Fachwörter-Lexikon
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Wasserenthärtung
Die Wasserenthärtung über Ionenaustausch ist ein Aufbereitungsprozess, bei dem Kationen, insbesondere Calciumionen und Magnesiumionen, die für die Wasserhärte verantwortlich sind, unter Verwendung von Kationenaustauscherharzen gegen Natriumionen ausgetauscht werden. Hierbei kommt ein stark saurer Kationenaustauscher in Natriumform zum Einsatz. Dieser Kationenaustauscher ist mit Natriumionen beladen und tauscht diese äquivalent gegen die Ionen der Härtebildner Calcium und Magnesium aus. Da bei der Wasserenthärtung lediglich ein Salz gegen das andere ausgetauscht wird, spricht man auch von einem Neutralaustauscher. Der Prozess der Wasserenthärtung wird zur Regeneration umgekehrt. Hierzu werden dem Ionenaustauscher Natriumionen im Überschuss angeboten. Zur Regeneration wird eine gesättigte Kochsalzlösung verwendet, die beispielsweise durch das Auflösen von Kochsalztabletten hergestellt wird. Bei größeren Anlagen ist das Handling mit Kochsalz als Sack-Ware entsprechend aufwendig. Hier steht das Regeneriermittel beispielsweise in Big-Bags, als Fertig-Sole oder Sole aus einem Steinsalz-Sole-Bunker vollautomatisch zur Auswahl.
Nichtrostende Stähle, Korrosion
Die gute Beständigkeit der nichtrostenden Stähle ist auf die Anwesenheit einer dichten, zähen, festanhaftenden und sehr dünnen (etwa 1 nm bis 20 nm) Oxidschicht beziehungsweise adsorbtiv gebundenen Sauerstoffschicht auf der Stahloberfläche zurückzuführen. Sie bildet sich auf Stahloberflächen in Anwesenheit von Sauerstoff bei Chromgehalten über 12 %. Da diese Oxid- beziehungsweise Sauerstoffschichten das in Lösung Gehen der Metallionen verhindern, verhält sich der Stahl aus elektrochemischer Sicht passiv. Dementsprechend werden diese Schutzschichten auch als Passivschichten bezeichnet. Eine Verletzung führt in Anwesenheit von Sauerstoff sofort zur Selbstausheilung (Repassivierung). Auch andere Metalle wie Aluminium, Titan, Nickel, Chrom und teilweise auch Kupfer bilden ähnliche, das Korrosionsverhalten deutlich verbessernde Schutzschichten aus. Die nichtrostenden Stähle können unter bestimmen Voraussetzungen ihre Korrosionsresistenz verlieren. Dies ist beispielsweise bei erhöhter Oberflächenrauheit der Fall, da sich keine geschlossene Passivschicht mehr ausbilden kann, oder falls das Chrom nicht mehr homogen im Kristallgitter des Eisens verteilt ist (z. B. durch Chromcarbidbildung nach dem Schweißen). Besonders gefährliche Formen der Korrosion sind dabei die Lochkorrosion, die auch als Kornzerfall bezeichnete interkristalline Korrosion und die Spannungsrisskorrosion.
Sputtern
Beim Sputtern erfolgt die physikalische Beschichtung in vergleichbaren Einrichtungen wie das Bedampfen im Vakuum, aber mit Unterstützung eines elektrischen Feldes. Das zu verdampfende Material wird im Vakuum ionisiert, indem eine hohe Spannung zwischen der Quelle und einem Gitter in der Nähe der Quelle angelegt wird (z.B. 500 bis 1000 V). Durch die angelegte Spannung können die in die Gasphase beförderten und ionisierten Beschichtungsmaterialien in ihrer Bewegung gesteuert werden. Durch Einsatz des Gitters als Gegenpol erfolgt zwischen Verdampfungsquelle (Target) und Gitter die Beschleunigung der Ionen, die anschließend weiter auf das eigentliche, zu beschichtende Grundmaterial auftreffen und dort die Beschichtung bilden. Die Beschichtungsgeschwindigkeit sowie der mikrokristalline Aufbau der Schicht können durch Anlegen einer weiteren elektrischen Spannung zwischen dem zu beschichtenden Grundwerkstoff und dem Gitter oder dem Target beeinflusst werden. Des Weiteren wird die Art der Beschichtung durch zugegebene gasförmige Komponenten variiert. So werden beispielsweise durch Verdampfen von Titan und gezielte Zugabe von Stickstoff in die Vakuumkammer Titannitridschichten erzeugt.
Aufbau einer PVD-Kammer für das Magnetronsputtern beziehungsweise das reaktive Sputtern / Bildquelle: M. Kommer