CH657385A5 - Verfahren zur elektrolytischen entfernung von nickel-, chrom- oder goldschichten von kupfer- oder kupferlegierungsflaechen und einrichtung zu dessen durchfuehrung. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrolytischen Entfernung von Nickel-, Chrom-oder Goldschichten nach Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Einrichtung in dessen Durchführung nach Oberbegriff von Anspruch 5.

In der Industrie kommt es bei der Herstellung von Gegenständen mit Nickel-, Chrom- oder Goldüberzug vor, dass der äussere Überzug wegen unvollständiger Galvanisation, fehlerhafter Polierung oder anderer Ursachen entfernt werden muss. Die galvanische Entfernung des Überzuges erfolgt durch Verwendung von nickel-, chrom-oder goldlösenden Elektrolyten. Während der Elektrolyse kommt es auf Grund der unterschiedlichen Stärke der Schichten vor, dass sich von einigen Teilen der Fläche die Chrom-, Nickel-oder Goldschicht schon entfernt hat, während sie auf anderen Teilen noch vorhanden ist. Darum muss die Elektrolyse weiter fortgesetzt werden. Zu diesem Zeitpunkt nimmt das freigebliebene Grundmetall am elektrolytischen Ablauf teil, die Fläche wird ungleichmässig abgeätzt.

Nach der galvanischen Entfernung des Überzuges werden in ungefähr 30-40% aller Fälle die Stücke mit einer angegriffenen Oberfläche zu Ausschus, der Rest kann nur nach einer nachträglichen Schleifung und Polierung erneut wiederverwendet werden. Das genannte Verhältnis verändert sich jedoch je nach Anwendungsgebiet und erreichter Flächenglätte.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren auszuarbeiten, das die elektrolytische Entfernung von Chrom-, Nickel-oder Goldüberzügen ohne bzw. mit geringfügiger Beschädigung der tragenden Metallfläche ermöglicht.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die elektrolytische Ablösung unter solchen Umständen durchgeführt werden muss, welche auf die unter der zu entfernenden Schicht befindlichen Metallfläche eine passivierende Wirkung ausüben. Im Falle des Bestehens dieser Bedingung nehmen die unter den bereits entfernten Schichten freigewordenen Metallflächen am elektrolytischen Ablauf nicht teil, durch sie fliesst ein sehr schwacher Strom, darum ist der Grad der Flächenerosion wesentlich kleiner als bei den noch unaufgelösten Chrom-, Nickel- oder Goldschichlen. Nach der vollständigen Entfernung der Chrom-, Nickel- oder Goldschicht vermindert sich sprunghaft der Wert des durch den Elektrolyten fliessenden Stromes, und das gibt eine Meldung über die Beendigung des Ablösevorganges. Die hier beschriebenen Umstände kommen zustande, wenn das Elektrodenpotential der zu entfernenden Schicht (ohne Zuschaltungeiner äusseren Stromquelle) im Vergleich zum Bad negativ und dasselbe des Grundmetalls positiv ist. Dabei ist das Elektrodenpotential (auch Einzelpotential genannt) einer Substanz gegenüber einer Lösung dasjenige Potential, das sich dadurch ergibt, dass diese Substanz ohne Anlegen einer äusseren Spannung Ionen in die Lösung entsendet und sich dabei elektrisch auflädt. Wenn nun während des elektrolytischen Prozesses der beschichtete Metallgegenstand als eine Anode eingeschaltet wird, wird der Überzug auf elektrolytischem Wege entfernt, wonach das Grundmetall bei einer wesentlich geringeren Stromdichte passiviert wird. Die Zusammensetzung des Bades muss dieser Potentialbedingung entsprechend gewählt werden. Unseren experimentellen Ergebnissen zufolge haben die Bäder derartige Eigenschaften, die Schwefelsäure in 20-60 Vol.%. Phosphorsäure und/oder eine organische Säure in 10-50 Vol.% enthalten, die bei der Elektrolyse des Grundmetalls eine nichtporöse passivierte Oberfläche sichern.

Bekannterweise sind unter Goldschichten oft Nickelschichten vorhanden. Wenn die Aufgabe nur die Entfernung der Goldschicht und das Belassen der Nickelschicht betrifft, muss das Badpotential derart eingestellt werden, dass das Elektrodenpotential des Goldes gegenüber dem des Badpotentials negativ und dasselbe des Nickels positiv wird. In diesem Fall muss die Schwefelsäurekonzentration zwischen 40 und 60 Vol.% betragen.

Die neben der Schwefelsäure anwendbare organische Säure kann Essigsäure, Oxalsäure, Milchsäure oder Maleinsäure sein. Wenn keine Phosphorsäure angewendet wird, muss die Konzentration der organischen Säure wenigstens mit 15 Vol.% gewählt werden.

Nach der Entfernung der galvanischen Schicht geht der elektrolytische Vorgang in Passivierung über, was durch die plötzliche Verminderung der Stromstärke angezeigt wird. Während der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens muss deshalb die Stromgrösse überwacht, und bei deren plötzlichen Verminderung das Verfahren beendet werden. Die bedeutende Verminderung des Stromes ist auch für die Automatisierung der elektrolytischen Entfernung zu verwenden. Die zur Durchführung des Verfahrens geeignete Einrichtung enthält eine galvanische Gleichstromnetzeinheit, welche an die im Bad angebrachten Anoden- und Kathodenelektroden angeschlossen ist, weiterhin einen die Grösse des durchmessenden Stromes beobachtenden Strom-

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fiihler, und der Stromfühler ist erfindungsgemäss am Eingang eines Komparators angeschlossen, der Referenzeingang des Komparators ist mit einer stabilisierten Referenzspannungsquelle verbunden, und dessen Ausgang ist direkt oder über einen Verstärker an den in den elektrolysierenden Stromkreis eingefügten Stromunterbrecher angeschlossen. Der Umkippungspegel des Komparators ist derart gewählt, dass bei einer bedeutenden Verringerung (z.B. der Zweiergrössenordnung entsprechend) des den Elektrolyten durch-fliessenden Stromes eine Zustandsänderung eintritt und auf dessen Wirkung der Stromunterbrecher den Stromkreis unterbricht.

Die erfindungsgemässe Lösung ermöglicht die Entfernung der überflüssigen Chrom-, Nickel- oder Goldschichten ohne die mit den herkömmlichen Verfahren verbundenen Abfall-verluste, mit weniger Arbeitskraftaufwand und geringerer Energieinanspruchnahme.

Im folgenden wird die Erfindung durch Ausführungsbeispiele - auf Grundlage der Zeichnung - detaillierter dargestellt. In der Zeichnung:

Fig. 1 zeigt ein für das Verfahren charakteristisches Span-nungs- und Stromzeitdiagramm, und

Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild der erfindungsgemässen Einrichtung.

Im Laufe des Verfahrens wird der mit Chrom-, Nickeloder Goldüberzug versehene Gegenstand im galvanischen Bad untergebracht. Das Bad enthält Schwefelsäure, Essigsäure und Phosphorsäure. Die Bestandteile des phosphorsäu-rehaltigen Bades sind:

Phosphorsäure 30-50 Vol.%

Schwefelsäure 40-20 Vol.%

Essigsäure 30-20 Vol.%

Die Bestandteile eines anderen vorteilhaften Bades sind: Schwefelsäure 30 Vol.%

Essigsäure 40 Vol.%

Wasser 30 Vol.%

Die Bestandteile eines Bades für die Entfernung einer Goldschicht sind:

Schwefelsäure 600 ml

Phosphorsäure 400 tnl Oxalsäure 10 g/1

Die Bestandteile eines weiteren Bades sind:

Schwefelsäure 50 Vol.%

Phosphorsäure 15 Vol.%

Alkohol 10 Vol.%

Wasser 25 Vol.%

Die verschiedenen Zusatzmittel beeinflussen die Oberflächenhelligkeit der passivierten Schicht. Die Zumischung einer Konzentration von höchstens 15 g/1 Oxalsäure sichert eine homogene und gleichmässige Helligkeit nach dem Entfernen einer Goldschicht.

Neben den hier angegebenen Beispielen können viele andere Bäder angewendet werden, in denen die Schwefel-5 säure in einer Menge von 20-60 Vol.% und die organische Säure und/oder Phosphorsäure in 10-50 Vol.% anwesend sind.

In dem auf diese Art und Weise zusammengestellten Bad wird die Stromstärke zweckmässigerweise entsprechend der io Polarisationskurve der Grundmetallanode auf dessen Konstanzbereich eingestellt. Die Elektrolyse entfernt die Nickel-, Chrom- oder Goldschichten polierartig. Die Schichtdicke ist nicht gleichmässig, da sich die galvanische Schicht von einzelnen Teilen der Flächen schon entfernt hat, während sie an 15 anderen noch verbleibt. Die Fläche des Grundmetalls gelangt im Laufe des Vorganges in einen passiven Zustand, und die entstehende passive Schicht wirkt isolierend. Durch sie fliesst kaum Strom. Fig. 1 zeigt den sich im Laufe der Elektrolyse herausbildenden Wert. Nach dem Anfangszeit-20 punkt to hat der Strom den maximalen Wert Imax, bei einer Spannung Ui. Der stabilisierte Zustand dauert bis ti, wenn sich die Galvanschicht von den einzelnen Teilen der Fläche entfernt hat. Wegen der Passivität der Fläche des Grundmetalls vermindert sich der Strom laufend, während die Span-25 nung bis zum Wert Umax zunimmt. Im Zeitpunkt t2 nimmt der Strom den minimalen Wert Imin an. Zu diesem Zeitpunkt hat sich die anfangs vorhandene Nickel-, Chrom- oder Goldschicht schon gänzlich entfernt. Für den Quotienten Imax/Imin ist ein Wert um 100 herum charakteristisch.

30 In Fig. 2 wird das Blockschaltbild der zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeigneten Einrichtung dargestellt. Eine galvanische Netzeinheit 1 der Einrichtung ist über einen Stromunterbrecher 2 an die im Bad 3 untergebrachte Anodenelektrode 4 und Kathodenelektrode 5 ange-35 schlössen. Den durchmessenden Strom zeigt ein Fühlwiderstand 6 an. An den Ausgang der galvanischen Netzeinheit 1 schliesst sich eine von einem Widerstand 7 und von einer Zenerdiode gebildete stabilisierte Spannungsquelle 8 an, welche mit einem Potentiometer verbunden ist. DerStrom-40 Unterbrecher 2 ist unmittelbar oder über einen Verstärker mit einem Steuereingang 10 und einem Ausgang eines Komparators 11 verbunden. Der Signaleingang 12 des Komparators 11 ist mit dem Fühlwiderstand 6, der Referenzeingang 13 mit dem Gleitschieber des Potentiometers 9 verbunden. Das 45 untere Ende des Potentiometers 9 bildet den Nullpunkt der Netzspannung des Komparators 11. Während des Betriebes schliesst der Stromunterbrecher 2 den Stromkreis des Bades. Wenn der Wert des Stromes auf den Wert Imin sinkt, dann sinkt die Spannung am Signaleingang 12 des Komparators 11 so unter die Referenzspannung, und der Komparator 11 kippt über und steuert den Stromunterbrecher 2, der den Stromkreis des Bades 3 unterbricht. Die elektrolytische Entfernung ist zu diesem Zeitpunkt bereits beendet. Das Trennen des Stromunterbrechers 2 begleitet zweckmässigerweise ein Ton-55 oder Lichtsignal.

1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

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1. Verfahren zur elektrolytischen Entfernung von Nickel-, Chrom- oder Goldschichten von der Oberfläche eines aus Kupfer- oder einer Kupferlegierung bestehenden oder, im Fai I der Goidschicht, darunter eine Nickelschicht aufweisenden Grundmetalls, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolyse in einem Bad durchgeführt wird, das Schwefelsäure in 20-60 Vol.% und Phosphorsäure und/oder eine organische Säure in 10-50 Vol.% enthält, und das Elektrodenpotential der zu entfernenden Schicht in bezug auf das jeweilige Bad negativ und das Elektrodenpotential des Grundmetalls in bezug auf das jeweilige Bad positiv ist, und während der Elektrolyse die Stromgrösse überwacht wird und wenn der Strom unter einen vorgegebenen und gegenüber dem Anfangswert wesentlich kleineren Schwellenwert herabsinkt, der Stromfluss unterbrochen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als organische Säure Essig-, Oxal-, Milch- oder Maleinsäure verwendet wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Entfernung einer Goldschicht das Bad wenigstens 40 Vol.% Schwefelsäure enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bad keine Phosphorsäure enthält und die Konzentration der organischen Säure wenigstens 15 Vol.% beträgt.

5. Ein richtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die aus einer Netzeinheit, einem an deren Ausgang angeschlossenen Stromunterbrecher, zwei über den Stromunterbrecher mit der Netzeinheit verbundenen Elektroden und einem Bad besteht, dadurch gekennzeichnet, dass in die Ausgangsleitung der Netzeinheit ( 1 ) ein Stromfühler eingeschaltet ist, welcher am Signaleingang eines Kompara-lors (11) angeschlossen ist, der Referenzeingang (13) des Komparators (11) mit einer Referenzspannungsquelle (7,8, 9) und der Ausgang des Komparators (11) mit dem Steuereingang ( 10) des Stromu nterbrechers (2) verbunden ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromfühler von einem Fühlerwiderstand (6) sowie die Referenzspannungsquelle von einem Stabilisator, der aus einem an den Ausgang der Netzeinheit ( 1 ) angeschlossenen Widerstand (7), einer Zener-Diode (8) und einem Potentiometer (9) besteht, gebildet wird.