DE10045991A1 - Ternary tin-zinc alloys, electroplating baths and electroplating processes for the production of ternary tin-zinc alloy layers - Google Patents
Ternary tin-zinc alloys, electroplating baths and electroplating processes for the production of ternary tin-zinc alloy layersInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft neue, ternäre Zinn-Zink-Legierungen bestimmter Zusammensetzung, die als dritte Legierungskompo nente ein Metall aus der Gruppe Eisen, Kobalt, Nickel ent halten. Die Erfindung betrifft weiterhin galvanische Elek trolytbäder und ein galvanisches Verfahren zur Erzeugung von derartigen ternären Zinn-Zink-Legierungsschichten sowie deren Verwendung als Korrosionsschutzschichten oder dekora tive Schichten.The invention relates to new ternary tin-zinc alloys certain composition, the third alloy compo a metal from the group iron, cobalt, nickel hold. The invention further relates to galvanic elec trolytic baths and a galvanic process for production of such ternary tin-zinc alloy layers as well their use as anti-corrosion layers or dekora tive layers.
Es ist bekannt, daß Eisenwerkstoffe durch Beschichtungen mit Zink und anschließender Passivierung, etwa durch eine Chromatierung (auf Basis Cr6+) oder Chromitierung (auf Ba sis Cr3+), die durch eine gelbe, blaue, schwarze oder oliv grüne Färbung der Oberfläche erkennbar ist, vor Korrosion geschützt werden können. Mit diesen Maßnahmen können Schutzzeiten bei der Salznebelprüfung (DIN 50021-SS) von 200 bis 600 Stunden bis zum ersten Auftreten von Rotrost erreicht werden ("Korrosionsschutz durch Beschichtungen und Überzüge", D. Grimme und J. Krüger, Weka-Fachverlag für technische Führungskräfte, Augsburg).It is known that ferrous materials are coated with zinc and then passivated, for example by chromating (based on Cr 6+ ) or chromiting (based on Cr 3+ ), which is caused by a yellow, blue, black or olive-green coloration of the surface can be protected from corrosion. With these measures, protection times for salt spray testing (DIN 50021-SS) from 200 to 600 hours can be achieved until red rust first appears ("Corrosion protection through coatings and coatings", D. Grimme and J. Krüger, Weka specialist publisher for technical managers , Augsburg).
Höhere Anforderungen, etwa eine Beständigkeit bei der Salz nebelprüfung bis zum ersten Auftreten von Rotrost von bis zu 1000 Stunden, können durch Beschichtung mit Zinklegie rungen, die Nickel, Kobalt oder Eisen als Legierungskompo nente enthalten, und anschließender Chromatierung erfüllt werden. Der Anteil der Legierungselemente kann von unter 1 Gew.-%, zum Beispiel 0,4-0,6 Gew.-% Fe im System ZnFe, bis zu 15 Gew.-%, zum Beispiel 12-15 Gew.-% Ni im System ZnNi, betragen ("Zinklegierungsverfahren: Eigenschaften und Anwen dungen in der Technik", Dr. A. Jimenez, B. Kerle und H. Schmidt, Galvanotechnik, 89 (1998), 4). Higher requirements, such as resistance to salt fog test until the first appearance of red rust from to to 1000 hours, can by coating with zinc alloy stations, the nickel, cobalt or iron as alloy compo nente contain, and subsequent chromating fulfilled become. The proportion of the alloying elements can be less than 1% by weight, for example 0.4-0.6 wt% Fe in the ZnFe system, bis 15% by weight, for example 12-15% by weight Ni in the ZnNi system, ("Zinc alloy process: properties and uses applications in technology ", Dr. A. Jimenez, B. Kerle and H. Schmidt, Galvanotechnik, 89 (1998), 4).
Zinn-Zink-Legierungsschichten können ebenfalls als Korrosi onsschutzschichten für Eisen eingesetzt werden. In der Salznebelprüfung werden mit chromatierten SnZn-Schichten Werte von bis zu 1000 Stunden bis zum ersten Auftreten von Rotrost erreicht. Die günstigste Legierungszusammensetzung beträgt 70 Gew.-% Sn und 30 Gew.-% Zn. Als Nachteil wird die geringe Härte von SnZn-Schichten von nur etwa 50 HV gesehen ("Tin-Zinc-Plating", E. Budmann und D. Stevens, Trans IMF, 76 (1998), 3).Tin-zinc alloy layers can also act as corrosi protective layers for iron are used. In the Salt spray tests are carried out with chromated SnZn layers Values of up to 1000 hours before the first appearance of Red rust reached. The cheapest alloy composition is 70% by weight of Sn and 30% by weight of Zn. The disadvantage is that low hardness of SnZn layers of only about 50 HV seen ("Tin-zinc plating", E. Budmann and D. Stevens, Trans IMF, 76 (1998), 3).
Die Beobachtung der Entwicklungen auf dem Gebiet des Korro sionschutzes von Eisenwerkstoffen, etwa in der Automobilin dustrie, läßt erkennen, daß zukünftig höhere Anforderungen an Korrosionsschutzsysteme gestellt werden, die mit den be kannten Verfahren nicht erfüllt werden können. Derartige erhöhte Anforderungen an die Beständigkeiten bei der Salz nebelprüfung können bei über 3000 Stunden liegen. Darüber hinaus sollten solche Korrosionsschutzschichten eine mög lichst hohe Härte besitzen, gegen Abrieb beständig sein und insbesondere möglichst auch lötbar sein.Observing developments in the field of corro sion protection of ferrous materials, for example in the automobile industry, indicates that future demands will be higher are placed on corrosion protection systems that are compatible with the be known procedures can not be met. such increased requirements for resistance to salt fog testing can be over 3000 hours. above In addition, such corrosion protection layers should be possible extremely hard, resistant to abrasion and in particular, if possible, also be solderable.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, neue Legie rungssysteme mit besonders hoher Korrosionsbeständigkeit aufzufinden und galvanische Elektrolyte zur Abscheidung dieser Legierungen zur Verfügung zu stellen, die bezüglich der Korrosionsschutzwirkung die zukünftigen Anforderungen erfüllen.The invention was therefore based on the object, new alloy systems with particularly high corrosion resistance locate and electrolytic electrolytes for deposition to provide these alloys related to the corrosion protection effect the future requirements fulfill.
Es wurde nun gefunden, daß ternäre Zinn-Zink-Legierungen, die aus 30 bis 65 Gew.-% Zinn, 30 bis 65 Gew.-% Zink und 0,1 bis 15 Gew.-% eines Metalls aus der Gruppe Eisen, Kobalt, Nickel als dritte Legierungskomponente bestehen, diese An forderungen vorzüglich erfüllen.It has now been found that ternary tin-zinc alloys, that of 30 to 65% by weight of tin, 30 to 65% by weight of zinc and 0.1 up to 15% by weight of a metal from the group iron, cobalt, Nickel exists as a third alloy component excellently meet requirements.
Gegenstand der Erfindung sind somit ternäre Zinn-Zink- Legierungen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie aus 30 bis 65 Gew.-% Zinn, 30 bis 65 Gew.-% Zink und 0,1 bis 15 Gew.-% eines Metalls aus der Gruppe Eisen, Kobalt, Nickel als dritte Legierungskomponente bestehen.The invention thus relates to ternary tin-zinc Alloys characterized in that they are made of 30 to 65% by weight of tin, 30 to 65% by weight of zinc and 0.1 to 15% by weight of a metal from the group iron, cobalt, nickel exist as a third alloy component.
Die erfindungsgemäßen ternären Zinn-Zink-Legierungen ent halten vorzugsweise Kobalt als dritte Legierungskomponente.The ternary tin-zinc alloys according to the invention ent preferably hold cobalt as the third alloy component.
Erfindungsgemäße Zinn-Zink-Kobalt-Legierungen bestehen be vorzugt aus 40 bis 55 Gew.-% Zinn, 45 bis 55 Gew.-% Zink und 0,1 bis 5 Gew.-% Kobalt. Erfindungsgemäße Zinn-Zink-Nickel- Legierungen bestehen bevorzugt aus 35 bis 50 Gew.-% Zinn, 50 bis 65 Gew.-% Zink und 0,1 bis 5 Gew.-% Nickel. Erfindungsge mäße Zinn-Zink-Eisen-Legierungen bestehen bevorzugt aus 40 bis 55 Gew.-% Zinn, 40 bis 60 Gew.-% Zink und 1 bis 8 Gew.-% Eisen.Tin-zinc-cobalt alloys according to the invention exist preferably from 40 to 55% by weight of tin, 45 to 55% by weight of zinc and 0.1 to 5 wt% cobalt. Tin-zinc-nickel according to the invention Alloys preferably consist of 35 to 50% by weight of tin, 50 up to 65 wt% zinc and 0.1 to 5 wt% nickel. Erfindungsge moderate tin-zinc-iron alloys preferably consist of 40 up to 55% by weight of tin, 40 to 60% by weight of zinc and 1 to 8% by weight Iron.
Die erfindungsgemäßen ternären Zinn-Zink-Legierungen können schmelz- oder pulvermetallurgisch aus den Einzelkomponenten hergestellt werden.The ternary tin-zinc alloys according to the invention can Melt or powder metallurgical from the individual components getting produced.
Bevorzugt, insbesondere im Hinblick auf typische Anwendun gen, ist deren Herstellung auf galvanischem Wege, nämlich durch elektrolytische Abscheidung aus wäßrigen galvanischen Elektrolytbädern, die die Legierungskomponenten in gelöster Form enthalten. Die ternären Zinn-Zink-Legierungen können aus alkalischen, neutralen oder schwach sauren, galvanischen Elektrolytbädern auf Substraten abgeschieden werden. Unter einem alkalischen Elektrolyten wird hier ein Elektrolyt mit einem pH-Wert größer 10 verstanden. Als neutraler Elektro lyt gilt ein Elektrolyt mit einem pH-Wert von 6-10. Unter einem schwach sauren Elektrolyten wird ein Elektrolyt mit einem pH-Wert von 3-6 verstanden.Preferred, especially with regard to typical applications gene, is their manufacture by galvanic means, namely by electrolytic deposition from aqueous galvanic Electrolytic baths that dissolve the alloy components Form included. The ternary tin-zinc alloys can from alkaline, neutral or weakly acidic, galvanic Electrolyte baths are deposited on substrates. Under an alkaline electrolyte becomes an electrolyte here understood a pH greater than 10. As a neutral electric lyt is an electrolyte with a pH of 6-10. Under a weakly acidic electrolyte becomes an electrolyte a pH of 3-6 understood.
Die Legierungskomponenten werden dem wäßrigen Elektrolytbad in Form ihrer im jeweiligen Medium löslichen, ionogenen Ver bindungen zugefügt. Zinn wird vorzugsweise als Sulfat, Chlorid, Sulfonat, Oxalat oder in Form von Natrium- oder Kaliumstannat eingesetzt. Zink wird vorzugsweise als Sul fat, Chlorid, Hydroxid, Sulfonat oder Oxid zugefügt. Die als dritte Legierungskomponente fungierenden Elemente Ei sen, Kobalt, Nickel werden vorzugsweise jeweils als Sulfat, Chlorid, Hydroxid oder Carbonat zugegeben.The alloy components become the aqueous electrolyte bath in the form of their ionogenic ver. soluble in the respective medium ties added. Tin is preferably used as a sulfate, Chloride, sulfonate, oxalate or in the form of sodium or Potassium stannate used. Zinc is preferred as Sul fat, chloride, hydroxide, sulfonate or oxide added. The elements egg acting as the third alloy component Sen, cobalt, nickel are preferably in each case as sulfate, Chloride, hydroxide or carbonate added.
Die erfindungsgemäßen galvanischen Elektrolyte zur Erzeu gung von ternären Zinn-Zink-Legierungsschichten können wei terhin in der Galvanotechnik übliche und bekannte Zusatz- und Hilfsstoffe enthalten. Es können dies sein zur pH-Wert- Einstellung Alkalien, wie etwa Natrium-, Kalium- oder Ammo niumhydroxid, oder anorganische Säuren, wie etwa Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Borsäure; Alkalisalze dieser Säuren als Puffer- und/oder Leitsalze; organische Säuren, wie Hydroxycarbonsäuren und/oder deren Salze, beispielswei se Citronensäure; Komplexbildner, wie zum Beispiel EDTA, Netzmittel, Glanzbildner etc. Dem Fachmann sind die Krite rien für die qualitative und quantitative Auswahl derarti ger Zusatz- und Hilfsstoffe und deren Funktion in galvani schen Bädern geläufig.The galvanic electrolytes according to the invention for production ternary tin-zinc alloy layers can white further known and customary in electroplating and contain auxiliary substances. It can be for pH- Setting alkalis, such as sodium, potassium or ammo nium hydroxide, or inorganic acids, such as hydrochloric acid, Sulfuric acid, phosphoric acid, boric acid; Alkali salts of these Acids as buffer and / or conductive salts; organic acids, such as hydroxycarboxylic acids and / or their salts, for example citric acid; Complexing agents, such as EDTA, Wetting agents, brighteners, etc. The criteria are the expert for the qualitative and quantitative selection of such additives and their function in electroplating common baths.
Das Verhältnis der Metalle in der galvanisch abgeschiedenen Legierungsschicht kann in bekannter Weise durch das Ver hältnis der Metalle in der Badzusammensetzung, durch Art und Menge der weiteren Badkomponenten und durch die Ab scheidungsparameter beeinflußt werden.The ratio of metals in the electrodeposited Alloy layer can in a known manner by Ver ratio of metals in the bath composition, by Art and amount of the other bath components and by the Ab divorce parameters can be influenced.
Zur elektrolytischen Abscheidung der erfindungsgemäßen ter nären Zinn-Zink-Legierungen wird das zu beschichtende Sub strat, beispielsweise ein vor Korrosion zu schützendes Bau teil aus einem Eisenwerkstoff, in ein entsprechendes, galva nisches Bad eingetaucht und als Kathode beschaltet. Als Ge genelektroden können Anoden aus unlöslichen oder, vorzugs weise bei neutralen oder schwach sauren Elektrolyten, lös lichen Materialien eingesetzt werden. Unlösliche Anoden be stehen in der Regel aus Graphit oder platiniertem Titan. Lösliche Anoden bestehen zweckmäßigerweise aus den Metallen der abzuscheidenden Legierungsschicht, vorzugsweise in der gewünschten Zusammensetzung. For electrolytic deposition of the ter The tin to zinc alloy becomes the sub strat, for example a building to be protected against corrosion part made of an iron material, in a corresponding, galva immersed in the bath and connected as cathode. As a Ge Gen electrodes can be made of insoluble or, preferably, anodes wise with neutral or weakly acidic electrolytes, sol materials are used. Insoluble anodes are usually made of graphite or platinum-plated titanium. Soluble anodes suitably consist of the metals the alloy layer to be deposited, preferably in the desired composition.
Als Rahmenbedingungen für die Abscheidung der ternären Zinn- Zink-Legierungen aus den erfindungsgemäßen Elektrolyten können eine Temperatur von etwa 20-70°C und eine Strom dichte von etwa 0,1-5 A/dm2 angesehen werden, wobei sich Abscheidegeschwindigkeiten von etwa 0,05-1 µm/Minute er geben.A temperature of about 20-70 ° C. and a current density of about 0.1-5 A / dm 2 can be regarded as a framework for the deposition of the ternary tin-zinc alloys from the electrolytes according to the invention, with deposition rates of about 0 , He give 05-1 µm / minute.
Ein erfindungsgemäßer, alkalischer Elektrolyt kann folgende
typische Rahmenzusammensetzung aufweisen:
An alkaline electrolyte according to the invention can have the following typical frame composition:
10-50 g/l Zinn als Sulfat, Chlorid, Natrium- oder
Kaliumstannat
1-10 g/l Zink als Sulfat, Chlorid, Hydroxid oder
Oxid
0,1-10 g/l Kobalt, Nickel oder Eisen als Sulfat
1-20 g/l Kalium- oder Natriumhydroxid
10-200 g/l Komplexbildner
0,1-10 g/l Netzmittel
0,1-5 g/l Glanzbildner.10-50 g / l tin as sulfate, chloride, sodium or potassium stannate
1-10 g / l zinc as sulfate, chloride, hydroxide or oxide
0.1-10 g / l cobalt, nickel or iron as sulfate
1-20 g / l potassium or sodium hydroxide
10-200 g / l complexing agent
0.1-10 g / l wetting agent
0.1-5 g / l brightener.
Die galvanische Abscheidung der Legierung erfolgt bei Tem peraturen zwischen 40-70°C bei Stromdichten von 1-5 A/dm2 mit Abscheidegschwindigkeiten von 0,15-0,3 µm/Minute. Als Anoden können Graphit oder platiniertes Ti tan eingesetzt werden.The alloy is electrodeposited at temperatures between 40-70 ° C and current densities of 1-5 A / dm 2 with deposition speeds of 0.15-0.3 µm / minute. Graphite or platinum-plated titanium can be used as anodes.
Als Komplexbildner können organische Säuren und deren Sal ze, Phosphonsäuren, Phosphonate, Glukonate, Glukoheptonsäu ren, Glukoheptonate und Ethylendiamintetraessigsäure einge setzt werden. Als Netzmittel und Glanzbildner können in den entsprechenden Medien beständige Tenside, mehrwertige Alko hole und Betaine verwendet werden. Organic acids and their sal ze, phosphonic acids, phosphonates, gluconates, glucoheptonic acid ren, glucoheptonates and ethylenediaminetetraacetic acid be set. As a wetting agent and brightener can in the appropriate media resistant surfactants, polyvalent alcohol hole and betaine are used.
Durch Änderung des Verhältnisses der einzelnen Komponenten im Bad kann die Legierungszusammensetzung der Schicht vari iert werden. So bewirkt eine Erhöhung des Hydroxidgehaltes eine Verringerung des Zinngehaltes und eine entsprechende Erhöhung der beiden anderen Metalle in der Schicht. Eine Erhöhung der Menge an Komplexbildner bewirkt eine Verringe rung des Zinkgehaltes und eine Erhöhung des Zinnanteiles in der Schicht. Auf das dritte Legierungsmetall haben diese Änderungen praktisch keinen Einfluß.By changing the ratio of the individual components in the bath the alloy composition of the layer can vary be. This causes an increase in the hydroxide content a reduction in the tin content and a corresponding one Increase the other two metals in the layer. A Increasing the amount of complexing agent causes a reduction tion of the zinc content and an increase in the tin content the layer. On the third alloy metal they have Changes practically no influence.
Ein erfindungsgemäßer neutraler Elektrolyt kann folgende
typische Rahmenzusammensetzung aufweisen:
A neutral electrolyte according to the invention can have the following typical frame composition:
10-40 g/l Zinn als Sulfat, Natrium- oder Kaliumstan
nat
0,5-10 g/l Zink als Sulfat, Chlorid, Hydroxid oder
Oxid
0,1-10 g/l Kobalt, Nickel oder Eisen als Sulfat,
Chlorid, Hydroxid oder Oxid
50-200 g/l Tetranatriumpyrophosphat
1-20 g/l Kalium- oder Natriumhydroxid
10-200 g/l Komplexbildner
0,1-10 g/l Netzmittel
0,1-5 g/l Glanzbildner.10-40 g / l tin as sulfate, sodium or potassium stanate
0.5-10 g / l zinc as sulfate, chloride, hydroxide or oxide
0.1-10 g / l cobalt, nickel or iron as sulfate, chloride, hydroxide or oxide
50-200 g / l tetrasodium pyrophosphate
1-20 g / l potassium or sodium hydroxide
10-200 g / l complexing agent
0.1-10 g / l wetting agent
0.1-5 g / l brightener.
Die galvanische Abscheidung der Legierung erfolgt bei Tem peraturen zwischen 40-70°C bei Stromdichten von 0,5-3 A/dm2 mit Abscheidegeschwindigkeiten von 0,05-0,3 µm/Minute. Als Anoden können Graphit oder platiniertes Ti tan eingesetzt werden. Der Einsatz von löslichen Anoden ist ebenfalls möglich. The alloy is electrodeposited at temperatures between 40-70 ° C and current densities of 0.5-3 A / dm 2 with deposition speeds of 0.05-0.3 µm / minute. Graphite or platinum-plated titanium can be used as anodes. The use of soluble anodes is also possible.
Das Verhältnis der Legierungszusammensetzung kann durch Va riation der Beschichtungsparameter variiert werden.The ratio of the alloy composition can be determined by Va riation of the coating parameters can be varied.
Ein erfindungsgemäßer, schwach saurer Elektrolyt kann fol
gende typische Rahmenzusammensetzung aufweisen:
A weakly acidic electrolyte according to the invention can have the following typical frame composition:
1-10 g/l Zinn als Sulfat oder Chlorid
1-10 g/l Zink als Sulfat, Chlorid, Hydroxid oder
Oxid
1-20 g/l Kobalt, Nickel oder Eisen als Sulfat, Chlo
rid, Hydroxid oder Carbonat
5-200 g/l Carbonsäuresalz
5-50 g/l Puffersubstanz
1-30 g/l Natriumchlorid
1-20 g/l Netzmittel
0,1-5 g/l Glanzbildner.1-10 g / l tin as sulfate or chloride
1-10 g / l zinc as sulfate, chloride, hydroxide or oxide
1-20 g / l cobalt, nickel or iron as sulfate, chloride, hydroxide or carbonate
5-200 g / l carboxylic acid salt
5-50 g / l buffer substance
1-30 g / l sodium chloride
1-20 g / l wetting agent
0.1-5 g / l brightener.
Die galvanische Abscheidung der Legierung erfolgt bei Tem peraturen zwischen 20-70°C bei Stromdichten von 0,5-5 A/dm2 mit Abscheidegschwindigkeiten von 0,1-1 µm/Minute. Als Anoden können Graphit oder platiniertes Titan einge setzt werden. Der Einsatz von löslichen Anoden ist eben falls möglich. Als Puffersubstanz kann beispielsweise Bor säure eingesetzt werden.The alloy is electrodeposited at temperatures between 20-70 ° C and current densities of 0.5-5 A / dm 2 with deposition speeds of 0.1-1 µm / minute. Graphite or platinum-plated titanium can be used as anodes. The use of soluble anodes is also possible if possible. Boric acid, for example, can be used as the buffer substance.
Das Verhältnis der Legierungszusammensetzung kann durch Än derung der Beschichtungsparameter (Ansatzmenge der Kompo nenten, Arbeitsparameter) eingestellt werden. So bewirkt etwa eine Erhöhung der Stromdichte eine Erhöhung der Legie rungsanteile an Zink und Nickel, Kobalt oder Eisen und eine Verringerung des Anteils von Zinn. Die Variation der Tempe ratur im angegebenen Bereich hat nur unwesentliche Änderun gen der Legierungszusammensetzung der Schicht zur Folge. The ratio of the alloy composition can be changed by Än change of the coating parameters (amount of the compo components, working parameters). This is how it works about an increase in the current density an increase in the alloy proportions of zinc and nickel, cobalt or iron and a Reduction in the proportion of tin. The variation of the tempe ratur in the specified area has only minor changes to the alloy composition of the layer.
Die erfindungsgemäßen ternären Zinn-Zink-Legierungen besit zen sehr vorteilhafte Materialeigenschaften, aufgrund derer sie sowohl als eigenständiger Werkstoff, als auch insbeson dere in Form von Beschichtungen auf Substraten in unter schiedlicher Weise eingesetzt werden können.The ternary tin-zinc alloys according to the invention have zen very advantageous material properties, due to which it both as an independent material and in particular in the form of coatings on substrates in under can be used in different ways.
Generell weisen die ternären Zinn-Zink-Legierungen eine be sonders hohe Korrosionsbeständigkeit auf, die bei den SnZnNi- und SnZnCo-Systemen am stärksten ausgeprägt sind. Daher eignen sich diese Legierungen besonders als Korrosi onsschutzschichten auf Eisenwerkstoffen. Die entsprechenden galvanischen Elektrolyte können demnach bevorzugt zur Er zeugung von Korrosionsschutzschichten auf Eisenwerkstoffen eingesetzt werden. So erreichen damit beschichtete Eisen bleche in Kombination mit der üblichen Passivierung durch Chromatierung oder Chromitierung ohne weiteres eine Bestän digkeit gegen das Auftreten von Rotrost von über 3000 Stun den.In general, the ternary tin-zinc alloys have a particularly high corrosion resistance, which in the SnZnNi and SnZnCo systems are most pronounced. Therefore, these alloys are particularly suitable as corrosi protective layers on ferrous materials. The corresponding galvanic electrolytes can therefore prefer Er Generation of corrosion protection layers on ferrous materials be used. In this way, coated irons can be reached in combination with the usual passivation Chromating or chromitizing is easy resistance to the appearance of red rust of over 3000 hours the.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften können durch die Wahl des jeweiligen dritten Legierungselementes gesteuert wer den. Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen ternären Zinn- Zink-Legierungsschichten können je nach Wahl des dritten Legierungselementes optimiert werden. Tabelle 1 gibt eine Übersicht über das bevorzugte, dritte Legierungselement, wenn entweder gute Korrosionsbeständigkeit, Härte, Abrieb oder Lötbarkeit gewünscht sind.Other advantageous properties can be chosen of the respective third alloy element controlled the. The properties of the ternary tin Zinc alloy layers can be chosen depending on the third Alloy element can be optimized. Table 1 gives one Overview of the preferred third alloy element, if either good corrosion resistance, hardness, abrasion or solderability are desired.
Unter den drei Legierungssystemen erreichen die SnZnFe- und SnZnCo-Legierungsschichten die höchsten Härtewerte. Die größte Abriebfestigkeit zeigen SnZnNi-Schichten. Derartige Legierungsschichten können daher vorteilhaft als Ver schleißschutzschichten bei mechanischer Beanspruchung ein gesetzt werden. SnZnFe- und SnZnCo-Schichten lassen sich besonders gut löten und eignen sich daher vorzüglich in der Elektronik als lötbare Schichten und als Kontaktoberflä chen. Tabelle 2 zeigt für beispielhaft ausgewählte Legie rungssysteme die entsprechenden Daten.Among the three alloy systems, the SnZnFe and SnZnCo alloy layers have the highest hardness values. The SnZnNi layers show the greatest abrasion resistance. such Alloy layers can therefore be advantageous as Ver wear protection layers under mechanical stress be set. SnZnFe and SnZnCo layers can be solder particularly well and are therefore particularly suitable for Electronics as solderable layers and as a contact surface chen. Table 2 shows for example selected Legie the relevant data.
Neben diesen funktional geprägten Einsatzgebieten können die erfindungsgemäßen, ternären Zinn-Zink-Legierungen auch als dekorative Endschichten verwendet werden. So weisen die drei Legierungssysteme, je nach Wahl des dritten Legie rungselementes, interessante und ansprechende, im Blaube reich liegende Farbstellungen auf. In addition to these functional areas of application the ternary tin-zinc alloys according to the invention also can be used as decorative finishing layers. So they point three alloy systems, depending on the choice of the third alloy element, interesting and appealing, in blueberry rich colors.
Ein alkalischer Elektrolyt zur Abscheidung einer Legierung,
bestehend aus 45 Gew.-% Sn, 52 Gew.-% Zn und 3 Gew.-% Kobalt
hat folgende Zusammensetzung:
An alkaline electrolyte for depositing an alloy consisting of 45% by weight Sn, 52% by weight Zn and 3% by weight cobalt has the following composition:
30 g/l Zinn als Natriumstannat
2,4 g/l Zink als Zinkoxid
1 g/l Kobalt als Kobaltsulfat
8 g/l Kaliumhydroxid
50 g/l Natriumcitrat
100 ml/l Natriumphosphonat
2,5 ml/l anionisches Tensid
1 g/l Butindiol.30 g / l tin as sodium stannate
2.4 g / l zinc as zinc oxide
1 g / l cobalt as cobalt sulfate
8 g / l potassium hydroxide
50 g / l sodium citrate
100 ml / l sodium phosphonate
2.5 ml / l anionic surfactant
1 g / l butynediol.
Es stellt sich ein pH-Wert von 11 ein. Die oben genannte Schichtzusammensetzung kann mit diesem Elektrolyten bei ei ner Temperatur von 60°C und Stromdichten von 1-2 A/dm2 erzielt werden. In diesem Fall werden pro Minute etwa 0,2 µm Legierungsschicht aufgebaut. Die Dichte der Legierungs schicht beträgt 7,27 g/cm3.A pH of 11 is established. The above-mentioned layer composition can be achieved with this electrolyte at a temperature of 60 ° C. and current densities of 1-2 A / dm 2 . In this case, about 0.2 µm alloy layer is built up per minute. The density of the alloy layer is 7.27 g / cm 3 .
Eine Beschichtung von Eisenblechen mit dieser Legierung in
einer Dicke von 8 µm mit Chromatierung (Basis Cr6+) zeigte
folgende Beständigkeit in der Salznebelprüfung nach DIN 50021-SS:
Erstes Auftreten von Weißrost in der Zeitperiode 1800
- 3000 Stunden.
Nach 3000 Stunden wurde die Prüfung abgebrochen, da
bis 3000 Stunden kein Rotrost aufgetreten ist.
A coating of iron sheets with this alloy in a thickness of 8 µm with chromating (based on Cr 6+ ) showed the following resistance in the salt spray test according to DIN 50021-SS:
White rust first appears in the period 1800 - 3000 hours.
The test was terminated after 3000 hours since no red rust had occurred up to 3000 hours.
Ein neutraler Elektrolyt zur Abscheidung einer Legierung,
bestehend aus 48 Gew.-% Sn, 49 Gew.-% Zn und 3 Gew.-% Kobalt
hat folgende Zusammensetzung:
A neutral electrolyte for the deposition of an alloy consisting of 48% by weight of Sn, 49% by weight of Zn and 3% by weight of cobalt has the following composition:
25 g/l Zinn als Zinnsulfat
2,4 g/l Zink als Zinkoxid
1 g/l Kobalt als Kobaltsulfat
130 g/l Tetranatriumpyrophosphat
2,5 ml/l anionisches Tensid
1 g/l Butindiol.25 g / l tin as tin sulfate
2.4 g / l zinc as zinc oxide
1 g / l cobalt as cobalt sulfate
130 g / l tetrasodium pyrophosphate
2.5 ml / l anionic surfactant
1 g / l butynediol.
Es stellt sich ein pH-Wert von 8,5 ein. Die oben genannte Schichtzusammensetzung kann mit diesem Elektrolyten bei ei ner Temperatur von 60°C und Stromdichten von 0,5-1 A/dm2 erzielt werden. Pro Minute werden 0,15 µm Schicht aufge baut. Die Dichte der Legierungsschicht beträgt 7,27 g/cm3.A pH of 8.5 is established. The above-mentioned layer composition can be achieved with this electrolyte at a temperature of 60 ° C. and current densities of 0.5-1 A / dm 2 . 0.15 µm layer is built up per minute. The density of the alloy layer is 7.27 g / cm 3 .
Ein schwach saurer Elektrolyt zur Abscheidung einer Legie
rung, bestehend aus 49,2 Gew.-% Sn, 50,5 Gew.-% Zn und 0,3 Gew.-%
Nickel hat folgende Zusammensetzung:
A weakly acidic electrolyte for the deposition of an alloy consisting of 49.2% by weight of Sn, 50.5% by weight of Zn and 0.3% by weight of nickel has the following composition:
5 g/l Zinn als Zinnsulfat
6,8 g/l Zink als Zinksulfat
12 g/l Nickel als Nickelsulfat
80 g/l Natriumcitrat
25 g/l Borsäure
10 ml/l anionisches Tensid
1 ml/l Beta-Naphtholethoxylat.5 g / l tin as tin sulfate
6.8 g / l zinc as zinc sulfate
12 g / l nickel as nickel sulfate
80 g / l sodium citrate
25 g / l boric acid
10 ml / l anionic surfactant
1 ml / l beta naphthol ethoxylate.
Es stellt sich ein pH-Wert von 4,5 ein. Die oben genannte Schichtzusammensetzung kann mit diesem Elektrolyten bei ei ner Temperatur von 40°C und Stromdichten von 1,5 A/dm2 er zielt werden. In diesem Fall werden pro Minute etwa 0,4 µm Legierungsschicht aufgebaut. Die Dichte der Legierungs schicht beträgt 7,2 g/cm3.A pH of 4.5 is established. The above-mentioned layer composition can be targeted with this electrolyte at a temperature of 40 ° C. and current densities of 1.5 A / dm 2 . In this case, about 0.4 µm alloy layer is built up per minute. The density of the alloy layer is 7.2 g / cm 3 .
Ein schwach saurer Elektrolyt zur Abscheidung einer Legie
rung, bestehend aus 52 Gew.-% Sn, 44 Gew.-% Zn und 4 Gew.-% Ei
sen hat folgende Zusammensetzung:
A weakly acidic electrolyte for the deposition of an alloy consisting of 52% by weight Sn, 44% by weight Zn and 4% by weight iron has the following composition:
5 g/l Zinn als Zinnsulfat
6,8 g/l Zink als Zinksulfat
10 g/l Eisen als Eisensulfat
80 g/l Natriumcitrat
25 g/l Borsäure
10 ml/l anionisches Tensid
1 ml/l Beta-Naphtholethoxylat.5 g / l tin as tin sulfate
6.8 g / l zinc as zinc sulfate
10 g / l iron as iron sulfate
80 g / l sodium citrate
25 g / l boric acid
10 ml / l anionic surfactant
1 ml / l beta naphthol ethoxylate.
Es stellt sich ein pH-Wert von 4,4 ein. Die oben genannte Schichtzusammensetzung kann mit diesem Elektrolyten bei ei ner Temperatur von 40°C und Stromdichten von 1,5 A/dm2 er zielt werden. In diesem Fall werden pro Minute etwa 0,4 µm Legierungsschicht aufgebaut. Die Dichte der Legierungs schicht beträgt 7,25 g/cm3.A pH of 4.4 is established. The above-mentioned layer composition can be targeted with this electrolyte at a temperature of 40 ° C. and current densities of 1.5 A / dm 2 . In this case, about 0.4 µm alloy layer is built up per minute. The density of the alloy layer is 7.25 g / cm 3 .
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