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Verfahren und Lösung zur elektrolytischen Abscheidung einer
Legierung auf Metalloberflächen
Die Erfindung bezieht sich auf die elektrolytische Abscheidung von Metallüberzügen auf Metallober- flächen und betrifft im besonderen ein Verfahren und Lösungen zur elektrolytischen Herstellung von Über- zügen aus Legierungen des Eisens, Chroms, Nickels auf bestimmten Metalloberflächen. Eine besonders wertvolle Ausführungsform der Erfindung betrifft die elektrolytische Abscheidung von Legierungen, die die angenäherte Zusammensetzung von rostfreien Stählen aufweisen.
Bevor die allgemeinen Grunasätze der Erfindung näher beschrieben werden, soll ein kurzer Überblick über den bisherigen Stand der Technik gegeben werden. Es ist z. B. bekannt, dass der Korrosionswider- stand von bestimmten Metalloberflächen durch die Abscheidung entweder von Chrom oder Nickel oder Legierungen von Eisen und Chrom, oder Eisen und Nickel, verbessert werden kann. Wenn man einen Überzug herstellen wollte, der beide Metalle Chrom und Nickel, und eventuell auch Eisen enthält, ist es bisher üblich gewesen, auf die Oberfläche des zu schützenden Metalles ein Blatt aus rostfreiem Stahl in der Hitze aufzuwalzen oder auf die Oberfläche mit Hilfe von Druckluft geschmolzenen rostfreien Stahl aufzuspritzen. Dieses Aufspritzen hat jedoch keine weitgehende Verbreitung gefunden, da bestimmte Schwierigkeiten auftreten und das Verfahren zu teuer ist.
Das Aufwalzen ist selbstverständlich nur auf flache Oberflächen beschränkt, was natürlich bedeutet, dass unregelmässig geformte Gegenstande dieser Behandlung nicht unterworfen werden können. Ausserdem bietet das Walzverfahren noch den weiteren Nachteil, dass beim Zuschneiden derartiger Bleche die Schnittflächen und Kanten ungeschützt sind und daher das Gnmdmetall an diesen Stellen dem Korrosionsangriff ausgesetzt ist.
Man hat auch schon vorgeschlagen, rostfreie Stähle auf Eisengegenständen in der Weise herzustellen, dass man gesondert abgeschiedene Chrom-und Nickelüberzüge durch eine Hitzebehandlung in das Eisen eindiffundieren lässt. Eine derartige Behandlungsweise führt jedoch nicht zum gewünschten Erfolg und ist bisher technisch nicht ausgeübt worden.
Es wurde nun gefunden, dass es möglich ist, Eisen, Chrom und Nickel gleichzeitig elektrolytisch auf Grundmetallen abzuscheiden, um auf diesen eine Legierung dieser drei Metalle aufzubringen. Die vorliegende Erfindung beruht darauf, dass Eisen, Chrom und Nickel gleichzeitig aus einem Elektrolyt, welcher die Ionen dieser drei Metalle enthält, unter bestimmten Bedingungen in Form einer Legierung abgeschieden werden können, wobei unter Einhaltung der weiter unten angegebenen Arbeitsbedingungen diesen Überzügen die angenäherte Zusammensetzung der sogenannten rostfreien Stähle gegeben werden kann.
Das zu überziehende Metall wird als Kathode geschaltet und der Elektrolyt muss als wesentliche überzugsbildende Bestandteile 0,2 mol/1 bis zur Sättigung eines der Ionen von Eisen, Chrom und Nickel und als weitere Bestandteile wenigstens 1,0 mol/1 Harnstoff oder 0,2 mol/1 Borsäure oder beide enthalten. Zur Erzielung günstigster Ergebnisse soll das Bad bei Temperaturen zwischen 30 und 800C und bei pH-Werten zwischen 1, 5 und 3,5 betrieben werden und die Stromdichte zwischen 3 und 30 Amp/dm2 betragen.
Als Kathodenmaterialien können gemäss der Erfindung die Metalle aus der Gruppe Eisen, Kupfer, Zink, Nickel und deren Legierungen verwendet werden, in welchen diese Metalle den überwiegenden Bestandteil bilden.
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Vorteilhaft verwendet man eine ilbliche unlösliche Anode wie z. B. aus Platin oder Graphit. Wenn jedoch gewünscht, können Edelstahlanoden verwendet werden, vorzugsweise Anoden aus rostfreiem Stahl, der unter der Bezeichnung SAE Stahl 304 und 305 bekannt isi. Bei Verwendung derartiger Anoden aus rost- freiem Stahl soll die Elektrolytlösung Chlorionen enthalten, um die Auflösung dieser Anoden zu erleichtern, wie weiter unten noch näher erläutert wird.
Die Konzentration der Eisen-, Chrom-und Nickelionen muss wenigstens 0, 2 mol/1 betragen, berech- net als reines Metallion, wobei diese Ionen in die Lösung vorzugsweise in Form der Chloride oder Sulfate eingeführt werden. Die Konzentration dieser Ionen in der Lösung ist nur durch die Löslichkeit der betref- fenden Salze in den entsprechenden Bädern begrenzt.
Die Arten der verwendeten Chloride und Sulfate ist nicht kritisch, es ist aber im Interesse der Wirt- schaftlichkeit vorzuziehen, die hydratisierten Salze der betreffenden Metalle zu verwenden. Bei Verwen- dung von löslichen Anoden aus rostfreien Stählen, beispielsweise der Type SAE 304 oder 305, ist es nicht notwendig, zusätzlich Salze der entsprechenden Metalle zuzusetzen. solange noch genügend Chlorionen im Elektrolyten vorhanden sind, um die erforderliche Konzentration von wenigstens 0, 2 mo]/l der entspre- chenden Metallionen durch Auflösung der Anode zu erhalten. Austrags- und sonstige Verluste können na- türlich durch zusätzliche Einbringung von Salzen oder Badbestandteilen ausgeglichen werden.
Zusätzlich zu diesen vorstehend angegebenen Metallionen muss der Elektrolyt auch Harnstoff in einer
Menge von nicht weniger als 1,0 mol/l, vorzugsweise zwischen t, 0 und 4,0 mol/1 enthalten. Bei Ver- wendung von weniger als 1, 0 mol/1 Harnstoff wird die Chromabscheidung ungünstig beeinflusst, so dass nur sehr geringe Mengen von diesem Metall im Gesamtüberzug abgeschieden werden können. Wenn an- derseits mehr als 4,0 mol/1 Harnstoff verwendet werden, scheidet sich Chrorr auf Kosten von Nickel mit erhöhter Abscheidungsgeschwindigkeit in der Legierung ab, so dass der Überzug nur mehr sehr geringe
Mengen an Nickel enthält.
An Stelle von oder neben Harnstoff kann auch Borsäure in Konzentrationen von 0, 2 mol/1 bis zur Sät- tigung verwendet werden. Borsäure verhindert ähnlich wie Harnstoff die Bildung von Oxyden und vermin- dert Risse in den Überzügen oder beseitigt dieselben vollkommen, vorausgesetzt dass die Konzentration, die
Stromdichte, der pH-Wert und die Temperatur auf entsprechend geeigneten Werten gehalten werden.
Der Zusatz von Borsäure zu Bädern zur elektrolytischen Abscheidung von Überzügen aus Eisen, Eisen-
Zink-, Eisen-Nickel- sowie Eisen-Nickel-Zink-Legierungen ist bereits bekannt, jedoch hatte bei diesen
Bädern der Borsäurezusatz nur die in galvanischen Bädern an sich bekannte Funktion eines Puffers zu er- füllen.
Die Auflösung der Metallsalze kann einen entsprechenden Säurezusatz in Form von Salzsäure oder
Schwefelsäure erfordern. Diese Säuren dienen dazu, den pH-Wert des Elektrolyten auf den entsprechenden
Wert zwischen 1, 5 und 3,5 zu bringen. Wenn anderseits der pH-Wert des Bades beim Ansetzen oder beim
Gebrauche auf einen Wert unter 1, 5 sinken sollte, können geringe Mengen von Ammoniumhydroxyd zu- gesetzt werden, um den gewünschten pH-Wert einzustellen.
Ein pH-Wert unter 1, 5 isr unerwünscht, da er nicht nur zu einer verminderten Chromabscheidung im Überzug, sondern auch zu einer Herabsetzung des gesamten Abscheidungsgewichtes und einer Verstärkung des Lochfrasses in den Überzügen führt. Bei einem pH-Wert über 3, 5 tritt die Neigung zu einer Verminderung der Stromausbeute sowohl für Eisen und
Chrom, als auch zu einem stärkeren Ansteigen des Nickelgehaltes im Überzuge auf.
Um den Einfluss von Änderungen im pH-Wert im Elektrolyten aufzuzeigen, wird auf die folgenden Beispiele verwiesen. Es wurden eine Reihe von Versuchen ausgeführt, für welche das Bad die folgenden Bestandteile enthielt :
EMI2.1
<tb>
<tb> Cr <SEP> (S0 <SEP> . <SEP> 15H <SEP> O <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP> mol <SEP>
<tb> FeSO. <SEP> 7 <SEP> HO <SEP> 0, <SEP> 2mol <SEP>
<tb> NiS04. <SEP> 7H2O <SEP> 0, <SEP> 4mol <SEP>
<tb> Harnstoff <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> mol <SEP>
<tb> HO3 <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP> mol <SEP>
<tb>
Die Bäder dieser Zusammensetzung wurden mit Kupferkathoden bei 500C und einer Stromdichte von 26,6 Amp/dmfür 5 Minuten betrieben.
In der folgenden Tabelle I sind die erhaltenen Versuchsergebnisse für verschiedene pH-Werte wiedergegeben.
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EMI3.1
EMI3.2
<tb>
<tb> Metall <SEP> in <SEP> der <SEP> Legierung <SEP> % <SEP> Stromausbeute <SEP> für <SEP>
<tb> PH <SEP> g <SEP> Legierung <SEP> Cr <SEP> Fe <SEP> Ni <SEP> Legierung <SEP> Q <SEP> Fe <SEP> Ni
<tb> 0, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 0028-nicht <SEP> bestimmt----- <SEP>
<tb> 1, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 0202 <SEP> 0 <SEP> 82, <SEP> 0 <SEP> 18, <SEP> 0 <SEP> 5, <SEP> 73 <SEP> 1, <SEP> 95 <SEP> 4, <SEP> 75 <SEP> O, <SEP> 9H <SEP>
<tb> 1, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 0504 <SEP> 8, <SEP> 4 <SEP> 76, <SEP> 8 <SEP> 14, <SEP> 6 <SEP> 15, <SEP> 11 <SEP> 3, <SEP> 71 <SEP> 11, <SEP> 1, <SEP> 2, <SEP> 00 <SEP>
<tb> 1, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 0610 <SEP> 13, <SEP> 1 <SEP> 74, <SEP> 1 <SEP> 12, <SEP> 8 <SEP> 18, <SEP> 86 <SEP> 3,
<SEP> 71 <SEP> 13, <SEP> 0 <SEP> 2, <SEP> 13 <SEP>
<tb> 2, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 0704 <SEP> 15, <SEP> 3 <SEP> 72, <SEP> 4 <SEP> 12,2 <SEP> 22,04 <SEP> 5, <SEP> 01 <SEP> 14, <SEP> 7 <SEP> 2, <SEP> 35 <SEP>
<tb> 2, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 0726 <SEP> 17, <SEP> 1 <SEP> 70, <SEP> 6 <SEP> 12, <SEP> 3 <SEP> 22, <SEP> 97 <SEP> 5, <SEP> 75 <SEP> 14, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 44 <SEP>
<tb> 3, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 0684 <SEP> 14, <SEP> 7 <SEP> 71, <SEP> 3 <SEP> 14, <SEP> 0 <SEP> 21, <SEP> 33 <SEP> 4, <SEP> 64 <SEP> 14, <SEP> 1 <SEP> 2, <SEP> 63 <SEP>
<tb> 3, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 0622 <SEP> 6, <SEP> 4 <SEP> 75, <SEP> 5 <SEP> 18, <SEP> 0 <SEP> 18, <SEP> 45 <SEP> 1, <SEP> 85 <SEP> 13, <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 07 <SEP>
<tb>
Aus dieser Tabelle I kann ersehen werden, dass unter den angegebenen Bedingungen bei einem PHWert zwischen 2, 1 und 2,
3 Legierungsüberzüge von rostfreien Stählen erhalten werden, die angenähert den Typen SAE Stahl 305,316 und 347 entsprechen. Beispielsweise enthält der rostfreie Stahl Type 305 im allgemeinen 17 - 19su Chrom und 10 - 13% Nickel, Rest Eisen. Type 316 enthält 16 - 18% Chrom und 10 - 14So Nickel, Rest Eisen, während Type 347 gewöhnlich eine Zusammensetzung von etwa 17 - 19% Chrom und 9-12% Nickel, Rest Eisen aufweist. Selbstverständlich können auch andere, sehr geringe Mengenanteile von Bestandteilen wie Silizium, Kohlenstoff und Mangan in derartigen rostfreien Stählen enthalten sein, doch können dieselben, was die vorliegende Erfindung betrifft, vernachlässigt sein.
Wie oben erwähnt, wird die Abscheidung der Eisen-Chrom-Nickel-Legierungen bei Stromdichten von etwa 3 bis 30 Amp/dm vorgenommen. Im besonderen Beispiel der Tabelle I wurde, wie angegeben. eine Stromdichte von 26, 6 Amp/dm2verwendet. Bei Anwendung von Stromdichten von mehr als etwa 30 Amp/dm2 neigt der Überzug aus der abgeschiedenen Legierung zur Bildung von Rissen und Sprüngen, manchmal treten auch verbrannte Stellen im Grundmetall auf. Anderseits neigt jedoch bei Stromdichten von etwa 3 Amp/dm2der Chromgehalt der Überzüge dazu, auf zu niedrige Werte zu sinken, ebenso geht dann die gesamte Stromausbeute zurück.
Um den Einfluss von Änderungen in der Stromdichte aufzuzeigen, wurde eine andere Serie von Versuchen ausgeführt, deren Ergebnisse in der nachstehenden Tabelle II wiedergegeben sind. Die verwendete Lösung war die gleiche wie bei der Tabelle I angegeben, ebenso die Arbeitsbedingungen, wobei der PHWert bei allen Versuchen konstant auf etwa 2, 1 gehalten wurde. Wie die Tabelle zeigt, war der veränderliche Faktor die Stromdichte. Die verwendete Kathode bestand ebenfalls aus Kupfer.
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Tabelle II
EMI4.1
<tb>
<tb> % <SEP> Metall <SEP> in <SEP> der <SEP> Legierung <SEP> % <SEP> Stromausbeute <SEP> für
<tb> Stromdichte <SEP> g <SEP> Legierung <SEP> Cr <SEP> Fe <SEP> Ni <SEP> Legierung <SEP> Cr <SEP> Fe <SEP> Ni
<tb> Amp/dnrt
<tb> 3, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 0038-nicht <SEP> bestimmt----- <SEP>
<tb> 6, <SEP> 6 <SEP> 0, <SEP> 0121 <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP> 72, <SEP> 4 <SEP> 19, <SEP> 9 <SEP> 14, <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 67 <SEP> 10, <SEP> 1 <SEP> 2,63
<tb> 13, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 0302 <SEP> 9, <SEP> 4 <SEP> 72, <SEP> 0 <SEP> 18, <SEP> 5 <SEP> 18, <SEP> 2 <SEP> 2, <SEP> 60 <SEP> 12, <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 07 <SEP>
<tb> 20, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 0521 <SEP> 12, <SEP> 4 <SEP> 72, <SEP> 3 <SEP> 15, <SEP> 2 <SEP> 21, <SEP> 3 <SEP> 3, <SEP> 96 <SEP> 14,5 <SEP> 2, <SEP> 90 <SEP>
<tb> 26, <SEP> 6 <SEP> 0, <SEP> 0720 <SEP> 15, <SEP> 3 <SEP> 72, <SEP> -4- <SEP> 12,
<SEP> 3 <SEP> 22, <SEP> 5 <SEP> 5, <SEP> 10 <SEP> 15, <SEP> 0 <SEP> , <SEP> 41 <SEP>
<tb> 33, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 1101 <SEP> 16, <SEP> 9 <SEP> 70, <SEP> 0 <SEP> 13, <SEP> 1 <SEP> 27, <SEP> 8 <SEP> 6, <SEP> 90 <SEP> 17, <SEP> 8 <SEP> 3, <SEP> 15 <SEP>
<tb> 36, <SEP> 6 <SEP> 0, <SEP> 1074 <SEP> 17, <SEP> 3 <SEP> 70, <SEP> 0 <SEP> 12, <SEP> 7 <SEP> 24, <SEP> 7 <SEP> 6, <SEP> 24 <SEP> 15, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 72 <SEP>
<tb>
Aus dieser Tabelle lässt sich erkennen, dass man unter den Badbedingungen, wo man Stromdichten von etwa 26, 6 bis zu etwa 33, 3 Amp/dm2 verwendet, näher an die rostfreien Stahltypen 305,316 und 347 her ankommt.
Um die Auswirkung von Änderungen in der Badtemperatur aufzuzeigen, wurde eine andere Versuchsreihe angestellt, deren Ergebnisse in der nachfolgenden Tabelle III aufscheinen. Bei diesen Versuchen war das Bad dasselbe wie für Tabellen I und II angegeben, auch wurden wieder Kupferkathoden verwendet.
Der pH-Wert der Elektrolytlösung wurde auf etwa 2, 1 gehalten, die angewendete Stromdichte betrug 26, 6 Amp/dm2. Wie angegeben, wurde jedoch die Temperatur stark verändert.
Tabelle III
EMI4.2
<tb>
<tb> %metallin <SEP> der <SEP> Legierung <SEP> %Stromausbeute <SEP> für
<tb> Temperatur <SEP> g <SEP> Legierung <SEP> Cr <SEP> Fe <SEP> Ni <SEP> Legierung <SEP> Cr <SEP> Fe <SEP> Ni
<tb> C
<tb> 30 <SEP> 0,0667 <SEP> 27,1 <SEP> 69,1 <SEP> 3,7 <SEP> 22,3 <SEP> 8,4 <SEP> 13,3 <SEP> 0,66
<tb> 40 <SEP> 0, <SEP> 0675 <SEP> 20, <SEP> 1 <SEP> 71, <SEP> 8 <SEP> 7, <SEP> 9 <SEP> 21, <SEP> 7 <SEP> 6, <SEP> 3 <SEP> 13, <SEP> 9 <SEP> 1, <SEP> 48 <SEP>
<tb> 50 <SEP> 0, <SEP> 0710 <SEP> 15, <SEP> 3 <SEP> 72, <SEP> 4 <SEP> 12, <SEP> 3 <SEP> 22, <SEP> 2 <SEP> 5, <SEP> 1 <SEP> 14, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 38 <SEP>
<tb> 60 <SEP> 0, <SEP> 0786 <SEP> 7, <SEP> 9 <SEP> 73, <SEP> 9 <SEP> 18, <SEP> 1 <SEP> 23, <SEP> 3 <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP> 16, <SEP> 6 <SEP> 3, <SEP> 89 <SEP>
<tb> 70 <SEP> 0, <SEP> 0850 <SEP> 4, <SEP> 8 <SEP> 70, <SEP> 8 <SEP> 24,
<SEP> 4 <SEP> 24, <SEP> 9 <SEP> 1, <SEP> 9 <SEP> 17, <SEP> 3 <SEP> 5, <SEP> 67 <SEP>
<tb> 80 <SEP> 0, <SEP> 0966 <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP> 69, <SEP> 7 <SEP> 29, <SEP> 3 <SEP> 27, <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP> 19, <SEP> 4 <SEP> 7, <SEP> 75 <SEP>
<tb>
Die Tabelle zeigt, dass niedrigere Temperaturen die Chromabscheidung auf Kosten von Nickel begünstigen. Dies zeigt sich sowohl im Gesamtgewicht des abgeschiedenen Metalles als auch in der auf die einzelnen Metalle bezogenen prozentmässigen Stromausbeute. Ausserdem stellt man fest, dass die auf Eisen bezogene Stromausbeute mit zunehmenden Temperaturen allmählich ansteigt.
Die insgesamt abgeschiedene Legierung nimmt mit steigender Temperatur zu, wobeiman Überzüge mit annäherungsweiser Zusammensetzung der rostfreien Stahltypen 305, 316 und 347 unter diesen Versuchsbedingungen im Temperaturbereich von etwa 40 - 500C erhält.
Mit Bezug auf die Behandlungszeit wurde gefunden, dass die Dauer der Elektroplattierungsreaktion im wesentlichen keinen nennenswerten Einfluss auf die Zusammensetzung der Legierung nimmt, abgesehen davon, dass die verlängerte Elektrolyse unter sonst konstanten Bedingungen dazu neigt, die Stromausbeute zu vermindern und auch zu matten Oberflächen der Überzüge führen kann. Um dieses Verhalten aufzu- zeigen, sind in der nachstehenden Tabelle IV eine Reihe von Versuchen angeführt, wobei die gleichen
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Lösungen wie für Tabelle I - III verwendet wurden. Die Kathode bestand wie bei den vorhergehenden Versuchen aus Kupfer, die Temperatur betrug etwa 50 C und der PH- Wert 2, 1.
Tabelle IV
EMI5.1
<tb>
<tb> 0/0 <SEP> Metall <SEP> in <SEP> der <SEP> Legierung <SEP> %Stromausbeute <SEP> für <SEP>
<tb> Stromdichte <SEP> Zeit <SEP> g <SEP> Legierung <SEP> Cr <SEP> Fe <SEP> Ni <SEP> Legierung <SEP> Cr <SEP> Fe <SEP> Ni
<tb> Amp/dm2 <SEP> mm.
<tb>
26, <SEP> 6 <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 0284 <SEP> 15, <SEP> 1 <SEP> 73, <SEP> 1 <SEP> 12, <SEP> 8 <SEP> 22, <SEP> 2 <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP> 14, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP>
<tb> 26, <SEP> 6 <SEP> 5 <SEP> 0, <SEP> 0710 <SEP> 15, <SEP> 3 <SEP> 72, <SEP> 4 <SEP> 12, <SEP> 3 <SEP> 22, <SEP> 2 <SEP> 5, <SEP> 1 <SEP> 14, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP>
<tb> 26, <SEP> 6 <SEP> 10 <SEP> 0, <SEP> 1430 <SEP> 15, <SEP> 3 <SEP> 72,5 <SEP> 12, <SEP> 2 <SEP> 22, <SEP> 2 <SEP> 5, <SEP> 1 <SEP> 14, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP>
<tb> 26, <SEP> 6 <SEP> 15 <SEP> 0, <SEP> 2100 <SEP> 15, <SEP> 3 <SEP> 72, <SEP> 7 <SEP> 12, <SEP> 2 <SEP> 21, <SEP> 9 <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP> 14, <SEP> 6 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP>
<tb> 26, <SEP> 6 <SEP> 20 <SEP> 0, <SEP> 2370 <SEP> 15, <SEP> 3 <SEP> 72, <SEP> 7 <SEP> 12, <SEP> 3 <SEP> 18, <SEP> 6 <SEP> 4, <SEP> 2 <SEP> 12, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 20,
<SEP> 0 <SEP> 20 <SEP> 0, <SEP> 2100 <SEP> 12, <SEP> 2 <SEP> 72, <SEP> 3 <SEP> 15, <SEP> 2 <SEP> 21, <SEP> 5 <SEP> 4, <SEP> 0 <SEP> 14, <SEP> 6 <SEP> 2, <SEP> 9 <SEP>
<tb>
Die verminderte Stromdichte beim Versuch in der letzten Zeile der Tabelle IV diente dazu, um zu zeigen, dass der Glanz des Überzuges aus der Legierung bei niedriger Stromdichte verbessert wird, und dass ausserdem bei niedrigerer Stromdichte der Chromgehalt ab-, der Nickelgehalt zunimmt.
Mit Bezug auf das Grundmetall, das für den Überzug in Frage kommt, kann das erfindungsgemässe Verfahren für das überziehen von Metallen aus der vorwiegend Kupfer, Eisen, Nickel, Zink und deren Legierungen umfassenden Gruppe angewendet werden, wobei diese Metalle den überwiegenden Bestandteil bilden. Um den Einfluss der Zusammensetzung des Kathodenmaterials aus diesen Metallen auf den abgeschiedenen Überzug aufzuzeigen, sind in der Tabelle V eine Reihe von Versuchen angeführt. Auch hier war die Lösung die gleiche wie in den Tabellen I - IV, der pH-Wert betrug 2, 1, die Strom dichte 26, 6 Amp/dm2, die Temperatur 500C und die Behandlungsdauer 5 Minuten.
Tabelle V
EMI5.2
<tb>
<tb> % <SEP> Metall <SEP> in <SEP> der <SEP> Legierung <SEP> % <SEP> Stromausbeute <SEP> für
<tb> Grundmetall <SEP> g <SEP> Legierung <SEP> Cr <SEP> Fe <SEP> Ni <SEP> Legierung <SEP> Cr <SEP> Fe <SEP> Ni
<tb> Kupfer <SEP> 0, <SEP> 0712 <SEP> 15, <SEP> 33 <SEP> 72, <SEP> 4 <SEP> 12, <SEP> 26 <SEP> 22, <SEP> 28 <SEP> 5, <SEP> 05 <SEP> 14, <SEP> 85 <SEP> 2, <SEP> 38 <SEP>
<tb> Messing <SEP> 0, <SEP> 0660 <SEP> 15, <SEP> 30 <SEP> 72, <SEP> 4 <SEP> 12, <SEP> 27 <SEP> 20, <SEP> 66 <SEP> 4, <SEP> 68 <SEP> 13, <SEP> 76 <SEP> 2, <SEP> 21 <SEP>
<tb> Nickel <SEP> 0, <SEP> 0780 <SEP> 15, <SEP> 27 <SEP> 72, <SEP> 3 <SEP> 12, <SEP> 30 <SEP> 24, <SEP> 42 <SEP> 5, <SEP> 52 <SEP> 16, <SEP> 26 <SEP> 2, <SEP> 63 <SEP>
<tb> Zink <SEP> 0.
<SEP> 0870 <SEP> 15, <SEP> 28 <SEP> 71, <SEP> 7 <SEP> 12, <SEP> 28 <SEP> 27, <SEP> 24 <SEP> 6, <SEP> 17 <SEP> 18, <SEP> 13 <SEP> 2, <SEP> 93 <SEP>
<tb> Eisen <SEP> 0, <SEP> 0880 <SEP> 15, <SEP> 34 <SEP> 72, <SEP> 3 <SEP> 12, <SEP> 28 <SEP> 27, <SEP> 52 <SEP> 6, <SEP> 26 <SEP> 18, <SEP> 24 <SEP> 3, <SEP> 00 <SEP>
<tb>
Aus den Ergebnissen der Tabelle V geht hervor, dass geringe Änderungen im Schichtgewicht auf den verschiedenen Kathoden auftreten, die Zusammensetzung der Legierung jedoch praktisch konstant bleibt. Die grössten Stromausbeuten wurden bei Verwendung von Zink und Eisen als Kathoden, die geringsten auf Messingkathoden erhalten.
Um den Einfluss verschiedener Badzusammensetzungen gemäss der Erfindung auf die Abscheidung von Eisen-Chrom-Nickel-Legierungen auf Kupferkathoden sowie den Einfluss von Änderungen in den Arbeitsbedingungen aufzuzeigen, sind in der Tabelle VI eine Reihe von besonderen Versuchen angeführt, die jedoch nur zur Erläuterung der erwähnten Einflüsse dienen und keineswegs die Erfindung auf diese Beispiele einschränken.
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Tabelle VI
EMI6.1
<tb>
<tb> molíl <SEP> von <SEP> : <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 6
<tb> Cr2 <SEP> (SO4)3 <SEP> . <SEP> 15 <SEP> H2O <SEP> 0,4 <SEP> 0,4 <SEP> 0,4 <SEP> 0,4 <SEP> 0,4 <SEP> 0,4
<tb> FeSO4 <SEP> . <SEP> 7 <SEP> H2O <SEP> 0,2 <SEP> 0,2 <SEP> 0,1 <SEP> 0,2 <SEP> 0,2 <SEP> 0,2
<tb> NiSO4 <SEP> . <SEP> 7 <SEP> H2O <SEP> 0,4 <SEP> 0,2 <SEP> 0,4 <SEP> 0,4 <SEP> 0,4 <SEP> 0,4
<tb> NiCI.
<SEP> 6 <SEP> 0-0, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Harnstoff <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP>
<tb> H <SEP> 3BO3-0, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 4- <SEP>
<tb> Temperatur <SEP> OC <SEP> 40 <SEP> 50 <SEP> 60 <SEP> 30 <SEP> 50 <SEP> 50
<tb> PH <SEP> 2, <SEP> 1 <SEP> 2, <SEP> 1 <SEP> 2, <SEP> 15 <SEP> 2, <SEP> 1 <SEP> 2, <SEP> 1 <SEP> 2, <SEP> 2 <SEP>
<tb> Stromdichte <SEP> Amp/dm2 <SEP> 26,6 <SEP> 20,0 <SEP> 26,6 <SEP> 26,6 <SEP> 26,6 <SEP> 26,6
<tb> Analyse <SEP> der <SEP> Legierung <SEP> % <SEP>
<tb> Gr <SEP> 21, <SEP> 4 <SEP> 12, <SEP> 3 <SEP> 8, <SEP> 2 <SEP> 27, <SEP> 1 <SEP> 15, <SEP> 3 <SEP> 13, <SEP> 1
<tb> Fe <SEP> 71, <SEP> 3 <SEP> 72, <SEP> 3 <SEP> 58, <SEP> 5 <SEP> 69. <SEP> 1 <SEP> 72, <SEP> 4. <SEP> 73.
<SEP> 1 <SEP>
<tb> Ni <SEP> 7, <SEP> 0 <SEP> 15, <SEP> 24 <SEP> 33, <SEP> 0 <SEP> 3, <SEP> 6 <SEP> 12, <SEP> 3 <SEP> 13, <SEP> 7 <SEP>
<tb> Stromausbeute <SEP> % <SEP> 20 <SEP> 21,3 <SEP> 17,5 <SEP> 22,3 <SEP> 22,2 <SEP> 18,0
<tb>
Wie bereits erwähnt, kann, falls erwünscht, Borsäure zu den Elektrolytlösungen zugegeben werden, um glattere und etwas homogenere Überzüge aus der Legierung zu erhalten, wobei der Borsäuregehalt zwi- schen 0, 2 und 0,6 moll, vorzugsweise beträgt.
Es ist auch möglich, falls erwünscht, den erfindungsgemässen Elektroplattierungslösungen Glanzmittel zuzusetzen. Beispielsweise ergibt ein Bad nach Versuch 6 der Tabelle VI nach Zusatz von 40 Tropfen Pyridin pro Liter eine deutliche Verbesserung des Glanzes, was für manche Verwendungszwecke von Vorteil ist.
Wie an sich bei der elektrolytischen Abscheidung von Legierungen oder Metallen bekannt ist, ist es auch möglich, für gewisse Anwendungszwecke den erhaltenen elektroplattierten Gegenstand einer nachfolgenden Wärmebehandlung zur Entfernung von Wasserstoff zu unterziehen, der während der Abscheidung vom Überzug oder dem Grundmetall absorbiert worden ist. Ebenso ist es möglich, unter Rührung des Elektrolyten und/oder Bewegung der Kathoden zu arbeiten, ferner die Badlösung zu filtrieren oder von Zeit zu Zeit von unerwünschten Fremdmetallen zu reinigen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung einer Legierung auf Metalloberflächen, die als Kathode geschaltet werden, unter Verwendung von Bädern, die Borsäure enthalten können, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eisen-Chrom-Nickel-Legierung, vorzugsweise mit überwiegendem Eisengehalt, aus einem Bade abgeschieden wird, welches Salze dieser Metalle in einer wässerigen Lösung sowie wenigstens 1 mol/l Harnstoff und/oder wenigstens 0, 2 mol/1 Borsäure enthält, wobei die Menge der betreffenden Metallsalze so gewählt ist, dass wenigstens 0, 2 mol/1 von den Ionen von jedem dieser Metalle, berechnet als Metallsalz, im Bade vorhanden sind und die Strom dichte vorzugsweise 3-33, 3 Amp/dm2, der pH-Wert 1, foi bis 3,
5 und die Badtemperatur 30 - 800C betragen.