DD266814A1

DD266814A1 - Verfahren zur elektrolytischen abscheidung glaenzender nickelschichten

Info

Publication number: DD266814A1
Application number: DD30786487A
Authority: DD
Inventors: Alexander Strauch; Claus Striegler; Ingeborg Sporleder; Heidi Gruner; Renate Kahle; Abramas I Bodnevas; Maria N Vainilavichene
Original assignee: Leipzig Galvanotechnik
Priority date: 1987-10-13
Filing date: 1987-10-13
Publication date: 1989-04-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung dekorativer Nickelschichten mit dem Ziel, dass derartige Ueberzuege bereits bei geringen Schichtdicken eine hohe Einebnung aufweisen und sich durch eine gute Korrosionsbestaendigkeit auszeichnen. Erfindungsgemaess wird dem Grundelektrolyten ein Gemisch von Pyridiniumsulfonat und Oxybenzaldehyd zugesetzt. Neben den oben angefuehrten Vorteilen, entsprechen die aus diesem Elektrolyten abgeschiedenen Nickelueberzuege den Forderungen an Glanznickelschichten bezueglich Glanz, Duktilitaet und Streukraft. Die Erfindung ist vorteilhaft zur Beschichtung von Massenteilen, sowie fuer den dekorativen Korrosionsschutz im Fahrzeugbau, der Elektrotechnik u. ae. einsetzbar.

Description

Darlegung des Wesens dt»r Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung, auch bei steigondor Konzentration der Zusätze im Elektrolyten noch eine hoho Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten, wird dadurch erreicht, daß dom Elektrolyten im Unterschied zu bekannten Verfahren auf Basis von Nickelsulfat, Nickelchlorid, Borsäure, Saccharin, noch ein Gemisch aus Na-2-Pyridiniumethansulfonat und aromatischen Aldehyden zugesetzt werden, die Hydroxy- und Alkoxygruppen enthalten, wobei die einzelnen Elektrolytbestandteile in folgenden Konzentrationen vorliegen:

Nickelsulfat (Hydrat)	90... 230 g/l
Nickelchlorid (Hydrat)	45...200 g/l
Borsäure	3O...45g/l
Saccharin	0,5... 3,0 g/l
Na-2-Pyridinlumethansulfonat	0,1. „1,0 g/l
4-Oxy-3-Ethoxybonzaldehydodor )
4-Oxy-3-Methoxybenzaldehyd oder)	0,03... 0,8 g/l
3-Oxy-4-Methoxybenzaldehyd )

Im Gegensatz zu bekannten Verfahren wird bei der erfindungsgemäßen Lösung zur Erzielung der genannten Zielstellung die synergistische Wirkung von Sulfobetainon und aromatischen Aldehyden, die Hydroxy- und Alkoxygruppon enthalten, gonutzt. Die optimale Konzentration an Na-2-Pyridiniumethansulfonat im Elektrolyton beträgt 0,3...0,5g/l, die der o.g, Aldehyde

Die Vernicklu ig wird in bewegtem Elektrolyten unter folgenden Bedingungen betrieben:

— Kathodische Stromdichte: 0,5...10A/dm²

— Temperatur: 50...6O⁰C

— pH-Wert: 3,5... 5,5

Im Vergleich zum US-Patent 3862019 wurde die Wirksamkeit der vorgeschlagenen Lösung anhand von 11 Elektrolytbeispielen nachgewiesen und die Arbeitsbedingungen sowie Schichteigenschaften in Tabelle 1 zusammengestellt.

Oio Korrosionsbeständigkeit der Nlckel/Chrom-Komblnationen (18Mm Ni; 0,25Mm Cr) wurde mit Hilfe des Corrodkote-Tests ormlttolt, die Einebnung der Nlckolschlchten durch profilgrafischo Messung.

Der Schwefelgehalt wurde spektrofotomotrisch, die inneren Spannungen kontaktrometrisch bestimmt und die Duktilität (relativo Dehnung) an einer Meßeinrichtung mit unterschiedlichen Zylindern geprüft.

Nach den Werten dor Tabelle 1 int beim Corrodkoto-Tost die Korrosionsbeständigkeit der Nickolüberzüge der erfindungsgemäßen Lösung um 0,5... 1,5 Dowortungsstufon höher als bol bekannton Vorfahron. Das bedeutet, daß dor Anteil der Grundmetall-Korrosion wesentlich verringert werden konnte. Dor Effekt rührt daher, daß die vorgeschlagenen Aldehyde den Einbau von Schwefel in die Nickolschichten aus den o. g. schwefelhaltigen Verbindungen nicht begünstigen. Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, kann durch oxethylierteo Butindlol in Abhängigkeit von der Konzentration der Schwofolgehalt im Nickelniederschlag auf das 2,5fachi> ansteigen, während oxothyllorto Aldehyde den Schwofoloinbau in den Nickelschichten praktisch nicht booinflussen und damit koine Verschlechterung dor Korrosionsbeständigkeit hervorrufen. Als Folge des synergistischen Effektes von Na-2-Pyridlniumethansulfonat und oxethyliorten Alkoholen werden Nickelschichten mit hohor Einebnung (75...90%) bereits bei Schichtdicken von 10μηι orhnlten. Dio Schichten sind durch geringe innere Spannungen Im Boreich von -SOOkg/cm²... +2OOkg/cm² gekennzeichnet. Die Duktilität der Überzüge liegt mit durchschnittlich 4 bis 9% deutlich über dor an Nickolschichten aus bekannten Elektrolyten mit ?. bis 4% gemessenen. Die vorgeschlagene Eloktrolytzusammensetzung erlaubt somit die Abscheidung korrosionsbeständigerer und stark eingeebneter Nickolschichten; ohne daß dio übrigen physikalischmechanischen Eigenschaften sich durch diese Zusätze verschlechtern.

Ausfilhrungsbelsplel

Tabelle 1 Beispiele Eloktrolytzusammensetzung g/l

Nickelsulfat (Hydrat)	280	280	280	320	280
Nickelchlorid (Hydrat)	45	45	45	40	45
Borsäure	30	30	30	30	35
Saccharin	2	2	3	2	2
N-3-Sulfopropylpyrldinium	0,18	0,5	—	—	—
2-Pyrldinlumothansulfonat Natrium	—	—	0,15	0,5	0,4
Oxyethyliortos Butindiol	0,1	0,2	—	—	—
4-Oxy-3-Ethoxybonzaldohyd	—	—	0,05	0,4	0,6
4-Oxy-3-Mothoxybenzaldehyd	—	—	—	—	—
3-Oxy-4-Mothoxybonzaldehyd	—	—	—	—	—
Korrosionsbeständigkeit
Ni-Cr18MmlnGradASTM	6,5	6,0	7,5	6,5	7,0
Einebnung Ni 10 μηι in%	78	85	75	89	84
Schwefel in %	0,07	0,08	0,026	0,06	0,049
Rolativo Dehnung Ni 10 pm in %	3,85	2,2	6,9	3,85	4,3
Innere Spannung Ni 10 pm kg/cm²	-220	-150	-330	0	-30
Stromdichte i_k A/dm²	5	5	5	5	5
Elektrolyttemporatur°C	50	50	50	50	60
pH-Wert des Elektrolyten	4	4	4	4	4
Tabelle 1
Beispiele
Elektrolytzusammonsetzung g/l	6	7	8	9	10 11

Nickelsulfat (Hydrat) 90 250 280 280 260 280

Nickelchlorid (Hydrat) 200 45 45 45 45 45

Borsäure 45 30 30 30 30 30

Saccharin 2 2 0,5 2 2 2

N-3-Sulfopropylpyridlnlum — — — — — —

2-Pyridiniumethansulfonat Natrium 0,18 0,4 0,4 0,2 0,3 0,6

Oxyethyliertes Butindlol — — — — —

4-Oxy-3-Ethoxybenzaldehyd — — -- — — —

4-Oxy-3-Mothoxybenzaldehyd 0,05 0,2 0,6 — — —

3-Oxy-4-Methoxybenzaldehyd — — -- 0,05 0,1 0,6 Korrosionsbeständigkeit

Nl-Cr 18 pm In Grad ASTM 7,5 7,5 7 7 7 7,5

EinebnungNM0Mmin% 78 86 85 83 82 88

Schwefel in % 0,027 0,048 0,037 0,036 0,038 0,032

Relative Dehnung Ni 10 Mm in % 2,2 4,3 4,3 4,3 4,3 4,3

InnoroSpannungNMOMmkg/cm² +200 -45 -35 +150 -90 +10

Stromdichte i_k A/dm² 5 5 5 0,5 5 10

Eloktrolyttomperatur'C 50 50 50 50 50 50

pH-Wert dos Elektrolyten 4 3,5 } 4 5,5 4

Tabelle 2	0,03	Schwefel	%
Zusätze g/l	0,05
Saccharic) 2	0,1	Elektrolyt 1	0,034
N-3-Sulfopropyl-	0,2
pyridinium 0,18			0,041
Elektrolyt 1 + EthoxylierteaButindiol			0,057
Elektrolyt 1 + EthoxyliertesButindiol			0,079
Elektrolyt 1 + EthoxyliertesButindiol			0,082
Elektrolyt 1 + EthoxyliertesButindiol
Saccharin 2		Elektrolyt 2	0,025
2-Pyridinium-
ethansulfonat 0,18		0,023-0,027
Elektrolyt 2 + Aldehyd 0,03		0,026-0,028
Elektrolyt 2 + Aldehyd 0,05		0,026-0,028
Elektrolyt 2 + Aldehyd 0,1	0,031-0,035
Elektrolyt 2 + Aldehyd 0,2	0,02-0,033
Elektrolyt 2 + Aldehyd 0,4	0,032-0,035
Elektrolyt 2 + Aldehyd 0,6

Aldehyd: 4-Oxy-3-Ethoxybenzaldehyd oder 4-Oxy-3-Methoxybnn7aldehyd od( r 3-Oxy-4-Methoxybonzaldehyd

Claims

1. Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung glänzender Nickelschichten auf Basis von Nickelsulfat, Nickel- und/oder Natriumchlorid und Borsäure zur Erzielung besonders korrosionsbeständiger und bereits bei geringen Schichtdicken stark eingeebneten Nickelschichten, dadurch gekennzeichnet, daß dem Grundelektrolyton neben bekannten Glanzbildnern der 1. Klasse Na-2-Pyridiniumethansulfonat und ein Gemisch aromatischer Aldehyde, die Hydroxy- und Alkoxygruppen enthalten, zugegeben wird.

2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt 0,1 bis 1 g/l Na-2-Pyridiniumethansulfonat und 0,03 bis 0,8g/l aromatische Aldehyde, vorzugsweise 0,3 bis 0,5g/l Na-2-Pyridiniumdthansulfonat und 0,1 ...0,3g/l aromatische Aldehyde, enthält.

Anwendungsgebiet (.er Erfindung y

Die Erfindung betrifft einen Elektrolyten zur Glanzvernicklung auf Basis von Nickelsulfat, Nickol- und/oder Natriumchlorid und Borsäure, der die Abscheidung stark eingeebneter Nickelüberzüge bereits bei geringen Schichtdicken ermöglicht. Unter G'L'rücksichtigung dos Korrosionsschutzes ist diese Entwicklungstendenz für den Fahrzeugbau von Bedeutung. Weitere Anwendungsgebiete sind die Normteil-Industrie, Elektrotechnik/Elektronik, Beschlägehersteller u.a.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Glanznickol-Elektrolyte mit hoher Einebnung bokannt, die als Zusätzo aliphatisch«) Sultoverbindungen onthalten, die sich vom Pyridln- und Acetylen ableiten. US-Patent 4421611, US-Patent 4430171, DE-Patont 2825966. Dio erhaltenen Nickolüborziigo haben jedoch eine goringoro Korrosionsbeständigkeit, da sio bedeutende Mongen an Fremdstoffen enthalten. Gemäß US-Patentschrift 3882019 werden glänzende und korrosionsbeständige Nickelschichten aus oinom Glanznickelelek*' /iyten abgeschieden, der Nickelsulfat, Nickolchlorid, Borsäure, Saccharin und als Glasbildner und Einebnungszusatz N-(3-Sulfopropyl-)-Pyridin- und oxothyliorte Acetylalkohole enthält. Der wesentlichste Nachteil dieses Elektrolyten besieht darin, daß mit steigender Konzentration an oxethylierten Acethylalkcholen im Elektrolyten die Korrosionsbeständigkeit der Nickelschichten sinkt.

Ziel der Erfindung

Ziol der Erfindung ist ein Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung dekorativer Nickelschichten, die aus materialökonomischen Gründen bereits bei geringon Schichtdicken eine hohe Einebniiny und eino gute Korrosionsbeständigkeit aufweison sollen.