DE102012216011A1 - Boric acid-free zinc-nickel electrolyte - Google Patents
Boric acid-free zinc-nickel electrolyte Download PDFInfo
- Publication number
- DE102012216011A1 DE102012216011A1 DE102012216011.6A DE102012216011A DE102012216011A1 DE 102012216011 A1 DE102012216011 A1 DE 102012216011A1 DE 102012216011 A DE102012216011 A DE 102012216011A DE 102012216011 A1 DE102012216011 A1 DE 102012216011A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- acid
- current density
- electrolyte
- deposition
- variant
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
- C25D3/562—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of iron or nickel or cobalt
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
- C25D3/565—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of zinc
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Abstract
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur sauren borsäurefreien galvanischen Zink-Nickel-Abscheidung unter Einsatz eines Elektrolyten enthaltend, Netzmittel, Grundglänzer, Glanzbildner, Komplexbildner und Puffer, insbesondere organische Säuren.The invention relates to a process for the acidic, boric acid-free galvanic zinc-nickel deposition using an electrolyte containing wetting agents, base glossers, brighteners, complexing agents and buffers, in particular organic acids.
Description
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur galvanischen Zink-Nickel-Abscheidung unter Einsatz eines sauren, borsäurefreien Elektrolyten enthaltend Netzmittel, Grundglänzer, Glanzbildner, Komplexbildner und Puffer, insbesondere organische Säuren, sowie gegebenenfalls weitere Hilfsstoffe.The invention relates to a process for galvanic zinc-nickel deposition using an acidic, boric acid-free electrolyte containing wetting agents, ground glazes, brighteners, complexing agents and buffers, in particular organic acids, and optionally further auxiliaries.
Sämtliche Verfahren in dem vorgenannten Stand der Technik für Zinkelektrolyte einerseits und Nickelelektrolyte andererseits arbeiten bei pH-Werten ≤ 5, i. d. R. aber noch deutlich darunter.All processes in the aforementioned prior art for zinc electrolytes on the one hand and nickel electrolytes on the other hand operate at pH values ≦ 5, i. d. R. but still much lower.
Der vorgenannte Stand der Technik umfasst somit Zinkelektrolyte oder Nickelelektrolyte, aber nicht Zink-Nickel-Legierungselektrolyte (ZnNi-Elektrolyte). Die Erzeugung einer galvanischen Abscheidung einer definierten Legierung insbesondere deutlich verschieden edler Metalle wie Zink (E0 = –0,7618 V für Zn ⇆ Zn2+ + 2e–) und Nickel (E0 = –0,257 V für Ni ⇆ Ni2+ + 2e–, beide Werte aus: CRC Handbook of Chemistry and Physics, 73rd Edition) ist aus eben diesem Grund wesentlich schwieriger als die Abscheidung von Schichten aus nur einem Metall. Das Verhalten von sauren ZnNi-Bädern ist nicht mit dem von sauren Nickelbädern und kaum mit dem von sauren Zinkbädern vergleichbar.The aforementioned prior art thus includes zinc electrolytes or nickel electrolytes, but not zinc-nickel alloy electrolytes (ZnNi electrolytes). The production of a galvanic deposition of a defined alloy, in particular clearly different noble metals such as zinc (E 0 = -0.7618 V for Zn ⇆ Zn 2+ + 2e - ) and nickel (E 0 = -0.257 V for Ni ⇆ Ni 2+ + 2e - , both values from: CRC Handbook of Chemistry and Physics, 73rd Edition) is for this very reason much more difficult than the deposition of layers of only one metal. The behavior of acidic ZnNi baths is not comparable to that of acidic nickel baths and hardly to that of acidic zinc baths.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines sauren, borsäurefreien Verfahrens zur galvanischen Abscheidung von ZnNi.The object of the present invention is to provide an acidic, boric acid-free process for the galvanic deposition of ZnNi.
Die vorgenannte Aufgabe wird in einer ersten Ausführungsform gelöst durch ein Verfahren zur sauren, borsäurefreien, galvanischen Zink-Nickel-Abscheidung bei einem pH-Wert im Bereich von 4,5 bis 6,5 unter Einsatz eines Elektrolyten, der Nickelionen (beispielsweise aus Nickelchlorid, Nickelacetat, Nickelsulfat), Zinkionen (beispielsweise aus Zinkchlorid, Zinkoxid, Zinksulfat, Zinkacetat), Leitsalz (beispielsweise Kaliumchlorid, Natriumchlorid), Netzmittel (beispielsweise aufgebaut aus einem oder mehreren Bausteinen wie [1] gegebenenfalls noch anderweitig substituierten aliphatischen oder aromatischen Grundkörpern mit beispielsweise Sauerstoff-, Stickstoff- oder Schwefelfunktionalitäten, [ii] unterschiedlich langen Ketten aus beispielsweise Ethylenoxid, Propylenoxid, Ethylenamin oder Mischungen hieraus und [iii] hydrophilen Endgruppen, beispielsweise erzeugt durch Sulfopropylierung oder Synthese eines Sulfobernsteinsäureesters oder -halbesters), Grundglänzer (beispielsweise Arylcarbonsäuren und deren Salze), Glanzbildner (beispielsweise Benzylidenaceton, o-Chlorbenzaldehyd oder deren Derivaten), Komplexbildner (beispielsweise ein- oder mehrwertige Amine oder Carbonsäuren, Polyamine, Aminosäuren) und Puffersubstanzen, insbesondere organische Säuren, sowie gegebenenfalls andere Hilfsstoffe enthält, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Puffersubstanzen ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Adipinsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure und Sulfobernsteinsäure sowie Propionsäure einschließlich deren Alkalisalze sowie deren Gemische.The above object is achieved in a first embodiment by a process for acidic, boric acid-free, galvanic zinc-nickel deposition at a pH in the range of 4.5 to 6.5 using an electrolyte containing nickel ions (for example, nickel chloride, Nickel acetate, nickel sulfate), zinc ions (e.g., zinc chloride, zinc oxide, zinc sulfate, zinc acetate), conductive salt (e.g. Potassium chloride, sodium chloride), wetting agents (for example composed of one or more building blocks such as [1] optionally substituted or otherwise substituted aliphatic or aromatic bases having, for example, oxygen, nitrogen or sulfur functionalities, [ii] chains of different lengths from, for example, ethylene oxide, propylene oxide, ethyleneamine or Mixtures thereof and [iii] hydrophilic end groups, for example as produced by sulfopropylation or synthesis of a sulfosuccinic acid ester or half ester), base glaziers (for example arylcarboxylic acids and their salts), brighteners (for example benzylideneacetone, o-chlorobenzaldehyde or derivatives thereof), complexing agents (for example mono- or polyvalent amines or carboxylic acids, polyamines, amino acids) and buffer substances, in particular organic acids, and optionally other excipients, which is characterized in that the buffer substances are selected from the group b consisting of adipic acid, succinic acid, glutaric acid and sulfosuccinic acid and propionic acid, including their alkali metal salts, and mixtures thereof.
Zinksalze und Nickelsalze dienen der Bereitstellung von Ionen der abzuscheidenden Metalle. Leitsalze dienen der Erhöhung der Leitfähigkeit des Elektrolyten. Netzmittel dienen der Senkung der Oberflächenspannung des Elektrolyten und gewährleisten eine gute Benetzung der zu beschichtenden Oberfläche. Grundglänzer und Glanzbildner dienen in Kombination der Steuerung von Glanzgrad und Brillanz der Abscheidung. Komplexbildner dienen der Komplexierung der Nickelionen, um die bevorzugte Abscheidung des im Vergleich zu Zink edleren Nickels auf das durch die gewünschte Legierungskomposition vorgegebene Mass zu reduzieren. Die Puffersubstanzen dienen dem Ausgleich des mit Annäherung an die Oberfläche der Kathode immer basischer werdenden Elektrolyten hin zu einem neutralen bzw. schwach sauren pH-Wert. Aus einem zu basischen Elektrolyten kann keine geordnete Abscheidung mehr erfolgen; darüber hinaus kann es zu Ausfällungen von Metallhydroxiden kommen. Der Effekt des in Nähe der Kathodenoberfläche basischer werdenden Elektrolyten nimmt mit der Stromdichte zu. Einzelne Substanzen können auch mehrfache Funktionen erfüllen.Zinc salts and nickel salts serve to provide ions of the metals to be deposited. Conducting salts serve to increase the conductivity of the electrolyte. Wetting agents serve to lower the surface tension of the electrolyte and ensure good wetting of the surface to be coated. Basic glazes and brighteners serve in combination with the control of gloss level and brilliance of the deposition. Chelating agents serve to complex the nickel ions to reduce the preferential deposition of nickel, which is nobler in comparison to zinc, to the level dictated by the desired alloy composition. The buffer substances serve to balance the electrolyte, which is becoming increasingly alkaline as it approaches the surface of the cathode, toward a neutral or weakly acidic pH. A too basic electrolyte can no longer be ordered; In addition, it can lead to precipitation of metal hydroxides. The effect of the electrolyte becoming more alkaline in the vicinity of the cathode surface increases with the current density. Individual substances can also fulfill multiple functions.
In dem erfindungsgemäß eingesetzten Verfahren mit einem pH-Wert im Bereich von 4,5 bis 6,5 liegen die ersten Säurefunktionen von mehrwertigen Carbonsäuren, z. B. mit pKa1 < 4,5, bereits größtenteils deprotoniert vor. Die genutzte Pufferwirkung beruht daher im Wesentlichen auf der zweiten Säurefunktionalität mit höherem pka2-Wert > 5. Die Säuregruppen von einwertigen Carbonsäuren liegen bei pH 4,5 bis 6,5 ebenfalls zu einem großen Anteil deprotoniert vor. Hier erfolgt die Pufferwirkung durch den noch nicht deprotonierten Anteil der Carbonsäure im Elektrolyten (Tabelle 1). Tabelle 1: pKa-Werte relevanter Carbonsäuren [CRC Handbook of Chemistry and Physics, 73rd Edition]
Die Auswahl der Carbonsäuren wurde durch drei Faktoren eingeschränkt:
- (a) Verträglichkeit mit hohen Salzkonzentrationen (beispielsweise Ionen von Nickel, Zink, Kalium, Chlor),
- (b) Gewährleistung der Verfahrensmerkmale (Eisenfällbarkeit, Optik der Abscheidung, Elektrolytstabilität, Legierungskomposition).
- (a) compatibility with high salt concentrations (for example ions of nickel, zinc, potassium, chlorine),
- (b) ensuring the process characteristics (iron precipitability, optics of deposition, electrolyte stability, alloy composition).
Die erfindungsgemäße Auswahl der Carbonsäuren beschränkt sich auf Adipinsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Sulfobernsteinsäure und Propionsäure einschließlich deren Salze und Gemische.The inventive selection of the carboxylic acids is limited to adipic acid, succinic acid, glutaric acid, sulfosuccinic acid and propionic acid, including their salts and mixtures.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden nicht die einzelnen Säuren, sondern Gemische der Säuren in beliebigen Anteilen untereinander eingesetzt.In a further preferred embodiment of the present invention, not the individual acids, but mixtures of the acids are used in any proportions with each other.
Neben den oben genannten fünf Säuren kann im Sinne der vorliegenden Erfindung auch weiterhin Essigsäure in dem Elektrolyten enthalten sein. Essigsäure wirkt wie Propionsäure selbst als pH-Puffer und erhöht so die maximal anwendbare Stromdichte. Zusätzlich lässt sich durch den Einsatz von Essigsäure und Propionsäure die Löslichkeit der Dicarbonsäuren signifikant verbessern. Wird allerdings der Anteil an Essigsäure und/oder Propionsäure zu hoch gewählt, so kann die Optik der erhaltenen Oberfläche massiv beeinträchtigt werden. Dementsprechend sollte die Menge an Essigsäure den Wert von 60 g/L nicht überschreiten und die von Propionsäure den Wert von 100 g/L nicht überschreiten.In addition to the abovementioned five acids, acetic acid may also be present in the electrolyte for the purposes of the present invention. Like propionic acid, acetic acid itself acts as a pH buffer, increasing the maximum applicable current density. In addition, the use of acetic acid and propionic acid significantly improves the solubility of the dicarboxylic acids. However, if the proportion of acetic acid and / or propionic acid is chosen too high, the appearance of the surface obtained can be massively impaired become. Accordingly, the amount of acetic acid should not exceed 60 g / L and that of propionic acid should not exceed 100 g / L.
Die Konzentration der anwesenden Säuren ist maßgeblich für den gewünschten Effekt der vorliegenden Erfindung und wird nach oben hin durch die Löslichkeit in dem Elektrolyten begrenzt. Dementsprechend sollte bevorzugterweise der Gesamtgehalt an organischer Säure 1 bis 100 g/L bezogen auf den Elektrolyten, insbesondere 10 bis 60 g/L betragen. Wird der Gesamtgehalt der Säuren zu niedrig gewählt, ergibt sich eine zu geringe maximal anwendbare Stromdichte. Wird hingegen der Gesamtgehalt der organischen Säuren zu hoch gewählt, so ergeben sich Ausfällungen wegen zu geringer Löslichkeiten.The concentration of the acids present is critical to the desired effect of the present invention and is limited upwardly by the solubility in the electrolyte. Accordingly, the total content of organic acid should preferably be 1 to 100 g / L based on the electrolyte, in particular 10 to 60 g / L. If the total content of the acids is chosen too low, this results in too low a maximum applicable current density. If, on the other hand, the total content of the organic acids is chosen too high, precipitations result due to insufficient solubilities.
Besonders bevorzugt im Sinne der vorliegenden Erfindung wird der der pH-Wert des Elektrolyten auf einen Wert im Bereich von 4,5 bis 6,5, insbesondere 5,0 bis 6,0 eingestellt. Wird hingegen der pH-Wert zu niedrig gewählt, so sinkt die Stromausbeute. Stellt man jedoch den pH-Wert zu hoch ein, so kommt es zu Ausfällungen von Metallsalzen.Particularly preferred according to the present invention, the pH of the electrolyte is adjusted to a value in the range of 4.5 to 6.5, in particular 5.0 to 6.0. If, on the other hand, the pH is chosen too low, the current efficiency drops. However, if the pH value is set too high, precipitations of metal salts occur.
Die Stromdichte zur Durchführung der gewünschten ZnNi-Abscheidung kann in weiten Grenzen variiert werden. Besonders bevorzugt ist es, die Abscheidung bei einer theoretisch anwendbaren Stromdichte bis > 10 A/dm2, insbesondere 0,2 bis 5,0 A/dm2, besonders bevorzugt 0,5 bis 3,5 A/dm2 durchzuführen. Zu geringe Stromdichte führt häufig zu dunkler Abscheidung mit hoher Nickeleinbaurate. Zu hohe Stromdichte führt zu dendritischer, also ungeordneter Abscheidung.The current density for performing the desired ZnNi deposition can be varied within wide limits. It is particularly preferable to carry out the deposition at a theoretically applicable current density of> 10 A / dm 2 , in particular 0.2 to 5.0 A / dm 2 , particularly preferably 0.5 to 3.5 A / dm 2 . Too low a current density often leads to dark deposition with a high nickel deposition rate. Too high current density leads to dendritic, ie disordered deposition.
Als Ersatz für Borsäure und Ammonium mit pKa = 9,25, die aufgrund von registrierungsrechtlichen Problemen (REACH) oder aus praktischen Gründen beide nicht im Elektrolyten verwendet werden sollen, sind weitere Carbonsäuren mit pKa > 5 neben den erfindungsgemäß genannten ungeeignet.As a substitute for boric acid and ammonium with pK a = 9,25, which are both due to registration problems (REACH) or for practical reasons not to be used in the electrolyte, other carboxylic acids with pK a > 5 in addition to the invention mentioned inappropriate.
Säuren mit pKa < 5, die die in den Patenten beschriebenen Elektrolyte puffern könnten, sind dagegen vielfach bekannt, wie beispielsweise Essigsäure als kostengünstige Verbindung.On the other hand, acids with pK a <5, which could buffer the electrolytes described in the patents, are widely known, such as acetic acid as a cost effective compound.
In Bezug auf die vorgenannten Eigenschaften wurden die folgenden Hullzellversuche bei sonst identischen Parametern durchgeführt.With regard to the aforementioned properties, the following Hull cell experiments were carried out with otherwise identical parameters.
Ausführungsbeispiele:EXAMPLES
Alle Elektrolyte enthielten 200 g/L Kaliumchlorid, 100 g/L Nickelchlorid Hexahydrat, 50 g/L Zinkchlorid, 10 g/L RALUFON® NAPE 14-90, 600 mg/L Natriumbenzoat, 500 mg/L Diethylentriamin, 100 mg/L Benzylidenaceton sowie die bei den einzelnen Versuchen genannten Säuremengen und waren auf pH = 5,3 eingestellt.All electrolytes containing 200 g / L of potassium chloride, 100 g / L Nickel chloride hexahydrate 50 g / L of zinc chloride, 10 g / L RALUFON ® NAPE 14-90, 600 mg / L of sodium benzoate, 500 mg / L of diethylene triamine, 100 mg / L benzylideneacetone and the amounts of acid mentioned in the individual experiments and were adjusted to pH = 5.3.
Der Ansatz der Elektrolyte erfolgte bei Raumtemperatur. Die Auflösung der Feststoffe wurde durch Erwärmung des Ansatzes auf 40 bis 60°C deutlich beschleunigt. Der Trübungspunkt der Elektrolyte lag teilweise unter 40°C. Bei Temperaturen unter dem Trübungspunkt sind Elektrolyte klar und homogen, bei Temperaturen über dem Trübungspunkt trübe und die Ergebnisse u. U. nicht reproduzierbar.The approach of the electrolytes was carried out at room temperature. The dissolution of the solids was significantly accelerated by heating the batch to 40 to 60 ° C. The cloud point of the electrolytes was partly below 40 ° C. At temperatures below the cloud point, electrolytes are clear and homogeneous, cloudy at temperatures above the cloud point, and the results may be lower. U. not reproducible.
In Abhängigkeit der Konzentration an Puffersubstanzen wurden die Elektrolyte nach zwei Varianten vorbereitet. Bei den Beispielen ist vermerkt, nach welcher Variante der Ansatz erfolgte.Depending on the concentration of buffer substances, the electrolytes were prepared according to two variants. The examples indicate which variant was used.
Durch die Neutralisierung der Säuren lagen diese im Elektrolyten bei pH = 5,3 nicht mehr in ihrer freien Form vor, sondern teils deprotoniert und teils als freie Säure. Bei den Versuchsbeschreibungen wurden die Konzentrationen der Einfachheit halber weiter in Form der beim Ansatz verwendeten, freien Säuren angegeben.Due to the neutralization of the acids, they were no longer in their free form in the electrolyte at pH = 5.3, but partly deprotonated and partly as free acid. In the experimental descriptions, for simplicity, the concentrations were further given in terms of the free acids used in the batch.
Adipinsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure und Propionsäure wurden als Reinverbindungen eingesetzt, Essigsäure in technischer Qualität als Lösung mit 80 Gewichtsprozenten und Sulfobernsteinsäure in technischer Qualität als Lösung mit ca. 70 Gewichtsprozenten. Die Massenangaben in diesem Patent beziehen sich auf die Reinverbindungen.Adipic acid, succinic acid, glutaric acid and propionic acid were used as pure compounds, acetic acid in technical grade as a solution with 80 percent by weight and sulfosuccinic acid in technical grade as a solution with about 70 percent by weight. The measures in this patent refer to the pure compounds.
Aufgrund der geringen Säuremengen wurde für die Elektrolyte der Beispiele 25 bis 27 eine mit Kalilauge 50% (500,00 g/kg Kaliumhydroxid in Wasser) auf pH = 5,5 eingestellte Lösung von je 12,50 g/L Adipinsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure und Sulfobernsteinsäure in Wasser eingesetzt. Die verwendeten Volumina dieser Lösung finden sich bei den jeweiligen Beispielen.Due to the small amounts of acid, a solution of 12.50 g / L adipic acid, succinic acid, glutaric acid was added to the electrolytes of Examples 25 to 27 with potassium hydroxide solution 50% (500.00 g / kg potassium hydroxide in water) to pH = 5.5 and sulfosuccinic acid used in water. The volumes of this solution used can be found in the respective examples.
Kaliumchlorid, Zinkchlorid, Nickelchlorid-Hexahydrat, Kaliumhydroxid, Salzsäure 32%, Diethylentriamin, Natriumbenzoat und Benzylidenaceton wurden in technischer Qualität verwendet. Als Wasser wurde vollständig entionisiertes Leitungswasser verwendet. RALUFON® NAPE 14-90 wurde in Originalqualität eingesetzt. Potassium chloride, zinc chloride, nickel chloride hexahydrate, potassium hydroxide, hydrochloric acid 32%, diethylenetriamine, sodium benzoate and benzylideneacetone were used in industrial grade. The water used was completely deionized tap water. RALUFON ® NAPE 14-90 was used in original quality.
Variante 1 für Elektrolyte mit geringen Konzentrationen an Puffersubstanzen:
Kaliumchlorid (50,00 g), Zinkchlorid-Lösung (12,50 mL einer Lösung von 1000,0 g/L Zinkchlorid in Wasser), Grundzusatz (1,000 mL einer Lösung von 150,00 g/L Natriumbenzoat und 125,00 g/L Diethylentriamin in Wasser) und organische Säuren (bei den jeweiligen Versuchen angegeben) wurden in Wasser gerührt (Gesamtvolumen ca. 200 mL). Mit Kalilauge 50% (500,00 g/kg Kaliumhydroxid in Wasser) wurde der pH-Wert auf pH = 6,00–6,25 so eingestellt, dass bei diesem pH-Wert eine klare Lösung vorlag. Anschließend wurden Nickelchlorid-Lösung (25,00 mL einer Lösung von 1000,0 g/L Nickelchlorid-Hexahydrat in Wasser) sowie Glanzzusatz (5,00 mL einer Lösung von 500,00 g/L RALUFON® NAPE 14-90 und 5,00 g/L Benzylidenaceton in Wasser) zugegeben und auf etwa 240 mL Gesamtvolumen aufgefüllt. Der pH-Wert des Elektrolyten wurde mit Salzsäure 1:1 auf pH = 5,3 eingestellt und es wurde auf 250 mL Gesamtvolumen aufgefüllt.Potassium chloride (50.00 g), zinc chloride solution (12.50 mL of a solution of 1000.0 g / L zinc chloride in water), basic additive (1.000 mL of a solution of 150.00 g / L sodium benzoate and 125.00 g / L diethylenetriamine in water) and organic acids (indicated in the respective experiments) were stirred in water (total volume about 200 ml). With potassium hydroxide solution 50% (500.00 g / kg potassium hydroxide in water) the pH was adjusted to pH = 6.00-6.25 so that at this pH a clear solution was present. Subsequently, nickel chloride solution (25.00 mL of a solution of 1000.0 g / L of nickel chloride hexahydrate in water), and Brightener were (5.00 mL of a solution of 500.00 g / L RALUFON ® NAPE 14-90 and 5, 00 g / L benzylideneacetone in water) and made up to about 240 mL total volume. The pH of the electrolyte was adjusted to pH = 5.3 with hydrochloric acid 1: 1 and it was made up to 250 ml total volume.
Variante 2 für Elektrolyte mit hohen Konzentrationen an Puffersubstanzen:
Kaliumchlorid (50,00 g), Nickelchlorid-Lösung (25,00 mL einer Lösung von 1000,0 g/L Nickelchlorid-Hexahydrat in Wasser), Grundzusatz (1,000 mL einer Lösung von 150,00 g/L Natriumbenzoat und 125,00 g/L Diethylentriamin in Wasser) und organische Säuren (bei den jeweiligen Versuchen angegeben) wurden in Wasser gerührt (Gesamtvolumen ca. 175 mL). Mit Kalilauge 50% (500,00 g/kg Kaliumhydroxid in Wasser) wurde der pH-Wert auf pH = 5,75–6,00 so eingestellt, dass bei diesem pH-Wert eine klare Lösung vorlag. Anschließend wurden Zinkchlorid-Lösung (12,50 mL einer Lösung von 1000,0 g/L Zinkchlorid in Wasser) sowie Glanzzusatz (5,00 mL einer Lösung von 500,00 g/L RALUFON® NAPE 14-90 und 5,00 g/L Benzylidenaceton in Wasser) zugegeben und auf etwa 240 mL Gesamtvolumen aufgefüllt. Der pH-Wert des Elektrolyten wurde mit Salzsäure 1:1 auf pH = 5,3 eingestellt und es wurde auf 250 mL Gesamtvolumen aufgefüllt.Potassium chloride (50.00 g), nickel chloride solution (25.00 mL of a solution of 1000.0 g / L nickel chloride hexahydrate in water), basic addition (1.000 mL of a solution of 150.00 g / L sodium benzoate and 125.00 g / L diethylenetriamine in water) and organic acids (indicated in the respective experiments) were stirred in water (total volume about 175 ml). With potassium hydroxide solution 50% (500.00 g / kg potassium hydroxide in water) the pH was adjusted to pH = 5.75-6.00 so that at this pH there was a clear solution. Then zinc chloride solution (12.50 mL of a solution of 1000.0 g / L of zinc chloride in water), and Brightener (5.00 mL of a solution of 500.00 g / L RALUFON ® NAPE 14-90 and 5.00 g of / L benzylideneacetone in water) and made up to about 240 mL total volume. The pH of the electrolyte was adjusted to pH = 5.3 with hydrochloric acid 1: 1 and it was made up to 250 ml total volume.
Durchführung und Bewertung der Hullzell-Experimente:Execution and evaluation of the Hullzell experiments:
Die Hullzell-Experimente wurden gemäß
Auf den Hullzellblechen waren Domänen mit unterschiedlichen Abscheidungen zu erkennen.
- (1)
- Ungeordnete, in der Regel schwarze, teils silberfarbene, raue Abscheidung; im Übergang zu (2) häufig amorph.
- (2)
- Ungeordnete, raue, schwarze und silberfarbene Abscheidung in der Orientierung vertikaler
Streifen von 1bis 5 mm Breite; insbesondere im Übergang zu (3) auch Streifen mit geordneter Abscheidung. - (3)
- Ungeordnete, raue, silberfarbene Abscheidung in der Orientierung
vertikaler Streifen von 1bis 5 mm Breite; insbesondere im Übergang zu (4) auch zunehmend breitere Streifen mit geordneter Abscheidung. - (4)
- Glatte, geordnete Abscheidung; bei den gegebenen Parametern wurde in der Regel eine brillante, hochglänzende Optik erzielt.
- (5)
- Nicht beschichteter Teil des Hullzellbleches, der aus dem Elektrolyten herausragte.
- (1)
- Disordered, usually black, partly silver-colored, rough deposit; in the transition to (2) often amorphous.
- (2)
- Disordered, rough, black and silver-colored deposit in the orientation of vertical strips of 1 to 5 mm width; especially in the transition to (3) also strips with ordered deposition.
- (3)
- Disordered, rough, silver-colored deposit in the orientation of vertical strips of 1 to 5 mm in width; especially in the transition to (4) increasingly broader stripes with ordered deposition.
- (4)
- Smooth, ordered deposition; with the given parameters, a brilliant, high-gloss appearance was generally achieved.
- (5)
- Uncoated part of the Hullzell sheet, which protruded from the electrolyte.
Dabei wurden nicht bei allen Experimenten alle Arten von Abscheidungen beobachtet. Insbesondere konnte bei sehr geringen Konzentrationen der Puffersubstanzen bisweilen kein großflächiger Bereich geordneter Abscheidung (4) erhalten werden.Not all types of deposits were observed in all experiments. In particular, at very low concentrations of the buffer substances, sometimes no large area of ordered deposition (4) could be obtained.
Durch den normierten Aufbau der Hullzelle ist das als Kathode geschaltete Hullzellblech diagonal zur Anode orientiert. Am linken Rand des Hullzellbleches ist der Abstand zur Anode geringer als am rechten Rand, so dass aufgrund des Eigenwiderstandes des Elektrolyten die Stromdichte am linken Rand des Hullzellbleches größer ist als am rechten Rand. Due to the standardized structure of the Hull cell, the Hull cell plate connected as a cathode is oriented diagonally to the anode. At the left edge of the Hullzellbleches the distance to the anode is less than at the right edge, so that due to the intrinsic resistance of the electrolyte, the current density at the left edge of Hullzellbleches is greater than the right edge.
Für die Zusammenfassung der Beispiele (
Vergleichsbeispiel 1;Comparative Example 1;
ohne Puffersubstanzen (Variante 1)without buffer substances (variant 1)
Das Hullzellblech wies im gesamten Stromdichtebereich stellenweise ungeordnete Abscheidungen auf, der Anteil nahm dabei mit der Stromdichte ab.The Hullzell sheet exhibited randomly disordered deposits in the entire current density range, the proportion decreasing with the current density.
Vergleichsbeispiel 2;Comparative Example 2;
20,00 g/L Essigsäure (Variante 1):20.00 g / L acetic acid (variant 1):
Hullzellblech 2 wies ab ca. 3 cm eine geordnete Abscheidung auf. Die maximal anwendbare Stromdichte dieses Elektrolyten betrug 5,2 A/dm2.
Beispiel 1;Example 1;
1,00 g/L Adipinsäure (Variante 1):1.00 g / L adipic acid (variant 1):
Ähnlich wie Vergleichsbeispiel 1 wies auch Beispiel 1 im gesamten Stromdichtebereich stellenweise ungeordnete Abscheidungen auf. Der Anteil geordneter Abscheidung im niedrigen Stromdichtebereich war dabei aber höher als bei Hullzellblech 1.Similar to Comparative Example 1, Example 1 also exhibited randomly disordered deposits in the entire current density range. However, the proportion of ordered deposition in the low current density range was higher than that of
Beispiel 2;Example 2;
2,50 g/L Adipinsäure (Variante 1):2.50 g / L adipic acid (variant 1):
Beispiel 2 zeigte deutlich Verbesserungen gegenüber Beispiel 1 auf. Eine geordnete Abscheidung trat bis 1,0 A/dm2 ein.Example 2 showed significant improvements over Example 1. An ordered deposition occurred to 1.0 A / dm 2 .
Beispiel 3;Example 3;
10,00 g/L Adipinsäure (Variante 1):10.00 g / L adipic acid (variant 1):
Beispiel 3 stellte eine weitere Verbesserung der maximal andwendbaren Stromdichte auf 5,2 A/dm2 dar.Example 3 represented a further improvement of the maximum applicable current density to 5.2 A / dm 2 .
Beispiel 4;Example 4;
12,50 g/L Adipinsäure (Variante 2):12.50 g / L adipic acid (variant 2):
Die unter den genannten Bedingungen etwa maximal lösliche Konzentration an Adipinsäure bewirkte eine maximal anwendbare Stromdichte von 6,2 A/dm2. 12,50 g/L Adipinsäure bewirkten also bereits einen stärkeren Effekt als 20,00 g/L Essigsäure.The maximum soluble concentration of adipic acid under the conditions mentioned caused a maximum applicable current density of 6.2 A / dm 2 . 12.50 g / L adipic acid thus already had a stronger effect than 20.00 g / L acetic acid.
Beispiel 5; Example 5;
20,00 g/L Adipinsäure + 20,00 g/L Essigsäure (Variante 2):20.00 g / L adipic acid + 20.00 g / L acetic acid (variant 2):
Durch zusätzlichen Einsatz von 20,0 g/L Essigsäure konnte deutlich mehr Adipinsäure in Lösung gebracht werden. Die maximal anwendbare Stromdichte wurde weiter auf 8,4 A/dm2 erhöht, auch gegenüber Vergleichsbeispiel 2 (20,00 g/L Essigsäure) war eine deutliche Verbesserung eingetreten.By additional use of 20.0 g / L acetic acid significantly more adipic acid could be brought into solution. The maximum applicable current density was further increased to 8.4 A / dm 2 , also compared to Comparative Example 2 (20.00 g / L acetic acid), a significant improvement had occurred.
Beispiel 6;Example 6;
40,00 g/L Adipinsäure + 20,00 g/L Essigsäure (Variante 2):40.00 g / L adipic acid + 20.00 g / L acetic acid (variant 2):
Bei der etwa maximal löslichen Konzentration an Adipinsäure in Gegenwart von 20,00 g/L Essigsäure ging die maximal anwendbare Stromdichte auf 4,9 A/dm2 zurück.At the maximum soluble concentration of adipic acid in the presence of 20.00 g / L acetic acid, the maximum applicable current density was 4.9 A / dm 2 back.
Beispiel 7;Example 7;
1,00 g/L Bernsteinsäure (Variante 1):1.00 g / L succinic acid (variant 1):
Ähnlich wie bei Beispiel 1 war eine Verbesserung gegenüber Vergleichsbeispiel 1 sichtbar.Similar to Example 1, an improvement over Comparative Example 1 was visible.
Beispiel 8;Example 8;
2,50 g/L Bernsteinsäure (Variante 1):2.50 g / L succinic acid (variant 1):
Analog zu Beispiel 2 wurde eine weitere Verbesserung beobachtet. Im niedrigen Stromdichtebereich wurde eine gute Abscheidung erhalten, allerdings mit einer maximal anwendbaren Stromdichte < 0,5 A/dm2.Analogous to Example 2, a further improvement was observed. In the low current density range, a good deposition was obtained, but with a maximum applicable current density <0.5 A / dm 2 .
Beispiel 9;Example 9;
10,00 g/L Bernsteinsäure (Variante 2):10.00 g / L succinic acid (variant 2):
Gegenüber Beispiel 8 war die maximal anwendbare Stromdichte auf 4,5 A/dm2 angestiegen. 10,00 g/L Bernsteinsäure waren unter den angegebenen Bedingungen etwa die maximal lösliche Menge.Compared with Example 8, the maximum applicable current density had risen to 4.5 A / dm 2 . 10.00 g / L of succinic acid were about the maximum soluble amount under the specified conditions.
Beispiel 10;Example 10;
20,00 g/L Bernsteinsäure + 20,00 g/L Essigsäure (Variante 2):20.00 g / L succinic acid + 20.00 g / L acetic acid (variant 2):
Durch zusätzlichen Einsatz von 20,00 g/L Essigsäure konnte deutlich mehr Bernsteinsäure in Lösung gebracht werden. Die maximal anwendbare Stromdichte erhöhte sich weiter auf 8,4 A/dm2, auch gegenüber Vergleichsbeispiel 2 (20,00 g/L Essigsäure) war eine deutliche Verbesserung eingetreten.By additional use of 20.00 g / L acetic acid significantly more succinic acid could be brought into solution. The maximum applicable current density further increased to 8.4 A / dm 2 , also compared to Comparative Example 2 (20.00 g / L acetic acid), a significant improvement had occurred.
Beispiel 11;Example 11;
75,00 g/L Bernsteinsäure + 20,00 g/L Essigsäure (Variante 2):75.00 g / L succinic acid + 20.00 g / L acetic acid (variant 2):
Bei der etwa maximal löslichen Konzentration an Bernsteinsäure in Gegenwart von 20,00 g/L Essigsäure ging die maximal anwendbare Stromdichte auf 7,0 A/dm2 zurück.At the maximum soluble concentration of succinic acid in the presence of 20.00 g / L acetic acid, the maximum applicable current density fell to 7.0 A / dm 2 .
Beispiel 12;Example 12;
1,00 g/L Glutarsäure (Variante 1):1.00 g / L glutaric acid (variant 1):
Hier wurde eine deutliche Verbesserung gegenüber Vergleichsbeispiel 1 sichtbar, die maximal anwendbare Stromdichte betrug bereits 0,6 A/dm2.Here, a clear improvement compared to Comparative Example 1 was visible, the maximum applicable current density was already 0.6 A / dm 2 .
Beispiel 13; Example 13;
2,50 g/L Glutarsäure (Variante 1):2.50 g / L glutaric acid (variant 1):
Analog zu Beispiel 2 wurde eine weitere Verbesserung beobachtet. Im niedrigen Stromdichtebereich wurde bis zu einer maximal anwendbaren Stromdichte von 1,6 A/dm2 eine gute Abscheidung erhalten.Analogous to Example 2, a further improvement was observed. In the low current density range, good deposition was obtained up to a maximum applicable current density of 1.6 A / dm 2 .
Beispiel 14;Example 14;
10,00 g/L Glutarsäure (Variante 1):10.00 g / L glutaric acid (variant 1):
Gegenüber Beispiel 13 konnte eine weitere Erhöhung der maximal anwendbaren Stromdichte auf 4,5 A/dm2 erreicht werden.Compared with Example 13, a further increase in the maximum applicable current density to 4.5 A / dm 2 could be achieved.
Beispiel 15;Example 15;
12,50 g/L Glutarsäure (Variante 2):12.50 g / L glutaric acid (variant 2):
Gegenüber Beispiel 14 wurde eine weitere Erhöhung der maximal anwendbaren Stromdichte auf 6,4 A/dm2 erzielt. Ähnlich wie bei Adipinsäure in Beispiel 4 stellten hier auch 12,50 g/L Glutarsäure in etwa die unter diesen Bedingungen maximal lösliche Menge dar, die maximal anwendbare Stromdichte wurde auch durch 12,50 g/L Glutarsäure stärker erhöht als durch 20,00 g/L Essigsäure in Vergleichsbeispiel 2.Compared to Example 14, a further increase in the maximum applicable current density to 6.4 A / dm 2 was achieved. Similar to adipic acid in Example 4, 12.50 g / L glutaric acid also represented approximately the maximum amount soluble under these conditions; the maximum applicable current density was also increased more by 12.50 g / L glutaric acid than by 20.00 g / L acetic acid in Comparative Example 2.
Beispiel 16;Example 16;
20,00 g/L Glutarsäure + 20,00 g/L Essigsäure (Variante 2):20.00 g / L glutaric acid + 20.00 g / L acetic acid (variant 2):
In Gegenwart von 20,00 g/L Essigsäure lösten sich deutlich mehr als 12,50 g/L Glutarsäure. Ein Elektrolyt mit 20,00 g/L Glutarsäure und 20,00 g/L Essigsäure wies eine maximal anwendbare Stromdichte von 3,9 A/dm2 auf.In the presence of 20.00 g / L acetic acid, significantly more than 12.50 g / L glutaric acid dissolved. An electrolyte with 20.00 g / L glutaric acid and 20.00 g / L acetic acid had a maximum applicable current density of 3.9 A / dm 2 .
Beispiel 17;Example 17;
50,00 g/L Glutarsäure + 20,00 g/L Essigsäure (Variante 2):50.00 g / L glutaric acid + 20.00 g / L acetic acid (variant 2):
In Gegenwart von 20,00 g/L Essigsäure lösten sich maximal ca. 50,00 g/L Glutarsäure. Hierdurch wurde eine maximal anwendbare Stromdichte von 3,2 A/dm2 erzielt.In the presence of 20.00 g / L acetic acid, a maximum of about 50.00 g / L glutaric acid dissolved. As a result, a maximum applicable current density of 3.2 A / dm 2 was achieved.
Beispiel 18;Example 18;
1,00 g/L Sulfobernsteinsäure (Variante 1):1.00 g / L sulfosuccinic acid (variant 1):
Analog Beispiel 1 war die Optik des Hullzellbleches gegenüber Vergleichsbeispiel deutlich verbessert, ohne dass eine einwandfreie Beschichtung zu erkennen gewesen wäre.Analogously to Example 1, the appearance of Hullzellbleches was compared to Comparative example significantly improved, without a perfect coating would have been recognized.
Beispiel 19;Example 19;
2,50 g/L Sulfobernsteinsäure (Variante 1):2.50 g / L sulfosuccinic acid (variant 1):
Durch Einsatz von 2,50 g/L Sulfobernsteinsäure wurde die Optik gegenüber Beispiel 18 weiter verbessert.By using 2.50 g / L sulfosuccinic acid, the appearance was further improved compared to Example 18.
Beispiel 20;Example 20;
10,00 g/L Sulfobernsteinsäure (Variante 1):10.00 g / L sulfosuccinic acid (variant 1):
Durch Einsatz von 10,00 g/L Sulfobernsteinsäure wurde die Optik gegenüber Beispiel 19 noch weiter verbessert.By using 10.00 g / L sulfosuccinic acid, the appearance was further improved compared to Example 19.
Beispiel 21; Example 21;
20,00 g/L Sulfobernsteinsäure (Variante 2):20.00 g / L sulfosuccinic acid (variant 2):
Bei Einsatz von 20,00 g/L Sulfobernsteinsäure wurde eine maximal anwendbare Stromdichte von 1,9 A/dm2 erzielt. Der Bereich einwandfreier Abscheidung wies jedoch weniger Brillanz und Glanz auf als vergleichbare Hullzellbleche mit anderen Puffersubstanzen.When using 20.00 g / L sulfosuccinic acid, a maximum applicable current density of 1.9 A / dm 2 was achieved. However, the area of perfect deposition showed less brilliance and gloss than comparable hull cell plates with other buffer substances.
Beispiel 22;Example 22;
75,00 g/L Sulfobernsteinsäure (Variante 2):75.00 g / L sulfosuccinic acid (variant 2):
Auch ohne Beimischung von Essigsäure wies Sulfobernsteinsäure eine gute Löslichkeit im Elektrolyten auf. Ein Elektrolyt mit 75,00 g/L Sulfobernsteinsäure hatte eine maximal anwendbare Stromdichte von 5,1 A/dm2. Auch hier fehlten der Abscheidung im Vergleich etwas Brillanz und Glanz.Even without admixture of acetic acid, sulfosuccinic acid had a good solubility in the electrolyte. An electrolyte with 75.00 g / L sulfosuccinic acid had a maximum applicable current density of 5.1 A / dm 2 . Again, the separation lacked compared to some brilliance and shine.
Beispiel 23;Example 23;
20,00 g/L Sulfobernsteinsäure + 20,00 g/L Essigsäure (Variante 2):20.00 g / L sulfosuccinic acid + 20.00 g / L acetic acid (variant 2):
Zum direkten Vergleich mit Vergleichsbeispiel 2 und Beispielen 5, 10 und 16 wurde auch ein Hullzellexperiment mit einem Elektrolyten mit 20,00 g/L Essigsäure und 20,00 g/L Sulfobernsteinsäure aufgenommen. Der guten Abscheidung bis zu einer maximal anwendbaren Stromdichte von 5,1 A/dm2 fehlten im Vergleich zu den anderen Beispielen etwas Brillanz und Glanz.For direct comparison with Comparative Example 2 and Examples 5, 10 and 16, a Hull cell experiment was also carried out with an electrolyte containing 20.00 g / L acetic acid and 20.00 g / L sulfosuccinic acid. The good deposition to a maximum applicable current density of 5.1 A / dm 2 lacked compared to the other examples, some brilliance and gloss.
Beispiel 24;Example 24;
75,00 g/L Sulfobernsteinsäure + 20,00 g/L Essigsäure (Variante 2):75.00 g / L sulfosuccinic acid + 20.00 g / L acetic acid (variant 2):
Im direkten Vergleich mit Versuchen mit weniger Sulfobernsteinsäure in Beispiel 23 bzw. weniger Gesamtsäure in Beispiel 22 ging die maximal anwendbare Stromdichte in diesem Beispiel geringfügig zurück.In direct comparison with experiments with less sulfosuccinic acid in Example 23 or less total acid in Example 22, the maximum applicable current density decreased slightly in this example.
Beispiel 25;Example 25;
0,25 g/L Adipinsäure + 0,25 g/L Bernsteinsäure + 0,25 g/L Glutarsäure + 0,25 g/L Sulfobernsteinsäure (Variante 1):0.25 g / L adipic acid + 0.25 g / L succinic acid + 0.25 g / L glutaric acid + 0.25 g / L sulfosuccinic acid (variant 1):
Der Elektrolyt wurde mit 20,00 mL/L der oben beschriebenen Lösung der Carbonsäuren in Wasser angesetzt. Ähnlich wie in den Beispielen 1, 7, 12 und 18 mit jeweils 1,00 g/L einer einzelnen Säure war auch in diesem Beispiel das Bild der Abscheidung gegenüber Vergleichsbeispiel 1 verbessert.The electrolyte was made up with 20.00 mL / L of the above-described solution of the carboxylic acids in water. Similar to Examples 1, 7, 12 and 18, each with 1.00 g / L of a single acid, the image of the deposit was also improved in this example compared to Comparative Example 1.
Beispiel 26;Example 26;
0,625 g/L Adipinsäure + 0,625 g/L Bernsteinsäure + 0,625 g/L Glutarsäure + 0,625 g/L Sulfobernsteinsäure (Variante 1):0.625 g / L adipic acid + 0.625 g / L succinic acid + 0.625 g / L glutaric acid + 0.625 g / L sulfosuccinic acid (variant 1):
Der Elektrolyt wurde mit 50,00 mL/L der oben beschriebenen Lösung der Carbonsäuren in Wasser angesetzt. Gegenüber Beispiel 25 war eine weitere Verbesserung des Abscheidungsbildes erkennbar.The electrolyte was prepared with 50.00 ml / L of the above-described solution of the carboxylic acids in water. Compared to Example 25, a further improvement of the deposition image was evident.
Beispiel 27;Example 27;
2,50 g/L Adipinsäure + 2,50 g/L Bernsteinsäure + 2,50 g/L Glutarsäure + 2,50 g/L Sulfobernsteinsäure (Variante 1):2.50 g / L adipic acid + 2.50 g / L succinic acid + 2.50 g / L glutaric acid + 2.50 g / L sulfosuccinic acid (variant 1):
Der Elektrolyt wurde mit 200,00 mL/L der oben beschriebenen Lösung der Carbonsäuren in Wasser angesetzt. Die Nullzelle wies eine maximal anwendbare Stromdichte von 5,4 A/dm2 auf.The electrolyte was prepared with 200.00 mL / L of the above-described solution of the carboxylic acids in water. The zero cell had a maximum applicable current density of 5.4 A / dm 2 .
Beispiel 28; Example 28;
5,00 g/L Adipinsäure + 5,00 g/L Bernsteinsäure + 5,00 g/L Glutarsäure + 5,00 g/L Sulfobernsteinsäure + 20,00 g/L Essigsäure (Variante 2):5.00 g / L adipic acid + 5.00 g / L succinic acid + 5.00 g / L glutaric acid + 5.00 g / L sulfosuccinic acid + 20.00 g / L acetic acid (variant 2):
Mit dieser Elektrolytzusammensetzung wurde eine maximal anwendbare Stromdichte von 8,1 A/dm2 erreicht.With this electrolyte composition, a maximum applicable current density of 8.1 A / dm 2 was achieved.
Beispiel 29;Example 29;
10,00 g/L Adipinsäure + 18,75 g/L Bernsteinsäure + 12,50 g/L Glutarsäure + 18,75 g/L Sulfobernsteinsäure + 20,00 g/L Essigsäure (Variante 2):10,00 g / L adipic acid + 18,75 g / L succinic acid + 12,50 g / L glutaric acid + 18,75 g / L sulfosuccinic acid + 20,00 g / L acetic acid (variant 2):
In diesem Beispiel wurden jeweils 25% der maximal löslichen Menge der einzelnen Säuren in Gegenwart von 20,00 g/L Essigsäure gelöst. Es wurde eine maximal anwendbare Stromdichte von 5,1 A/dm2 erzielt.In this example, in each case 25% of the maximum soluble amount of the individual acids were dissolved in the presence of 20.00 g / L of acetic acid. A maximum applicable current density of 5.1 A / dm 2 was achieved.
Beispiel 30;Example 30;
1,00 g/L Propionsäure (Variante 1):1.00 g / L of propionic acid (variant 1):
Ähnlich wie Vergleichsbeispiel 1 wies auch dieses im gesamten Stromdichtebereich stellenweise ungeordnete Abscheidungen auf. Der Anteil geordneter Abscheidung im niedrigen Stromdichtebereich war dabei aber höher als bei Vergleichsbeispiel 1.Similar to Comparative Example 1, this also had locally disordered deposits in the entire current density range. However, the proportion of ordered deposition in the low current density range was higher than in Comparative Example 1.
Beispiel 31;Example 31;
2,50 g/L Propionsäure (Variante 1):2.50 g / L of propionic acid (variant 1):
Im Vergleich zu Beispiel 30 sind die ungeordneten Abscheidungen in feineren, vertikalen Streifen vorhanden. Der anwendbare Stromdichtebereich ist immer noch < 0,5 A/dm2.Compared to Example 30, the disordered deposits are present in finer, vertical stripes. The applicable current density range is still <0.5 A / dm 2 .
Beispiel 32;Example 32;
20,00 g/L Propionsäure (Variante 1):20.00 g / L propionic acid (variant 1):
Hier ist bereits der Stromdichtebereich bis 4,0 A/dm2 anwendbar.Here, the current density range up to 4.0 A / dm 2 is already applicable.
Beispiel 33;Example 33;
60,00 g/L Propionsäure (Variante 2):60.00 g / L propionic acid (variant 2):
Die anwendbare Stromdichte ist weiter auf 7,0 A/dm2 erhöht.The applicable current density is further increased to 7.0 A / dm 2 .
Beispiel 34;Example 34;
100,00 g/L Propionsäure (Variante 2):100.00 g / L of propionic acid (variant 2):
In diesem Beispiel ist die anwendbare Stromdichte gegenüber Beispiel 33 auf 6,0 A/dm2 zurückgegangen.In this example, the applicable current density has decreased to 6.0 A / dm 2 compared to Example 33.
Beispiel 35;Example 35;
20,00 g/L Propionsäure + 20,00 g/L Essigsäure (Variante 2):20.00 g / L of propionic acid + 20.00 g / L of acetic acid (variant 2):
Essigsäure hat keinen Einfluss auf die gute Löslichkeit von Propionsäure. Gegenüber Beispiel 32 mit 20,00 g/L Propionsäure erhöht sich die anwendbare Stromdichte auf 5,2 A/dm2.Acetic acid has no influence on the good solubility of propionic acid. Compared to Example 32 with 20.00 g / L propionic acid, the applicable current density increases to 5.2 A / dm 2 .
Beispiel 36; Example 36;
20,00 g/L Propionsäure + 20,00 g/L Adipinsäure (Variante 2):20.00 g / L propionic acid + 20.00 g / L adipic acid (variant 2):
Die maximal anwendbare Stromdichte beträgt 6 A/dm2.The maximum applicable current density is 6 A / dm 2 .
Die maximal anwendbare Stromdichte, bis zu der keine ungeordnete, dendritische Abscheidungen auftritt, ist nicht nur von der Konzentration der organischen Säuren, sondern auch von einer Fülle anderer Parameter abhängig. Die Parameter der Ausführungsbeispiele wurden so gewählt, dass diese die Auswirkung der vorliegenden Erfindung besonders deutlich wiedergeben. Bei abweichender Wahl der Parameter können zum Teil auch deutlich höhere Stromdichten angewendet werden.The maximum applicable current density up to which no disordered dendritic deposits occur is dependent not only on the concentration of organic acids but also on a host of other parameters. The parameters of the embodiments have been chosen so that they clearly reflect the effect of the present invention. If the parameters are chosen differently, considerably higher current densities can be used.
Aufgrund der Konzentration an Glanzbildner hatte die Abscheidung bis zur maximal anwendbaren Stromdichte in allen Experimenten eine brillant glänzende Optik. Lediglich bei den Versuchen mit Sulfobernsteinsäure (18–24) wurde im niedrigen Stromdichtebereich eine leicht matte Optik erhalten, die sich durch andere Versuchsparameter, beispielsweise mehr Essigsäure, aber auch brillant glänzend erhalten ließ.Due to the concentration of brightener, the deposition up to the maximum applicable current density in all experiments had a brilliantly shiny appearance. Only in the experiments with sulfosuccinic acid (18-24) was a slightly matt appearance obtained in the low current density range, which could be obtained by other experimental parameters, such as more acetic acid, but also brilliant brilliant.
Die Nickeleinbaurate ist unter anderem von den Konzentrationen der Komplexbildner, der Zinkionen sowie der Nickelionen und liegt in den Ausführungsbeispielen durchgängig im Bereich 4 bis 24%, besonders im Bereich 7 bis 16%.Among other things, the nickel incorporation rate is based on the concentrations of the complexing agents, the zinc ions and the nickel ions and in the exemplary embodiments is generally in the range from 4 to 24%, in particular in the range from 7 to 16%.
Neben einer direkten Abhängigkeit von der angelegten Stromstärke sind beispielsweise Temperatur, pH-Wert, Elektrolytbewegung, die Konzentrationen anorganischer (hier Nickelchlorid, Zinkchlorid, Kaliumchlorid) und organischer (hier Netzmittel, Glanzbildner, Grundglänzer, Komplexbildner) Inhaltsstoffe wie auch deren Auswahl entscheidend.In addition to a direct dependence on the applied current strength, for example, temperature, pH, electrolyte movement, the concentrations of inorganic (here nickel chloride, zinc chloride, potassium chloride) and organic (here wetting agents, brighteners, ground glitter, complexing agent) ingredients as well as their selection are crucial.
Auswertung:Evaluation:
Die Hullzellbleche zeigten die Abscheidung aus den Elektrolyten über einen breiten Stromdichtebereich. Alle Hullzellbleche 1 bis 29 verdeutlichen, dass im Vergleich zu Vergleichsbeispiel 1 ohne Puffersubstanzen bei allen Versuchen erst bei einer zum Teil sehr viel höheren Stromdichte ungeordnete, dendritische Abscheidungen eintrat („höhere Anbrennfestigkeit”). Elektrolyte mit den beschriebenen mehrwertigen Carbonsäuren oder deren Mischungen, gegebenenfalls jeweils zusätzlich mit Essigsäure, könnten also bei höheren Stromdichten betrieben werden als Elektrolyte ohne diese Säuren.The Hullzell sheets showed the deposition from the electrolyte over a wide current density range. All
Im Einzelnen wird deutlich, dass eine Erhöhung der Konzentration der einzelnen Puffersubstanzen oder der Mischungen stets mit einer Verbesserung des Abscheidungsbildes bzw. einer Erhöhung der maximal anwendbaren Stromdichte einherging (Beispiele 1 bis 4, 7 bis 9, 12 bis 15, 18 bis 22, 25–27, alle gegenüber Vergleichsbeispiel 1). Adipinsäure, Bernsteinsäure und Glutarsäure verhielten sich in Bezug auf Pufferwirkung und Löslichkeit sehr ähnlich (beispielsweise Beispiele 3, 9 und 14). Im Gegensatz dazu wies Sulfobernsteinsäure eine schlechtere Pufferwirkung auf (beispielsweise Beispiel 20 im Vergleich zu 3, 9 und 14). Sulfobernsteinsäure war aber deutlich besser löslich als die beschriebenen Dicarbonsäuren (Beispiel 22 im Vergleich zu 4, 9 und 15). Der Einsatz der Säuren als Mischung war sehr gut möglich, brachte aber keinen besonderen Vorteil (beispielsweise Beispiel 27 im Vergleich zu 3, 9, 14 und 20).In particular, it is clear that an increase in the concentration of the individual buffer substances or mixtures was always accompanied by an improvement in the deposition pattern or an increase in the maximum applicable current density (Examples 1 to 4, 7 to 9, 12 to 15, 18 to 22, 25 -27, all compared to Comparative Example 1). Adipic acid, succinic acid and glutaric acid behaved very similarly in terms of buffering action and solubility (for example Examples 3, 9 and 14). In contrast, sulfosuccinic acid had a poorer buffering effect (example 20 compared to figures 3, 9 and 14). However, sulfosuccinic acid was significantly more soluble than the dicarboxylic acids described (Example 22 compared to 4, 9 and 15). The use of the acids as a mixture was very possible, but brought no particular advantage (for example Example 27 compared to 3, 9, 14 and 20).
Wurde dem Elektrolyten Essigsäure, beispielsweise 20,00 g/L, zugegeben, so erhöhte sich die Löslichkeit der Dicarbonsäuren signifikant (beispielsweise Beispiel 6 gegenüber 4, 11 gegenüber 9, 17 gegenüber 15). Außer im Falle der Glutarsäure erhöhte sich auch die maximal anwendbare Stromdichte im Vergleich zu den Beispielen mit nur einer mehrwertigen Carbonsäure, auch gegenüber dem Vergleichsbeispiel 2 ausschließlich mit Essigsäure (Beispiel 5 gegenüber 4 und Vergleichsbeispiel 2, Beispiel 10 gegenüber 9 und Vergleichsbeispiel 2, Beispiel 23 gegenüber 21 und Vergleichsbeispiel 2). Dies galt auch für die Mischung aller vier mehrwertigen Carbonsäuren mit Essigsäure (Beispiel 28 gegenüber 27 und Vergleichsbeispiel 2).When acetic acid, for example 20.00 g / L, was added to the electrolyte, the solubility of the dicarboxylic acids increased significantly (for example Example 6 vs. 4, 11 vs. 9, 17 vs. 15). Except in the case of glutaric acid, the maximum applicable current density increased in comparison to the examples with only one polybasic carboxylic acid, even compared with Comparative Example 2 exclusively with acetic acid (Example 5 compared to 4 and Comparative Example 2, Example 10 compared to 9 and Comparative Example 2, Example 23 versus 21 and Comparative Example 2). This also applied to the mixture of all four polybasic carboxylic acids with acetic acid (Example 28 versus 27 and Comparative Example 2).
Im Falle der Glutarsäure nahm die maximal anwendbare Stromdichte bei analogen Versuchen zusammen mit Essigsäure bereits wieder ab (Beispiel 16 gegenüber 15 und Vergleichsbeispiel 2).In the case of glutaric acid, the maximum applicable current density in the case of analogous experiments with acetic acid already decreased again (Example 16 versus 15 and Comparative Example 2).
Bei allen Reihen mit Essigsäure wurde deutlich, dass bei sehr hohen Konzentrationen an mehrwertigen Carbonsäuren die maximal anwendbare Stromdichte wieder abnimmt (Beispiele 5 bis 6, 10 bis 11, 16 bis 17, 28 bis 29). In all series with acetic acid it became clear that at very high concentrations of polybasic carboxylic acids the maximum applicable current density decreases again (Examples 5 to 6, 10 to 11, 16 to 17, 28 to 29).
Die Beispiele 30 bis 34 verdeutlichen, dass Propionsäure auch allein als Puffersubstanz geeignet ist. Im Vergleich zu Essigsäure können höhere Konzentrationen ohne Einbussen bei der Optik eingesetzt werden.Examples 30 to 34 illustrate that propionic acid is also suitable alone as a buffer substance. Compared to acetic acid, higher concentrations can be used without loss of optics.
Beispiel 35 und 36 zeigen, dass allen entsprechenden Beispielen Essigsäure vollständig oder anteilig durch Propionsäure ersetzt werden kann.Examples 35 and 36 show that all of the corresponding examples of acetic acid can be completely or partially replaced by propionic acid.
Alle beschriebenen mehrwertigen Carbonsäuren eignen sich allein, allein in Kombination mit Essigsäure und/oder Propionsäure, als Mischung sowie als Mischung in Kombination mit Essigsäure und/oder Propionsäure als Puffersubstanzen für saure ZnNi-Bäder. Dabei kann die Mischung mit Essigsäure und/oder Propionsäure dazu dienen, ein noch besseres Ergebnis in Bezug auf die maximal anwendbare Stromdichte zu erzielen oder bei vergleichbaren Ergebnissen einen Teil der mehrwertigen Carbonsäuren zu ersetzen.All described polybasic carboxylic acids are suitable alone, alone in combination with acetic acid and / or propionic acid, as a mixture and as a mixture in combination with acetic acid and / or propionic acid as buffer substances for acid ZnNi baths. In this case, the mixture with acetic acid and / or propionic acid can serve to achieve an even better result with respect to the maximum applicable current density or to replace part of the polybasic carboxylic acids with comparable results.
Propionsäure ist auch als alleinige Puffersubstanz für saure ZnNi-Bäder geeignet.Propionic acid is also suitable as the sole buffer substance for acidic ZnNi baths.
Alle Säuren können dabei als freie Säuren oder als deren Alkalisalze oder Mischungen davon verwendet werden.All acids can be used as free acids or as their alkali metal salts or mixtures thereof.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 2251103 A1 [0002] DE 2251103 A1 [0002]
- US 4877497 [0003, 0004] US 4877497 [0003, 0004]
- US 5779873 [0004] US 5779873 [0004]
- JP 2001-107284 A2 [0005] JP 2001-107284 A2 [0005]
- DE 1953707 A1 [0006] DE 1953707 A1 [0006]
- US 3986843 [0007] US 3986843 [0007]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Galvanotechnik 2011 109(10) S. 2199–2205 [0010] Electroplating 2011 109 (10) p. 2199-2205 [0010]
- DIN 50957 [0034] DIN 50957 [0034]
- DIN 50957 [0034] DIN 50957 [0034]
- DIN 50957 [0038] DIN 50957 [0038]
Claims (9)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102012216011.6A DE102012216011A1 (en) | 2012-09-10 | 2012-09-10 | Boric acid-free zinc-nickel electrolyte |
EP13182668.7A EP2706132A1 (en) | 2012-09-10 | 2013-09-02 | Zinc-nickel electrolyte free of boric acid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102012216011.6A DE102012216011A1 (en) | 2012-09-10 | 2012-09-10 | Boric acid-free zinc-nickel electrolyte |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102012216011A1 true DE102012216011A1 (en) | 2014-03-13 |
Family
ID=49118320
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102012216011.6A Ceased DE102012216011A1 (en) | 2012-09-10 | 2012-09-10 | Boric acid-free zinc-nickel electrolyte |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2706132A1 (en) |
DE (1) | DE102012216011A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013113129A1 (en) * | 2013-11-27 | 2015-05-28 | RIAG Oberflächentechnik AG | Process for the galvanic deposition of nickel and corresponding electrolyte |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6047702B2 (en) | 2013-03-27 | 2016-12-21 | 日本表面化学株式会社 | Zinc-nickel alloy plating solution and plating method |
WO2016095896A1 (en) | 2014-12-15 | 2016-06-23 | Harting Ag & Co. Kg | Method for the electrolytic deposition of a nickel coating on an electric contact element in a boric-acid free electrolytic bath |
DE102014118614A1 (en) | 2014-12-15 | 2016-06-16 | Harting Kgaa | Boric acid-free nickel bath |
DE102014019753A1 (en) | 2014-12-15 | 2016-06-16 | Harting Kgaa | Borsaur-free nickel bath |
EP3666929A1 (en) | 2018-12-12 | 2020-06-17 | Dr.Ing. Max Schlötter GmbH & Co. KG | Boric acid and ammonium-free zinc electrolyte for the galvanic deposition of zinc coverings |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1953707A1 (en) | 1968-10-24 | 1970-11-12 | Kewanee Oil Co | Electrolytic deposition of nickel at high speed |
DE2251103A1 (en) | 1971-11-16 | 1973-05-24 | Nippon Kokan Kk | ACID BATH FOR ZINC ELECTROPLATING |
US3986843A (en) | 1975-01-22 | 1976-10-19 | Nippon Kokan Kabushiki Kaisha | Process for manufacturing chromated electro-galvanized steel sheet and sheet made thereby |
US4877497A (en) | 1986-05-26 | 1989-10-31 | Nkk Corporation | Acidic electro-galvanizing solution |
US5779873A (en) | 1995-12-29 | 1998-07-14 | Lucent Technologies Inc. | Electroplating of nickel on nickel ferrite devices |
JP2001107284A (en) | 1999-10-01 | 2001-04-17 | Shimizu:Kk | Boric acid-free nickel plating bath |
US20060283715A1 (en) * | 2005-06-20 | 2006-12-21 | Pavco, Inc. | Zinc-nickel alloy electroplating system |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060096868A1 (en) * | 2004-11-10 | 2006-05-11 | Siona Bunce | Nickel electroplating bath designed to replace monovalent copper strike solutions |
JP2007308761A (en) * | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Fujifilm Corp | Plating treatment method, electrically conductive metal film, its production method and translucent electromagnetic wave shielding film |
-
2012
- 2012-09-10 DE DE102012216011.6A patent/DE102012216011A1/en not_active Ceased
-
2013
- 2013-09-02 EP EP13182668.7A patent/EP2706132A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1953707A1 (en) | 1968-10-24 | 1970-11-12 | Kewanee Oil Co | Electrolytic deposition of nickel at high speed |
DE2251103A1 (en) | 1971-11-16 | 1973-05-24 | Nippon Kokan Kk | ACID BATH FOR ZINC ELECTROPLATING |
US3986843A (en) | 1975-01-22 | 1976-10-19 | Nippon Kokan Kabushiki Kaisha | Process for manufacturing chromated electro-galvanized steel sheet and sheet made thereby |
US4877497A (en) | 1986-05-26 | 1989-10-31 | Nkk Corporation | Acidic electro-galvanizing solution |
US5779873A (en) | 1995-12-29 | 1998-07-14 | Lucent Technologies Inc. | Electroplating of nickel on nickel ferrite devices |
JP2001107284A (en) | 1999-10-01 | 2001-04-17 | Shimizu:Kk | Boric acid-free nickel plating bath |
US20060283715A1 (en) * | 2005-06-20 | 2006-12-21 | Pavco, Inc. | Zinc-nickel alloy electroplating system |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
DIN 50957 |
Galvanotechnik 2011 109(10) S. 2199-2205 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102013113129A1 (en) * | 2013-11-27 | 2015-05-28 | RIAG Oberflächentechnik AG | Process for the galvanic deposition of nickel and corresponding electrolyte |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2706132A1 (en) | 2014-03-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102012216011A1 (en) | Boric acid-free zinc-nickel electrolyte | |
EP2309035B1 (en) | Electrolyte composition | |
DE832982C (en) | Electrolyte and process for the electrodeposition of copper | |
DE2849502C2 (en) | Bath for the galvanic deposition of semi-glossy to glossy coatings made of tin or a tin alloy | |
EP2061916A1 (en) | Additive for chromic acid applications | |
DE1960047A1 (en) | Process for the electrolytic deposition of a gold alloy and an aqueous deposition bath for carrying out the process | |
DE2431332C2 (en) | Aqueous acid bath for the galvanic deposition of shiny nickel-iron | |
DE2718285A1 (en) | PROCESS AND COMPOSITION FOR THE PRODUCTION OF AN ELECTRICAL DEPOSIT | |
DE3029364A1 (en) | PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF LOW HYDROGEN OVERVOLTAGE CATHODE AND THEIR USE | |
DE102011121799A1 (en) | Deposition of copper-tin-zinc alloys from an electrolyte | |
DE758075C (en) | Bath for the galvanic production of copper deposits | |
DE2249037A1 (en) | METHOD OF PLATING COPPER ON ALUMINUM | |
DE3122390A1 (en) | "AQUEOUS GALVANIC BATH AND METHOD FOR DEPOSITING A CHROME ADDED COBALT-ZINC ALLOY" | |
DE3244092A1 (en) | AQUEOUS BATH FOR GALVANIC DEPOSITION OF GOLD AND METHOD FOR GALVANIC DEPOSIT OF HARD GOLD USING ITS USE | |
DE2642666A1 (en) | PROCESS AND COMPOSITION FOR THE PRODUCTION OF AN ELECTRICAL DEPOSIT | |
DE102014019753A1 (en) | Borsaur-free nickel bath | |
DE2718284A1 (en) | PROCESS AND COMPOSITION FOR THE PRODUCTION OF AN ELECTRICAL DEPOSIT | |
DE2439656C2 (en) | Aqueous acid bath for the electrodeposition of a tin-nickel alloy | |
DE3934866C2 (en) | ||
DE815882C (en) | Process for the production of deposits on metal surfaces by electrolysis | |
DE2333096B2 (en) | Electroplated multilayer metal coating and process for its manufacture | |
DE102014118614A1 (en) | Boric acid-free nickel bath | |
DE104111C (en) | ||
EP2878711A1 (en) | Method for the galvanic deposition of nickel and corresponding electrolyte | |
DE877848C (en) | Process for improving the properties of solutions intended for electrolytic purposes, in particular galvanic baths |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |