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Verfahren zur Erzeugung von : Metall niederschlägen mittels Elektrolyse.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Niederschlägen von Metallen und metallischen Legierungen auf anderen Metallen mittels Elektrolyse und im besondern die Erzeugung von Metallniederschlägen auf Aluminium, Eisen und ähnlichem Metall.
Die Erfahrung lehrt, dass zur Erzielung von festhaftenden Metallniederschlägen auf einer Kathode z. B. aus Aluminium die Anwendung elektrischer Ströme mit niedriger Spannung erforderlich ist und dass man zu diesem Zwecke Elektrolyte verwenden muss, welche die niederzuschlagenden Metallionen in genügender Konzentration enthalten. Es ist bekannt, zu diesem Zwecke saure und alkalische Lösungen zu verwenden, doch greifen diese Lösungen die Kathode aus Aluminium an.
Man hat auch bereits vorgeschlagen, saure oder alkalische Lösungen von Alkalithiosulfaten und säure-und alkalifreie Lösungen von Thiosulfat anzuwenden, konnte aber trotz Anwendung der erforderlichen niedrigen Spannung keine festen und guthaftende Niederschläge auf Aluminiumkathoden herstellen, da die Thiosulfatlösungen negative Ionen, wie Cl, CO oder NO'3, der verwendeten Metallsalze enthielten.
Es wurde nun gefunden, dass die löslichen Sulfate des Eisens, Zinks und Nickels in einer Alkalithiosulfatlösung, z. B. Natriumthiosulfatlösung, zur Erzielung guthaftende und dichter Niederschläge auf Aluminiumkathoden verwendet werden können, wenn der Elektrolyt genügend dissoziiert ist, um mit der erforderlichen schwachen Potentialdifferenz zu arbeiten und man erzielt nach einer Ausführungs- form der Erfindung in diesem Falle befriedigende Resultate, wenn man der Alkalithiosulfatlösung, in die das lösliche Metallsulfat des Niederschlagsmetalles eingetragen wird, soviel von einer organischen Säure zusetzt, bis sich das Alkalithiosulfat zu zersetzen beginnt.
Das Metallsulfat löst sich in dem Thiosuifat unter Bildung eines Doppelsalzes ; die teilweise Zersetzung der Thiosulfatlösung bewirkt eine merkliche Steigerung der Ionenkonzentration des in der Lösung vorhandenen Thiosulfatdoppelsalzes.
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schüssiger Lösung von Alkalithiosulfat löst ; solche Lösungen enthalten dann ausser dem Thiosulfation kein negatives Ion.
Um gleichzeitig zwei oder mehrere Metalle auf elektrolytischem Wege abzuscheiden, hat man bisher Zyanide verwendet, u. zw. geschah dies, um die Abscheidungspotentiale der verschiedenen Metalle in dem betreffenden Elektrolyten einander zu nähern. Aber die Zyanide zerstören Aluminiumkathoden ; auch erfordern dieseElektrolyte um so grössere Spannungen, je mehr Zyanid sie enthalten.
Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, dass, obwohl man schwache Spannungen verwendet, sich bei den Elektrolyten gemäss der Erfindung bei gleichzeitiger Abscheidung zweier MetaHe gegenseitige Annäherung der Ionen- konzentrationen einstellt und es ist daher zufolge der Erfindung möglich, in der Alkalithiosulfatlösung zwei oder mehrere Sulfate oder ThiosulfatniederschlÅage verschiedener Metalle zu dem Zwecke zu lösen, um Legierungen niederzuschlagen, wobei die Zusammensetzung der Legierung in bekannter Weise dadurch bestimmt wird, dass man die angewendete Spannung, die 1 Volt nicht iiberschreitet, abändert.
Im folgenden sollen die Einzelheiten des Verfahrens beschrieben und an Hand von Beispielen erläutert werden.
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Gemäss der chemischen Eigenschaften der verschiedenen zur Erzeugung der elektrolytischen Niederschläge verwendeten Metallsalze sind die folgenden drei Fälle zu unterscheiden :
1. Metalle, deren lösliche Salze in Gegenwart von Natriumthiosulfat keinen : Niederschlag gebpn. wie Eisen, Zink, Nickel usf.
2. Metalle, deren lösliche Salze in Gegenwart von Natriumthiosulfat einen Niederschlag geben, wie Kupfer, Silber, Blei.
3. Legierungen aus Metallen der ersten mit denen der zweiten Art.
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Schwefeldioxyd und Schwefel zerfällt, fÜgt man tropfenweise Essigsäure so lange zu, bis die Zersetzung gerade beginnt. Zu dieser essigsauren Lösung des Natriumthiosulfates setzt man eine kleine Menge Eisen- sulfat, lässt erkalten und filtriert ; die so erhaltene, klare Lösung bildet den Elektrolyten. Die Kathode besteht aus Aluminium, die Anode aus Eisen, das sich während der Elektrolyse mit einem dünnen nicht haftenden Überzug aus Eisensulfid bedeckt. Es muss bemerkt werden, dass der Elektrolyt ausser Eisensulfat auch ein anderes Salz eines Metalles wie z.
B. des Zinks enthalten kann. dessen lösliche Salze mit
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massen vor :
Man bereitet in der Kälte aus einer konzentrierten Kupfersulfatlösung und Natriumthiosulfat einen Niederschlag ; die Kupfersulfatlosung soll zweckmässig mit Schwefelsäure schwach angesäuert sein.
Den orangegelben Niederschlag, den ma. n erhält, wäscht man schnell mit kaltem Wasser aus, um ihn so vollständig wie möglich vom Überschuss der löslichen Salze zu befreien. Der Thiosulfatniederschlag
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die klare Lösung, die man erhält, bildet den Elektrolyten.
Die Kathode wird aus einem Stück Aluminium, die Anode aus Kupfer hergestellt, das sieh während der Elektrolyse mit einer dünnen nicht festhaftenden Kupfersulfidsehiehte überzieht. Man kann in der
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Anderseits ist die Stromstärke, wie bei den bekannten Verfahren, von der Zeit und der Elektrodenoberfläche abhängig.
Gemäss dem Verfahren kann man Niederschläge aus weissem, grauem, gelbem, grünlichgelbem, grünem, rötlichem Messing erhalten, wobei die Zusammensetzung von der angewendeten Spannung abhängt.
Es ist zu bemerken, dass der elektrolytisch zu überziehende Gegenstand, also die Kathode, erfindungs gemäss nur dann in den Elektrolyten eingeführt werden kann, sobald der Stromkreis, in den der letztere geschaltet ist, belastet ist. Ferner, wenn die Aluminiumteile zunächst einer chemischen Behandlung in einer Lösung von Ätzkali oder Ätznatron und hierauf einer mechanischen Vorbereitung unterzogen worden
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Aluminium bestehenden, mit Kupferüberzug versehenen Gegenstände können überdies leicht in Feuer vergoldet werden.
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Es muss noeh erwähnt werden, dass die angegebenen Zusammensetzungen des Elektrolyten nur als Beispiele zu gelten haben und dass die Konzentration der verschiedenen Xatriumthiosulfatlösungen von Fall zu Fall zwischen gewissen Grenzen abgeändert werden kann, je mchdem welche Metalle als Nieder- schlags-bzw. Anodenmetall zur Verwendung gelangen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Erzeugung eines Metallniedersehlages auf einem anderen Metalle durch Elektrolyse, unter Verwendung von Alkalithiosulfatlösung, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Erzeugung eines
Niederschlages von Metallen, wie z. B. Zink, Eisen und ähnlichen, das Sulfat des niederzuschlagenden
Metalles in der Thiosulfatlösung löst, nachdem man derselben eine organische Säure bis zum Beginn der
Zersetzung des Thiosulfates zugesetzt hat.