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venanren zur Bestimmung aer zjusammensetzung von cnemiscnen
Vernicklungsbädern
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bereitung von Bädern für die chemische Vernicklung auf der Basis wässeriger Lösungen, die Nickelkationen, Hypophosphitanionen sowie ein Stabilisierungsmit- tel, vorzugsweise Bleiionen enthalten. Solche Bäder sind beispielsweise in der USA-Patentschrift Nr. 2, 717, 218 beschrieben.
Beim Betrieb einer kontinuierlich arbeitenden chemischen Vernicklungsanlage, bei welcher ein Vernicklungsbad des oben beschriebenen Typs verwendet wird, ist es erforderlich, wie in der USA-Patentschrift Nr. 2, 763, 723 beschrieben, ein Stabilisierungsmittel zuzusetzen. Dieses hat die Aufgabe, die ungeregelte Zersetzung des Bades zu verhindern. Man kann verschiedene Stabilisierungsmittel oder Stabilsatoren verwenden. Bevorzugt werden Schwermetallionen (z. B. Bleiionen), anorganische Schwefelverbindungen (z. B. Thiosulfate) und organische Schwefelverbindungen (z. B. Kaliumathylxanthat).
Die Stabilisatoren stellen Inhibitoren fürdieDehydrierungsreaktion dar, die in dem Bad an der Oberfläche der mit Nickel zu überziehenden, auf die Vernicklungsreaktion autokatalytisch wirkenden Werkstücke stattfindet.
Somit regeln die Stabilisatoren die Ablagerungsgeschwindigkeit, u. zw. in sehr empfindlicher Weise, da sie ihre Wirkung bereits in Konzentrationen von einigen Milligramm pro Liter (Gew. - Teilen pro Million) entfalten.
Bis jetzt gab es keine Methode, um die optimale Menge der einem technischen Vernicklungsbad zuzusetzenden Stabilisatoren zuverlässig und reproduzierbar zu ermitteln. Die Bestimmung der zu verwendenden Mengen blieb dem Gefühl und der Erfahrung des Bedienungspersonals überlassen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines einfachen und sicheren Verfahrens zur Bestimmung der erforderlichen Stabilisatormenge, die bei der Bereitung eines gebrauchsfertigen Vemicklungsbades des Nickelkation-Hypophosphitanion-Typs für die Verwendung vorzugsweise in einem konti- nuierlichen System enthalten sein sollte.
Das Verfahren besteht im wesentlichen darin, dass eine Reihe von Badproben hergestellt wird, die bei sonst gleicher Zusammensetzung zunehmende Mengen des Stabilisierungsmittels enthalten, u. zw. ganze Vielfache einer in Gew.-Teilen pro Million ausgedrückten Menge N, und man dem herzustellenden Bad eine Menge an Stabilisierungsmittel zusetzt, die um 0, 5 N kleiner ist, als die in derjenigen Badprobe enthaltene, mit welcher inVernicklungsvorversuchen ein Optimum anAbscheidungsgeschwindigkeit und Niederschlagbeschaffenheit erhalten wurde.
Die Erfindung sei an Hand eines Ausführungsbeispieles erläutert :
Man bereitet ein Vernicklungsbad folgender Zusammensetzung :
EMI1.1
<tb>
<tb> NiS04. <SEP> 6O <SEP> 0. <SEP> 08 <SEP> Mol/I <SEP>
<tb> NaHtPO. <SEP> H <SEP> O <SEP> 0, <SEP> 23 <SEP> Mol/l <SEP>
<tb> Milchsäureionen <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> Mol/l <SEP>
<tb> Propionsäureionen <SEP> 0, <SEP> 03 <SEP> Mol/l <SEP>
<tb> pH-Wert <SEP> : <SEP> 4, <SEP> 6 <SEP>
<tb>
Dieses Bad enthalt also alle notwendigen Bestandteile mit Ausnahme der im vorliegenden Fall als Stabilisator zu verwendendenBleiionen, deren optimale Konzentration erfindungsgemäss bestimmt werden soll.
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Man füllt nun eine geeignete Anzahl von Proben dieses Bades, das nachstehend als"Ausgangsbad für die Vernicklung" bezeichnet wird, in eine Anzahl von Reagenzgläsern ; beispielsweise füllt man 5 Proben des Ausgangsbades mit jeweils einem Volumen von 50 ems in 5 Reagenzgläser. Dann werden 5 Kautschukstopfen auf die 5 Reagenzgläser gesetzt, die jeweils einen luftgekühlten Rückflusskühler besitzen, der aus einem Glasrohr einer Länge von etwa 25 bis 30 cm und einem Durchmesser von 8 mm besteht und in ein Loch des Stopfens eingesetzt ist. Der Rückflusskühler ist erforderlich, um die Konzentrationsveränderungen der relativ kleinen Menge des Bades während seiner Erhitzung auf die nachstehend beschriebene Weise zu verhindern.
Es wird eine wässerige Lösung von Bleiionen hergestellt, indem man 0, 16 g reines Bleinitrat in 11 destilliertem Wasser löst. Diese Grundlösung enthält Bleiionen in einer Konzentration von 100 Gew.-Teile/Million, so dass die Zugabe von 0,5 cams dieser Grundlösung zu einer der aus 50 cm des Ausgangsbades bestehenden Proben ein Versuchsbad ergibt, das eine Bleiionenkonzentration von 1 Gew.-Teil/Million ergibt (= Menge N).
Nun setzt man den Badproben um jeweils 0, 5 cm3 steigende Mengen dieser Grundlösung in der Weise zu, dass eine entsprechende Anzahl von Versuchsbädem erhalten wird, die jeweils steigende Konzentra-
EMI2.1
bad Nr. 2 enthält 2 Gew.-Teile/Million Pb++ usw. und das Versuchsbad Nr. 5 enthält 5 Gew.-Teile/Million Pb++. Die 5 Reagenzgläser, die die 5 Versuchsbäder enthalten, werden verschlossen und in das gleiche siedende Wasserbad-gesetzt, bis sie die gleiche Temperatur erreichen wie das siedende Wasser, wofür etwa 20 Minuten erforderlich sind.
Aus dem gleichen Metall wie der zu vernickelnde Gegenstand werden 5 Probestücke hergestellt. Jedes dieser Stücke hat beispielsweise eine Oberfläche von 20 cm, so dass ein günstiges Verhältnis von Volumen- zu Oberfläche von 2, 5 cmz/50 cms erreicht wird. Die Versuchsstücke werden sorgfältig gereinigt, gewogen und für die Vernicklung vorbereitet.
Man öffnet nun die 5 Reagenzgläser, legt die identischen Probestücke in die 5 Bäder, die in den Reagenzgläsern enthalten sind, verschliesst sie wieder und setzt die Erhitzung für eine genau gemessene Zeitspanne von etwa 10 bis 15 Minuten fort. Während dieser kleinen Zeitspanne werden die Kühler in die Stopfen eingesetzt, so dass das Volumen des Bades während der Ablagerung erhalten bleibt. Darauf werden die 5 Reagenzgläser geöffnet, die Probestücke entnommen und mit kaltem Wasser gespült.
Die Untersuchung der so erhaltenen 5 Probestücke zeigt, dass jenes Stück, welches unter Verwendung eines Bades mit 2 Gew.-Teilen pro Million (2 N) Stabilisator erhalten wurde, die optimalste Kombination von Ablagerungsgeschwindigkeit und Übersetzungsbeschaffenheit aufweist.
Man stellt nun ein technisches Vernicklungsbad her, welches bei sonst gleicher Zusammensetzung wie das Probebad mit den besten Ergebnissen eine um 0, 5 N kleinere Menge Stabilisator wie dieses, also 1, 5 Gew.-Teile pro Million Bleiionen enthält.
Bei der darauffolgenden Durchführung der Vernicklung in einer kontinuierlichen Anlage im technischen Massstab zeigt es sich, dass mit der genannten Badzusammensetzung bei einer optimalen Ablagerungsgeschwindigkeit Überzüge von satiniertem Aussehen und gleichmässiger Dicke erhalten werden.
Es ist klar, dass infolge der Änderung der Badzusammensetzung während der Vernicklung eine laufende Überwachung der Badzusammensetzung erforderlich ist, auf Grund von deren Ergebnis sodann eine zweckmässige Ergänzung verbrauchter Bestandteile stattfindet.
Es versteht sich weiterhin, dass die Einheit"N", die beim gegebenen Beispiel mit Bleiionenstabilisatoren 1 Gew.-Teil pro Million betrug, je nach der Art des angewendeten Stabilisators bzw. der Badempfindlichkeit gegenüber dem jeweils gewählten Stabilisator kleiner oder grösser als die genannte absolute Menge sein kann. Das Verfahrensprinzip wird auch in einem solchen Falle unverändert angewendet.
Schliesslich liefert das Verfahren, obgleich in erster Linie an Hand der Bereitung von Bädern für kontinuierliche Verfahren beschrieben, auch bei diskontinuierlich arbeitenden Anlagen befriedigende Ergebisse.