Jeder von uns nutzt elektronische Bauteile in verschiedenster Form und möchte möglichst keinen Ausfall während der Nutzungsdauer haben. Deshalb müssen elektronische Baugruppen vor hohen Temperaturen und Feuchtigkeit gut geschützt werden. Und das ist nicht nur bei der Nutzung gefordert sondern auch beim Herstellprozess bzw. Einbau in Elektronikgeräte wie Handys, Tablets aber auch im Auto oder anderen Verkehrsmitteln. Bisher werden bewährte Lötverfahren eingesetzt, die aber gerade mit zunehmender Funktionalität der temperaturempfindlichen Bauelemente an ihre Grenzen stoßen. Deshalb sind Technologien mit einem geringeren Wärmeeintrag gefragt, die zum Verbinden von einer Vielzahl unterschiedlicher Werkstoffe genutzt werden können.

Die steigenden Ansprüche der Gesellschaft hinsichtlich Mobilität und Ökologie führen in der Automobilindustrie zu Mischbauweisen mit Leichtmetallen und höchstfesten Werkstoffen. Dabei stoßen etablierte Fügeverfahren zunehmend an ihre Grenzen. Hier setzt das Projekt ELOBEV an. Ziel des Vorhabens ist die Ausweitung der Einsatzgrenzen von hochbelasteten mechanischen Hilfsfügeelementen durch die Anwendung systematisch erforschter elektrolytischer Beschichtungssysteme und -prozesse.

Zahlreiche Bauteile lassen sich aus preiswerten und gut verfügbaren Rohstoffen herstellen, wenn sie durch eine geeignete metallische Beschichtung funktionalisiert werden. Diese gewährleistet den Schutz vor Korrosion und verbessert die Materialeigenschaften wie Abriebfestigkeit, Kratzfestigkeit, Härte oder die elektrische Leitfähigkeit. Für viele Anwendungen wären jedoch Beschichtungen ideal, die sich mittels heutiger Technologie nicht oder zumindest nicht mit vertretbaren Kosten und mit guter ökologischer Verträglichkeit herstellen lassen. Ein vielversprechender, neuer Ansatz in der Beschichtungstechnik (Galvanik) besteht in der Verwendung „ionischer Flüssigkeiten“. Hierbei handelt es sich um organische Salze, die bei niedrigen Temperaturen (unter 100 °C) flüssig sind. Ihre Vorteile liegen in ihrem niedrigen Dampfdruck, der oftmals niedrigen Toxizität und der Nichtbrennbarkeit. Derzeit fehlen aber noch viele Grundlagen, um die Abscheidung von technisch verwertbaren Schichten aus ionischen Flüssigkeiten zu ermöglichen....

Im Rahmen des Vorhabens ReKoPP soll eine neue umweltfreundliche Beschichtung für den Korrosionsschutz erforscht und erprobt werden. Diese Beschichtung soll insbesondere für hochfeste Stahlbauteile, die für einen Massenprozess, z.B. im Automobilbereich benötigt werden, geeignet sein. Die Beschichtung muss neben einem deutlich verbesserten Korrosionsschutz und weiteren Materialeigenschaften vor allem mit den in absehbarer Zeit in Kraft tretenden Bestimmungen aus REACH, also der Europäischen Chemikalienverordnung zur Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe, kompatibel sein. Bisher werden Beschichtungen aus Zink mit einem Anteil von Nickel dafür verwendet. In absehbarer Zeit wird durch die Vorschriften von REACH der Einsatz von Nickel genehmigungspflichtig werden.

Bauteile aus Stahl werden durch galvanisch abgeschiedene Zink- oder Zink-Legierungsschichten und eine abschließende Schutzschicht wirkungsvoll vor Korrosion geschützt. Stahlrohre werden großtechnisch üblicherweise in Durchlaufanlagen mit hoher Abscheidungsgeschwindigkeit galvanisch verzinkt und anschließend mit einer dünnen Schutzschicht versehen. Die Stahlrohre werden nach der Beschichtung für viele Anwendungszwecke im Motorbau und in der Hydrauliktechnik, wie beispielsweise Komponenten für Getriebe, Steuerleitungssysteme, Verteilersysteme (siehe Abbildung) stark gebogen und auch an den Verbindungsstellen durch verschiedene Verfahren kalt umgeformt. Bei den hohen Umformgraden können die Schutzschichten teilweise aufreißen und sogar die Zinkschichten können selbst beschädigt werden. Die Korrosion tritt daher verstärkt in den stark umgeformten Bereichen der Bauteile auf und vermindert deren Lebensdauer deutlich.

Die Miniaturisierung elektronischer ebenso wie elektromechanischer integrierter Bauteile (MEMS) schreitet stetig voran. Dabei wird die für ein Bauteil benötigte Fläche nicht nur dadurch kleiner, dass die Bauelemente als solche in ihrer Größe abnehmen, sondern auch dadurch, dass sie übereinander gestapelt werden. Man spricht daher auch von der 3D-Integration. Die verschiedenen Ebenen eines solchen Systems müssen natürlich untereinander kontaktiert werden, was oft durch das Verlöten kleiner Drähte geschieht. Besser wäre jedoch eine robustere Kontaktierung, die direkt in den Herstellungsprozess implementiert werden kann. Es wäre dann möglich, die einzelnen Ebenen durch metallisierte Löcher im Chipmaterial miteinander zu verbinden.