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Verfahren zum stromlosen Erzeugen von Metallüberzügen
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B.filtrieren, wobei aber alle Nachteile wie z. B. dauernder Kontakt des Filterkuchens mit der Badlösung in
Kauf genommen werden müssen.
Durch den Zusatz von antikatalytischen Stoffen zu für die stromlose Erzeugung von Metallüberzügen eingesetzten Metallisierungsbädern konnte bisher die unerwünschte Metallisierung der mit der Badflüssigkeit in Kontakt kommenden Hilfsmaterialien und Apparaturteilen ebenfalls-nicht verhindert werden, weil die Konzentration an solchen antikatalytischen Stoffen bestimmungsgemäss auf optimale Abscheidungseigenschaften des Bades einzustellen ist, andernfalls die erwünschte Metallisierung der zu behandelnden Werkstoffe und/oder Werkstücke nicht oder nicht qualitativ ausreichend erzielt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bisherigen Nachteile zu beheben und ein Verfahren zu schaffen, mit dem sich auf den zu behandelnden Werkstoffen und/oder Werkstücken einwandfreie Überzüge aufbringen lassen, ohne dass Hilfsmittel und/oder Apparaturteile, mit denen die Badflüssigkeit in Kontakt kommt, metallisiert werden.
Diese Aufgabe wird gelöst mittels eines Verfahrens der eingangs geschilderten Art zum stromlosen Erzeugen von Metallüberzügen aus wässerigen Metallisierungsbädern, die zu dem freien Metall reduzierbare Ionen des überzugsmetalls und ein Reduktionsmittel sowie antikatalytische Stoffe wie z. B.
Salze des Bleis, Schwefels, Antimons, Chroms usw. enthalten, und die sich in Behältern befinden, aus denen die Badflüssigkeit kontinuierlich oder diskontinuierlich zur Entfernung von gebildeten und/oder eingebrachten Feststoffbestandteilen durch Abscheider hindurchgeleitet wird, und welches erfindungsgemäss durch die Kombination folgender Massnahmen gekennzeichnet ist : a) die antikatalytischen Stoffe werden in einer Konzentration von 0, 01 Mol/l bis 0, 000001 Mol/l dem Metallisierungsbad zugesetzt, b) zwischen Badflüssigkeit und damit in Berührung kommenden Behälter-und/oder Abscheiderteilen wird eine Relativgeschwindigkeit von mehr als 0, 9 m/sec aufrechterhalten.
Eine besonders gut reinigende Filterwirkung lässt sich beim erfmdungsgemässen Verfahren dadurch erreichen, dass man als Abscheider eine Zentrifuge einsetzt.
Wenn ruhende Abscheider benutzt werden, lässt sich der Umlauf der Badflüssigkeit mit der erforderlichen Relativgeschwindigkeit gegenüber dem Abscheider zweckmässig durch Bewegung der Flüssigkeit mittels eines Schleuderrads oder Hydrozyklons erreichen. Apparativ besonders einfach lässt sich das erfindungsgemässe Verfahren so durchführen, dass die erforderliche Relativgeschwindigkeit durch Vibratoren erreicht wird, mit denen die Badflüssigkeit und/oder der Abscheider bewegt werden.
Vorteilhaft ist die kontinuierliche Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens besonders dann, wenn diese automatisch gesteuert wird. Dazu wird zweckmässig die Menge an sich bildenden Feststoffbestandteilen kontinuierlich gemessen und der durch den Abscheider hindurchzuleitende Teil der Badflüssigkeit in Abhängigkeit von dieser Menge automatisch gesteuert. Man kann ebenso die Konzentrationen an Ionen des Überzugsmetalls und an antikatalytischen Stoffen kontinuierlich messen und das erforderliche Mengenverhältnis entsprechend automatisch steuern.
Das erfindungsgemässe Verfahren hat den Vorteil, dass die unerwünschte Metallisierung von Apparateteilen erheblich beschränkt oder sogar restlos vermieden wird, und Keimbildung des auch in grosser Oberfläche vorliegenden Filterkuchens und dadurch bedingte Abreicherung der für die Metallisierung benötigten Chemikalien nicht eintritt, ohne dass die sonstigen Badeigenschaften beeinträchtigt werden.
Durch Versuche wurde festgestellt, dass Metallisierungsbäder, die antikatalytische Stoffe in dem angegebenen Konzentrationsbereich zwischen 0, 01 Mol/1 und 0, 000001 Mol/l enthalten, unter üblichen Bedingungen stabil sind und gut arbeiten, jedoch bei der angegebenen Relativgeschwindigkeit von mehr als 0, 9 m/sec eine so geänderte Diffusionsgeschwindigkeit für die Antikatalyte sich einstellt, dass an den dieser Relativgeschwindigkeit ausgesetzten Oberflächen von Apparateteilen und/oder Hilfsmaterialien das Bad nicht mehr arbeitet, so dass an diesen Stellen die dort unerwünschte Metallisierung nicht erfolgt.
Die Auswertung der Versuche ergab im wesentlichen folgendes :
Die Messung der Abscheidegeschwindigkeit von Nickel aus einem üblichen Nickelbad, das als antikatalytischen Stoff Bleiionen enthielt, in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit der Badflüssigkeit in einem Versuchsrohr zeigte deutlich, dass die Abscheidegeschwindigkeit mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit der Badflüssigkeit sinkt. Alle Kurven gleicher Bleiionenkonzentration zeigten dabei einen einheitlichen Verlauf. Bei einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 0, 5 m/sec wurde die Minderung der Abscheidegeschwindigkeit sehr stark. Bei etwa 1, 2 m/sec verflacht die Kurve der Abscheidegeschwindigkeit, um asymptotisch gegen Null zu gehen. Das Mittel beider
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Werte liegt etwa bei 0, 9 m/sec.
Aus den gefundenen Werten ist weiterhin zu ersehen, dass die Abscheidegeschwindigkeit mit fallender Bleiionenkonzentration zunimmt. Die Grenze dieses Bereiches
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10 -6 Mol/l.0, 9 m/sec betrug, keine störende Nickelabscheidung auftrat, wurde eine Nickelabscheidung festgestellt, wenn ausserhalb der angegebenen Grenzen gearbeitet wurde.
Die erfindungsgemässe Arbeitsweise lässt sich für das Aufbringen von beliebigen stromlos abscheidbaren metallischen Überzügen, wie Kupfer, Messing, Zink, Cadmium, Zinn, Silber, Nickel u. dgl. mit Erfolg anwenden, und ist besonders geeignet für kontinuierliche, automatisch gesteuerte
Verfahrensführung.
Bei kontinuierlicher Verfahrensführung sollte die erfindungsgemäss benötigte Konzentration an antikatalytischen Stoffen während der Laufdauer des Verfahrens möglichst konstant gehalten werden. Dazu kann man die oben genannten Stoffkonzentrationen, worunter sowohl die Antikatalyte wie die abzuscheidenden Metallionen zu verstehen sind, durch dafür bekannte Methoden kontinuierlich messen, z. B. photometrisch mit einem oder mehreren Betriebsdurchlauf-Photometern, oder elektrometrisch mit Potentiometern überwachen und über mit diesen Messgeräten gekoppelte Regler, beispielsweise durch Grenzwertregler, steuern und justieren.
In ähnlicher Weise kann man die Menge an Feststoffbestandteilen in dem arbeitenden Bad kontinuierlich ermitteln, beispielsweise mit einem Durchflusstrübungsmesser bestimmen, und über an sich bekannte Steuer-und Regeleinrichtungen den dementsprechend kontinuierlich aus dem Badbehälter abzuziehenden und durch die Abscheidervorrichtung hindurchzuleitenden Anteil der Badflüssigkeit abzweigen. Ebenso kann man z. B. kontinuierlich den pH-Wert, das Redox-Potential und die Temperatur für Steuerungs- und Regelungszwecke messen.
Es ist auf diese Weise möglich, ohne Beeinträchtigung der effektiven Leistung des Bades alle mit der Metallisierungsflüssigkeit in Berührung kommende Apparateteile durch Erzeugung einer ausreichend hohen Relativgeschwindigkeit, z. B. mittels eines Vibrators oder eines sonstigen die Relativbewegung verstärkenden Gerätes, vor einer unerwünschten Metallisierung zu schützen.
In der Zeichnung ist als Beispiel eine Ausführungsmöglichkeit für eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens dargestellt.
In einem Arbeitsbehälter-l-für das Bad befinden sich die zur Metallisierung eingehängten Werkstücke--2--.
Die Badflüssigkeit-3-fliesst durch die Leitung-4-zur Umlaufpumpe-5-und von dieser durch die Leitung-6-, in der die Messsonden --7,8,9,10,11 und 12-eingebaut sind, zum Regelventil-13--. Durch das umschaltbare Dreiwegventil --14-- wird die Badflüssigkeit wechselweise in eine der beiden Zentrifugen--15 oder 16--geleitet und von den Schwebstoffen gereinigt. Durch die Ablaufleitungen-17 und 18-wird die gereinigte Badflüssigkeit in den Arbeitsbehälter--1--zurückgeführt.
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Der Rechner steuert und regelt die Badheizung-20--, die Dosierpumpen-21 und 2-- für den Zulauf aus einem Laugenbehälter --23-- bzw.
Säurebehälter --24--, die Dosierpumpe-25-für die Zugabe von Metall-Regenerierungslösung aus Behälter--26--, die Dosierpumpe --27-- für die Zugabe von Antikatalytlösung aus Behältern-28--, die Dosierpumpe-29-für die Zugabe
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--14-- umgeschaltet- steht auf schwingungsisolierten Unterlagen --32-- und hat einen oder mehrere Schwingungserzeuger-33--, die den Behälter-l-in Schwingungen versetzen.