Die Rolle von Tensiden bei der Galvanisierung

Tenside gehören zu den wesentlichen Rohstoffen im Bereich der Metalloberflächenbehandlung und sind ein unverzichtbarer Bestandteil der allermeisten Galvanoadditive. Im gesamten Galvanisierungsprozess – angefangen bei Vorbehandlungsschritten wie chemischer Entfettung, saurem Beizen zur Rostentfernung, elektrolytischer Entfettung und Substrataktivierung bis hin zu Additiven für die Galvanisierung einzelner Metalle und Legierungen, Anlaufschutzmitteln nach der Behandlung, schützenden Beschichtungsfilmen und sogar der Abwasserbehandlung bei der Galvanisierung – werden fast überall Tenside eingesetzt.

An der Grenzfläche zwischen Flüssigkeit und Luft erfahren die Moleküle auf der Flüssigkeitsoberfläche eine stärkere nach innen gerichtete Anziehung durch innere Flüssigkeitsmoleküle als durch Luftmoleküle. Diese resultierende Kontraktionskraft an der Flüssigkeitsoberfläche wird als Oberflächenspannung bezeichnet . Ein Tensid ist eine Substanz, die in geringen Konzentrationen die Oberflächenspannung bzw. Grenzflächenspannung von Wasser und anderen Lösungssystemen senken kann. Strukturell muss ein Tensidmolekül aus zwei Teilen bestehen: einer unpolaren lipophilen (hydrophoben) Gruppe und einer polaren hydrophilen Gruppe. Die Senkung der Oberflächenspannung ist genau die Eigenschaft, die als Oberflächenaktivität bezeichnet wird. Die überwiegende Mehrheit der Tenside ist wasserlöslich, öllösliche machen nur eine sehr kleine Minderheit aus.

Tensidanwendungen in der Galvanisierung

1. Reduzierung der Oberflächenspannung und Vermeidung von Defekten

Die Zugabe von Tensiden verringert die Oberflächenspannung der Galvanisierungslösung und erleichtert so den Prozess der Wasserstoffentwicklung, der mit der kathodischen Metallelektroabscheidung einhergeht. Dies verhindert die Bildung von Dellen, Nadellöchern und Grübchen auf der Beschichtung und sorgt für eine starke Verbindung zwischen der Beschichtung und dem Untergrund.

2. Effiziente Dekontamination und Reinigung

Wässrige Tensidlösungen werden auf mit Öl verunreinigten festen Oberflächen adsorbiert und ermöglichen so die Benetzung, Penetration, Emulgierung und Verteilung von Ölflecken, wodurch Fett und Verunreinigungen effektiv entfernt werden.

3. Polarisation und Kornverfeinerung

Da Tenside sowohl hydrophile als auch hydrophobe Gruppen besitzen, bildet die gerichtete Adsorption hydrophober Gruppen an der Elektrodengrenzfläche eine elektrische Doppelschicht. Dies erhöht häufig das Überpotential der Elektrodenreaktion und verstärkt die Polarisation des Elektroabscheidungsprozesses. Dadurch wird die Schichtkristallisation verfeinert und mechanisch-physikalische Eigenschaften wie Eigenspannung, Härte und Duktilität der Schicht verändert.

4. Unterdrückung von Säurenebel

Die gerichtete Adsorption von Tensiden an der Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche bildet einen dichten Flüssigkeitsoberflächenfilm. In Kombination mit der schäumenden Wirkung bestimmter Tenside entsteht so eine Schaumschicht, die das Austreten von Säurenebeln wirksam verhindert.

Solubilisierung, Dispersion und Verbundgalvanisierung

Die Solubilisierungs- und Dispersionseigenschaften von Tensiden tragen dazu bei, dass sich bestimmte wasserunlösliche primäre Aufhellermoleküle gleichmäßig in der Lösung verteilen. Ihre synergistische Wirkung ermöglicht die Erzielung glänzender Beschichtungen mit hervorragenden Verlaufseigenschaften.

Darüber hinaus verleihen bestimmte kationische Tenside den Feststoffpartikeln im Galvanisierbad eine positive Ladung und bilden so einen Schutzfilm auf deren Oberflächen. Dadurch wird die Oberflächenspannung der Feststoffpartikel verringert, ihre Aggregation in der Lösung wirksam verhindert und eine gleichmäßige Verteilung gewährleistet. Bei der galvanischen Metallabscheidung werden diese feinen Feststoffpartikel gleichmäßig in die Beschichtung eingebettet, wodurch der Zweck der Verbundgalvanisierung erreicht wird und die Beschichtung mit speziellen funktionalen Anwendungen ausgestattet wird.