeschieden werden, die die aufwändige Herstellung massiver Kontakte ersparen, um nur einige Beispiele einer langen Liste zu nennen. Ein vielversprechender, neuer Ansatz in der galvanischen Beschichtungstechnik besteht daher in der Verwendung sogenannter „ionischer Flüssigkeiten“ anstelle von konventionellen Lösungsmitteln. Dabei handelt es sich um organische Salze, die bei niedrigen Temperaturen (unter 100 °C) flüssig sind. Ihre Vorteile liegen im niedrigen Dampfdruck, der oftmals niedrigen Toxizität, der Nichtbrennbarkeit und dem weiten elektrochemischen Potentialfenster. Letzteres erlaubt auch die Abscheidung dieser Metalle, die aus wässrigen Elektrolyten überhaupt nicht oder nicht mit den gewünschten Eigenschaften zugänglich sind. Derzeit fehlen aber noch viele Grundlagen, um die Abscheidung von technisch verwertbaren Schichten aus ionischen Flüssigkeiten zu ermöglichen.

Hier setzt das Verbundprojekt GALACTIF an. Im Rahmen des Vorhabens soll die elektrochemische Abscheidung von ausgewählten Metall- und Legierungsschichten -Aluminium, Refraktärmetalle, Edelmetalle- aus ionischen Flüssigkeiten erforscht werden, die bislang aus den industriell eingesetzten wässrigen Systemen nicht zugänglich waren. Da sich diese im Hinblick auf physikalische Eigenschaften, Prozessmechanismen und die Struktur der Grenzfläche grundlegend von den heute üblichen wässrigen Systemen unterscheiden, müssen völlig neue Konzepte erarbeitet werden, um die Prozesse hinreichend zu verstehen und so die Grundlagen für eine kostengünstige, umweltfreundliche Beschichtungstechnologie zu schaffen. Die erfolgreiche Umsetzung des Forschungsvorhabens wird mittel- und langfristig zu großen Innovationen in der mittelständisch geprägten galvanotechnischen Branche führen: Neue Verfahren werden die ressourcenschonende Herstellung langlebiger Bauteile ermöglichen und ökologisch bedenkliche Prozesse werden sich entschärfen oder gar substituieren lassen.

Das Vorhaben wird von der Technischen Universität München koordiniert. Mehrere Unternehmen der deutschen galvanotechnischen Industrie und ein Hersteller von ionischen Flüssigkeiten begleiten das Vorhaben in beratender Funktion: Dieses sind die Atotech Deutschland GmbH, Heraeus Electronics, die RASANT-ALCOTEC Beschichtungstechnik GmbH und die IOLITEC GmbH.

 

Projektpartner

Forschungsinstitut Edelmetalle + Metallchemie, 73525 Schwäbisch Gmünd

Dr. R. Böck

http://www.fem-online.de/

 

Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik (IST), Geschäftsfeld Luft und Raumfahrt, 38108 Braunschweig

Dr. A. Dietz

http://www.ist.fraunhofer.de/

 

Technische Universität Chemnitz, Professur Werkstoff- und Oberflächentechnik, 09125 Chemnitz,

Prof. Dr. T. Lampke

https://www.tu-chemnitz.de/mb/WOT/

 

Technische Universität Clausthal, Institut für Elektrochemie, 38678 Clausthal-Zellerfeld

Prof. Dr. F. Endres

https://www.iec.tu-clausthal.de/

 

Technische Universität Ilmenau, Fachgebiet Elektrochemie und Galvanotechnik, 98693 Ilmenau

Prof. Dr. A. Bund

https://www.tu-ilmenau.de/wt-ecg/

 

Technische Universität München, Fachgebiet Molekulare Katalyse, 85748 Garching

Prof. Dr. F. Kühn

http://www.ch.tum.de/molcat/index.shtml

 

Technische Universität München, Electrochemical Research Group, Lehrstuhl für Echtzeitsysteme und Robotik (Koordination)

Prof. Dr. A. Knoll, Dr. O. Schneider

www.ecrg.tum.de