AT399166B - Anode für galvanische bäder, sowie verfahren zur herstellung und verwendung dieser anode - Google Patents

Description

AT 399 166 B

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anode für galvanische Bäder, mit einem Kern aus einem leitfähigen Material und einer auf den Kern gelöteten Außenschicht aus Blei, sowie auf ein Verfahren zum Hersteilen einer solchen Anode und auf eine Verwendung einer solchen Anode.

Bei der galvanischen Abscheidung von Metallen, z.B. von Chrom, werden unter anderem Anoden aus Blei verwendet, an denen allerdings je nach der Verfahrensführung verschiedene Oxidationsreaktionen ablaufen. Die Effekte reichen von der erwünschten Bildung gut leitfähiger Bleisuperoxyde bis zur Ausbildung des unerwünschten Bleichromats und einer mehr oder weniger raschen Abtragung der Bleianode. Diese Probleme in den Griff zu bekommen war bisher sehr schwer, weil je nach der durchzuführenden Beschichtung verschiedene Verfahrensparameter zu wählen sind, die einander zu widersprechen scheinen.

Da sich insbesondere bei Reinbiei schlecht leitendes Bleichromat im Chrombad bildet, wird in der Regel Hartblei mit einem Gehalt von 6-8% Antimon verwendet. Auch Legierungen von Blei mit 6-10% Zinn oder mit geringen Mengen (0,5-1%) Silber oder 0,2% Tellur finden in der Praxis Verwendung. Besonders für fluoridhaltige Bäder werden zinnhaltige Bleianoden anstelle von Antimonblei empfohlen.

Insbesondere bei der Beschichtung großflächiger oder sehr langer Teile, wie z.B. von Platten, Rohren, Walzen oder dergl. hatte man mit dem Problem zu kömpfen, daß Blei schlecht leitfähig ist. Die Stromzuführung an einen Ende einer langen, bzw. großflächigen Anode führt daher an deren anderem Ende zu weit geringeren Stromdichten, so daß die Erzielung einer gleichmäßigen Schicht schwierig bis unmöglich wurde. Auch die mechanische Festigkeit großflächiger oder sehr langer Bleianoden läßt zu wünschen übrig.

In vielen Fällen ist auch der mechanische Zustand der Anoden mitentscheidend für ihre Haltbarkeit in den verschiedenen Elektrolyten.

Man hat sich nun bisher so beholfen, daß entweder ein Trägerkern aus Kupfer oder Aluminium galvanisch mit Blei beschichtet wurde - die relativ dünne Bleischicht wurde aber leider trotz optimaler Verfahrensführung rasch abgetragen, was ein häufiges Auswechseln der Anode erfordert; oder es wurde über ein Kupfer- oder Aluminiumrohr ein dickerwandiges Bleirohr geschoben und so quasi mechanisch verankert. Das Eindringen von Elektrolyt zwischen die beiden Anodenteiie konnte jedoch nie ganz verhindert werden und führte zu Korrosion und verschlechtertem Stromübergang. Außerdem platzte der Bleimantel durch thermische und mechanische Belastung häufig von der Seele ab, wodurch keine genaue Fixierung mehr möglich war. Durch die schlechte Leitereigenschaft von Blei findet auch im Kern der Anode eine ziemlich starke Temperaturerhöhung des Anodenmaterials statt, wodurch sich das Blei im Elektrolyten ausdehnt, bis es schließlich vom Kern abrutscht oder sogar abschmilzt.

Beschädigungen eines Kupfer-Blei-Verbundes führen auch zur Auflösung vom Kupfer im Elektrolyten, wodurch der Chrom-Elektrolyt verunreinigt und nicht mehr funktionsfähig wird.

Elektroden mit einem Bleimantel auf einem elektrich nichtleitenden Kern oder einem aus Eisen bestehenden Kern gehen aus der CH-A-231 905 hervor, wobei auch ein Löten des Bleimantels erwähnt ist.

Auch die FR-A-901 532 beschreibt Elektroden mit einem Metailkern, z.B. aus Kupfer, und einer diesen Kern umgebenden Bleihülle. Es ist dabei vorgesehen, auf den Kern zuerst eine Schicht aus Silber oder Platin aufzubringen, auf die dann der Bleimantei folgt, um beim Undichtwerden des Bleimantels ein durch Anlösen des Kernes verursachtes Unbrauchbarwerden der Anode und des Bades zu verhindern. Solche Elektroden haben einen hohen Herstellungsaufwand, und es ist die Wirkung dieses Konzeptes unsicher.

Erfindungsgemäß wird nun eine Anode der eingangs genannten Art vorgeschlagen, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß das Kernmaterial aus Kupfer oder Aluminium besteht und die Außenschicht wenigstens 1, vorzugsweise 3-5 mm Wandstärke aufweist.

Durch diese Ausbildung wird eine Anode mit guten Betriebseigenschaften und guter Haltbarkeit erhalten. Die erfindungsgemäße Anode hat ein um 20 oder sogar mehr Prozent geringeres Gewicht ais herkömmliche Anoden und besitzt trotzdem bessere Wirksamkeit.

Es besteht ein optimaler Verbund zwischen dem Kern und der Außenschicht aus Blei; daraus resultiert eine wesentlich bessere Leitfähigkeit, die Wasserstoffentwicklung ist geringer, eine Aufheizung der Anode findet nicht mehr statt; schließlich erhält man eine höhere Stromausbeute und schnellere Abscheidung aufgrund des herabgesetzten Übergangswiderstandes zwischen Kern und Außenschicht.

Durch all diese Vorzüge bildet sich auf der Anode anstelle des schlecht leitenden Bleichromats, das immer wieder abgetragen werden muß, eine gleichmäßige, gut leitende Superoxyd-Schicht. Der Verschließ der Anode wird dadurch geringer und ihre Lebensdauer erhöht sich beträchtlich. Des weiteren ist das Eindringen von Elektrolyt zwischen Außenschicht und Kern sowie dessen Zerstörung nicht mehr möglich.

Durch den guten physikalischen Verbund kann die ursprünglich flache Verbund-Anode je nach Bedarf verformt oder verbogen werden, ohne daß die Bleischicht abplatzt. Damit sind dem individuellen technischen Einsatz kaum Grenzen gesetzt. Kerndicke und -breite, sowie Bleischichdicke und -breite können je nach Bedarf unterschiedlich gewählt werden. Die Anoden können bis zu einer Länge von vielen Metern hergestellt werden. 2

Claims (6)

1. AT 399 166 B Aufgrund des geringeren Gewichtes und der Einsatzmöglichkeit von Plattenanoden läßt sich die einzusetzende Anodenfläche stark vergrößern, was wiederum eine Verbesserung der Leitfähigkeit im Bad mit sich bringt. Vorzugsweise enthält das die Außenschicht bildende Blei 3 bis 7 % Antimon. Das aus Kupfer oder Aluminium bestehende Kernmaterial ist vorzugsweise wenigstens ein, insbesondere drei bis fünf Millimeter stark. Soferne es sich um eine Aluminiumlegierung im Kern handelt, enthält sie vorzugsweise drei bis fünf Prozent Magnesium und gegebenenfalls 0,5 bis 1 % Silizium. Die Verlötung erfolgt zweckmäßig dadurch, daß zwischen dem Kern und der Bleischicht eine Zinn- oder Zinnlegierungsschicht als Lotmetall vorgesehen ist. Ein Aluminiumkern wird - wie an sich bekannt - vorteilhaft zwecks Verbindung mit der Außenschicht aus Blei zunächst mit einer metallischen Schicht (1-100 u) versehen, mit Metallen aus der Eisengruppe, vorzugsweise mit Nickel. Diese Grundschicht hat die Aufgabe, als Haftgrund und als Diffusionssperre für die anschließende Zinn- oder Zinnlegierungsschicht (1-100 u) zu dienen. Die Zinnschicht o.ä. hat die Aufgabe, die Lötfähigkeit zwischen Aluminium-Kern und der Außenschicht aus Blei zu ermöglichen. Die Verlötung zwischen verzinntem Aluminium-Kern und Bleiplatte wird unter Anwendung von Druck und Temperatur (100-250, vorzugsweise 200 Grad C) vorgenommen. Besonders bei rohrförmigen Elektroden mag das Eindringen des Lötmetalls in den schmalen Spalt zwischen Kern (Kupfer oder Aluminium) und Außenschicht zuweilen schwierig sein. Für solche Fälle wird vorgeschlagen, die Verbindung durch Vakuumlöten vorzunehmen, was eine besonders feste und sichere Verbindung - auch bei sehr schmalen Spalten zwischen Kern und Außenschicht bzw. Mantel ergibt. Aiuminium-Blei-Verbund-Anoden können bei allen Bädern der Eisen-Gruppe, hauptsächlich bei Nickelbädern, als Hilfsanoden verwendet werden, vorzugsweise allerdings mit einer Reinblei-Ummantelung und einem Kupfer-Kern, da sich Legierungsbestandteile bei diesen Bädern störend auswirken würden. Vor allen Dingen im Motorenbereich werden Aluminiumteile partiell vernickelt mit einer Kupfer-Hilfsanode, die galvanisch mit ca. 100 u verbleit ist. In diesem Fall mußte man bisher diese Technik anwenden, da Reinblei sehr weich ist und man auf die Überschubtechnik, die derzeit bei legiertem Blei angewendet wird, nicht zurückgreifen konnte. Im Fall der vorliegenden Erfindung spielt die Härte des Bleies der Außenschicht keine Rolle. Patentansprüche 1. Anode für galvanische Bäder, mit einem Kern aus einem leitfähigen Material und einer auf den Kern gelöteten Aussenschicht aus Blei, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial aus Kupfer oder Aluminium besteht und die Aussenschicht wenigstens 1, vorzugsweise 3-5 mm Wandstärke aufweist.
2. 2. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Blei 3-7 % Antimon enthält.
3. 3. Anode nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernmaterial aus Aluminium mit 3-5 % Magnesium, und gegebenenfalls 0,5-1 % Silizium, besteht.
4. 4. Anode nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kern und Aussenschicht eine Zinn- oder zinnlegierungsschicht als Lotmetall vorgesehen ist.
5. 5. Verfahren zum Herstellen einer Anode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenschicht und der Kern getrennt voneinander hergestellt und anschliessend durch Vakuumlöten miteinander verbunden werden.
6. 6. Verwendung einer Anode nach einem der Ansprüche 1 bis 4 - vorzugsweise mit einem Kupferkern und Reinblei-Mantel - als Hilfsanode in einem galvanischen Vernickelungsbad. 3