Optimierung von Prozessparametern sowie Praxiserfahrung

Wegen der komplexen Zusammenhänge und des häufig nichtlinearen Verhaltens der grundlegenden elektrochemischen Vorgänge bei der galvanotechnischen Entwicklung und Abscheidung funktioneller Schichten ist eine rein mathematische Behandlung der Prozessfolge von der Keimbildung bis zur Schicht mit den gewünschten funktionellen Eigenschaften beim derzeitigen Kenntnisstand auszuschließen. Dennoch sind Teilaspekte, wie beispielsweise die homogene Schichtdickenverteilung auf geometrisch komplex geformten Substraten, mathematisch und prozesstechnisch zufriedenstellend zu lösen, wie etwa das Beispiel einer Maß-Hartverchromung von Bauteilen für die Common-Rail-Technik in der Automobilindustrie zeigt. Es ist nicht auszuschließen, dass bei Definition geeigneter Kenngrößen des Gesamtprozesses eine stärker gezielte Korrelation zwischen der Elektrochemie der Abscheidung und den Funktionseigenschaften der Schichten möglich ist. Eine besondere Problematik in der Zielsetzung besteht in der Mehrdimensionalität der Prozessabläufe: Die Keimbildung und die beginnende Schichtbildung betreffen den atomaren Maßstab, während die geometrischen Dimensionen bei der Abscheidung etwa im Mikro- bis Millimeterbereich und bei den Bauteilabmessungen meist im oberen Zentimeterbereich liegen. Daher wird bei der Modellbildung und Simulation zwischen dem Mikrobereich (Keimbildung und -wachstum, Doppelschichtdynamik) und dem Makrobereich (Potential-, Stromdichteverteilung, Strömungsfeld) unterschieden. Durch die Definition von Kenngrößen für die Zusammensetzung des Elektrolyten, seine Betriebsart, für die Mikrostruktur sowie funktionellen Eigenschaften der abgeschiedenen Schichten lassen sich für deren Abhängigkeit von Prozessparametern Kennfelder ermitteln. Durch Nutzung neuronaler Netze können ohne längere Rechenzeiten Korrelationen zwischen den elementaren elektrochemischen Prozessen und den funktionellen Schichteigenschaften ermittelt werden. Dies kann in der Praxis zu einer stärker zielgerichteten Arbeitsweise und Einsparungen führen