DE1144073B - Galvanic nickel bath - Google Patents
Galvanic nickel bathInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
C23508VIb/48aC23508VIb / 48a
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 21. FEBRUAR 1963 NOTICE
THE REGISTRATION
AND ISSUE OF THE
EDITORIAL: FEBRUARY 21, 1963
Die Erfindung betrifft eine neue Badflüssigkeit für elektrolytische Vernickelung, die weder Bor noch Kohlenstoff enthält und die Herstellung von porenfreien Nickelüberzügen hoher Reinheit und Gleichmäßigkeit gestattet und insbesondere für die Vernickelung bzw. die Herstellung von festhaftenden Nickelüberzügen auf Stäben aus Uran bestimmt sind, wie sie in Kernreaktoren verwendet werden.The invention relates to a new bath liquid for electrolytic nickel plating, which neither boron still contains carbon and the production of pore-free nickel coatings of high purity and Uniformity is allowed and especially for the nickel plating or the production of firmly adhering Nickel coatings on rods made of uranium are intended as they are used in nuclear reactors.
Die elektrolytische Vernickelung wurde bisher im allgemeinen unter Verwendung von Badflüssigkeiten, die als Hauptbestandteile Nickelsalze, wie vor allem Nickelsulfat, -chlorid, -fluoborat oder -sulfamat, gelegentlich auch Doppelsalze des Nickels und des Ammoniums enthalten. Gewöhnlich gibt man noch ein Chlorid hinzu, das einen guten elektrolytischen Angriff des Bades auf die Anode ergeben soll. Man benutzt meist eine starke Konzentration der Nickelsalze. Man kann auch ein die Leitfähigkeit erhöhendes Salz, wie beispielsweise Natriumsulfat, zugeben; hierzu können aber gegebenenfalls große Mengen notwendig sein.Up to now, electrolytic nickel plating has generally been carried out using bath liquids, the main components are nickel salts, such as especially nickel sulfate, chloride, fluoborate or -sulfamate, occasionally also contain double salts of nickel and ammonium. Usually there a chloride is added, which results in a good electrolytic attack of the bath on the anode target. A strong concentration of nickel salts is usually used. One can also use the conductivity add an increasing salt such as sodium sulfate; this can, however, be large Quantities may be necessary.
Es ist außerdem notwendig, den bisher genannten Bestandteilen des Bades eine Puffersubstanz, meistens Borsäure, zuzusetzen.It is also necessary to add a buffer substance to the components of the bath mentioned so far, mostly Boric acid to be added.
Häufig wird noch eine die Oberflächenspannung verringernde Substanz, vorzugsweise Natriumlaurylsulfat in Mengen von etwa 0,1 bis 0,5 g/l zugefügt, um so die Bildung poröser Stellen und Löcher in dem Nickelüberzug auszuschließen. Derartige Bäder ergeben bei einwandfreier Durchführung des Verfahrens gleichmäßige und dichte bzw. zusammenhängende Nickelniederschläge.A substance that reduces surface tension, preferably sodium lauryl sulfate, is also frequently used added in amounts of about 0.1 to 0.5 g / l so as to allow the formation of porous areas and holes in exclude the nickel plating. Such baths result when the process is carried out properly uniform and dense or coherent nickel deposits.
Es ist überdies auch bekannt, als Puffersubstanzen lösliche Aluminiumsalze zu verwenden, die in wäßriger Lösung hydrolysiert werden. In diesem Falle ist es unbedingt nötig, die Kathode zu bewegen und Chloride in hoher Konzentration beizugeben (mehr als 30 g .Chlorion je Liter).It is also known to use soluble aluminum salts as buffer substances, which are contained in aqueous solution are hydrolyzed. In this case it is absolutely necessary to move the cathode and to add chlorides in high concentration (more than 30 g of chlorine per liter).
Die vorerwähnten technischen Maßnahmen der bekannten Vernickelungsverfahren ergeben Überzüge guter Qualität; diese Überzüge enthalten abermehr oder weniger große Anteile von Bor und/oder Kohlenstoff.The aforementioned technical measures of the known nickel-plating processes result in coatings good quality; however, these coatings contain more or less large proportions of boron and / or Carbon.
Bei gewissen Anwendungsweisen der Vernickelung, insbesondere bei dem Überziehen oder dem Umhüllen von Uranstäben für Kernreaktoren, ist die Anwesenheit der genannten Stoffe, selbst wenn sie nur in Spuren vorhanden sind, unerwünscht. Man hat bereits die Beseitigung des Bors allein vorgesehen und die Borsäure durch eine andere Puffersubstanz ersetzt. Die in diesem Falle am häufigsten verwendeten Puffersubstanzen sind die Ammonium-Galvanisches NickelbadIn certain applications of nickel plating, in particular in coating or sheathing of uranium rods for nuclear reactors, the presence of the substances mentioned, even if they are only present in traces, undesirable. The elimination of the boron alone has already been planned and the boric acid is replaced by another buffer substance. The most commonly used in this case Buffer substances are the ammonium-galvanic nickel bath
Anmelder: Commissariat ä l'Energie Atomique, ParisApplicant: Commissariat a l'Energie Atomique, Paris
Vertreter: Dipl.-Ing. R. BeetzRepresentative: Dipl.-Ing. R. Beetz
und Dipl.-Ing. K. Lamprecht, Patentanwälte,and Dipl.-Ing. K. Lamprecht, patent attorneys,
München 22, Steinsdorfstr. 10Munich 22, Steinsdorfstr. 10
Beanspruchte Priorität: Frankreich vom 22. März 1960 (Nr. 822 062)Claimed priority: France of March 22, 1960 (No. 822 062)
Louis Facquet, Vaucresson, Seine-et-Oise,Louis Facquet, Vaucresson, Seine-et-Oise,
Jacques Daboval, Clichy, Seine, und Guy Chauvin, Fontenay-aux-Roses,Jacques Daboval, Clichy, Seine, and Guy Chauvin, Fontenay-aux-Roses,
Seine (Frankreich), sind als Erfinder genannt wordenSeine (France) have been named as inventors
salze, die nur in Bädern verwendet werden, welche ein die Oberflächenspannung sehr stark verringerndes Produkt enthalten, denn die Ammoniumsalze begünstigen die Bildung von Löchern oder undichten Stellen in dem Nickelniederschlag. Man hat auch bereits Mischungen von Essigsäure und Natriumacetat oder andere Säuren, wie Zitronensäure und Weinsäure, benutzt.salts that are only used in baths, which have a very strong reduction in surface tension Product contain, because the ammonium salts favor the formation of holes or leaks Places in the nickel deposit. Mixtures of acetic acid and sodium acetate are also available or other acids such as citric acid and tartaric acid are used.
Es ist jedoch zu beachten, daß die Mehrzahl der Puffersubstanzen und der Stoffe, die zur Verringerung der Oberflächenspannung zugegeben werden — so weit sie oben genannt wurden —, Kohlenstoff enthalten oder nur in Verbindung mit Stoffen verwendet werden dürfen, die ihrerseits Kohlenstoff enthalten; der Kohlenstoff geht aber, zumindest zum Teil, in den Nickelniederschlag oder -Überzug mit ein.It should be noted, however, that the majority of buffer substances and substances that reduce are added to the surface tension - as far as they are mentioned above -, Contain carbon or may only be used in connection with substances that in turn Contain carbon; the carbon goes, at least in part, into the nickel deposit or -Cover with a.
Die Erfindung hat insbesondere den Zweck, eine neue Badflüssigkeit für elektrolytische Vernickelung zu schaffen, die einen einwandfreien, sehr reinen Nickelüberzug ergibt, der keine Störstellen oder Löcher aufweist und weder Bor noch Kohlenstoff enthält.The invention has the particular purpose of providing a new bath liquid for electrolytic nickel plating to create that results in a flawless, very pure nickel coating that does not have any imperfections or Has holes and contains neither boron nor carbon.
Die neue Badflüssigkeit ist dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Nickelsulfat oder Nickelsulfat— Nickelchlorid mit einem Gehalt von weniger als 15 g/l Chlorionen und Kalium- oder Natriumalaun besteht.The new bath liquid is characterized in that it is made of nickel sulfate or nickel sulfate— Nickel chloride with a content of less than 15 g / l chlorine ions and potassium or sodium alum consists.
309 510/335309 510/335
Gemäß der Erfindung ist der zu verwendende Alaun vorzugsweise ein Kaliumalaun [(SO4)4A12K2 ■ 24H2O] und das Nickelsalz das Sulfat der Formel SO4Ni · 7H2O. Die Verwendung von Kalium- oder Natriumalaun bringt die folgenden Vorteile, die sich noch nicht gleichzeitig durch die Anwendung eines einzigen Produktes haben erzielen lassen: Der Alaun spielt wegen der Aluminiumsalze, die er enthält, die Rolle einer Puffersubstanz; derweise, daß sie keine anomale innere Spannung aufweisen; ihre physikalischen und mechanischen Eigenschaften entsprachen den Nickelüberzügen, die man unter Anwendung der üblichen Verfahren erhalten kann.According to the invention, the alum to be used is preferably a potassium alum [(SO 4 ) 4 A1 2 K 2 · 24H2O] and the nickel salt is the sulfate of the formula SO 4 Ni · 7H2O. The use of potassium or sodium alum brings the following advantages which cannot be achieved simultaneously by using a single product: the alum plays the role of a buffer substance because of the aluminum salts it contains; such that they have no abnormal internal stress; their physical and mechanical properties corresponded to the nickel coatings which can be obtained using conventional methods.
Diese Nickelüberzüge sind infolgedessen für zahlreiche Verwendungszwecke ausgezeichnet geeignet, insbesondere für das Überziehen oder Ummanteln von Uranstäben. Das soeben beschriebene Nickel-As a result, these nickel coatings are ideally suited for a wide range of uses, especially for coating or sheathing uranium rods. The nickel just described
der Alaun wirkt wie diejenigen Produkte, die 10 bad, das kein Chlorid enthält, um die Gefahr vonLike those products that contain no chloride, the alum acts to reduce the risk of
das Auftreten von Löchern oder Störstellen Störstellenbildungen in dem kathodischen Überzugthe occurrence of holes or imperfections, the formation of imperfections in the cathodic coating
unterbinden, und zwar infolge der Kalisalze, zu vermeiden, läßt aber nur ein Arbeiten mit einerprevent, and indeed as a result of the potassium salts, to avoid, but only allows you to work with one
die er enthält; relativ kleinen Stromstärke zu und kann nach einerwhich it contains; relatively small amperage and can after a
der Alaun zeigt sich in einer nicht hygrosko- gewissen Gebrauchsdauer eine Passivierung derthe alum shows a passivation of the
pischen kristallisierten Form, die leicht löslich 15 Anode aus Nickel ergeben, wenn keine besonderenpischen crystallized form, which give easily soluble 15 anode of nickel, if no special
ist, und läßt sich deshalb sehr leicht anwenden; speziellen Maßnahmen dagegen ergriffen werden.is, and is therefore very easy to use; special measures are taken against it.
der Alaun enthält weder Kohlenstoff noch Bor und kann infolgedessen auch für die Herstellung von Nickelüberzügen auf Uranstäben benutzt werden.the alum contains neither carbon nor boron and can therefore also be used for manufacture of nickel coatings on uranium rods.
Die Mengen des Ala'uns müssen mehr als 15 g/l des kristallisierten Salzes sein; sie können anderseits nicht größer sein als die Löslichkeitsgrenzen des Alauns, wie sie unter den gegebenen Bedingungen festliegen.The quantities of alum must be more than 15 g / l be of the crystallized salt; On the other hand, they cannot be greater than the solubility limits of the Alums as they are set under the given conditions.
Auch das NickelsuMat kann gesamt oder zum Teil durch eines oder röiehrere andere Nickelsalze ersetzt werden, und es kann in sämtlichen, in der Vernickelungstechnik üblichen Konzentrationen benutzt werden.The nickel sum can also be completely or partially due to one or more other nickel salts can be replaced, and it can be used in all concentrations customary in the nickel-plating technique will.
Schließlich wirkt die gleichzeitige Anwesenheit von Chlor innerhalb der Badflüssigkeit in dem Sinne, daß eine Passivierung der Anoden verhindert wird, die sich sonst nach einer gewissen Gebrauchs-Finally, the simultaneous presence of chlorine within the bath liquid acts in the Meaning that a passivation of the anodes is prevented, which would otherwise be after a certain usage
Eine andere Zusammensetzung des Bades, die eine geringe Menge an Chlorid enthält, entspricht der folgenden Zusammensetzung:Another composition of the bath, which contains a small amount of chloride, corresponds of the following composition:
Nickelsulfat (SO4Ni · 7H2O) 280 g/l KaliumalaunNickel sulfate (SO 4 Ni · 7H 2 O) 280 g / l potassium alum
[(SO^4Al2K2 · 24H2O] 70 g/l[(SO ^ 4 Al 2 K 2 · 24H 2 O] 70 g / l
Nickelchlorid (Cl2Ni · 6H2O) 3 bis 6 g/lNickel chloride (Cl 2 Ni · 6H 2 O) 3 to 6 g / l
entsprechend 0,9 bis 1,8 g/l an Chlorioncorresponding to 0.9 to 1.8 g / l of chlorine ion
Temperatur 40 bis 6O0CTemperature from 40 to 6O 0 C
PH-Wert 3 bis 3,5PH 3 to 3.5
Stromdichte 1,5 bis 2 A/dm2 Current density 1.5 to 2 A / dm 2
Dieses Bad läßt sich viel leichter führen als dasjenige Bad, das kein Chlorid enthielt, und kann mitThis bath is much easier to run than the one that did not contain chloride and can with it
dauer des Bades einstellt und die andernfalls eine 35 einer wesentlich höheren Stromdichte und innerhalb besondere Behandlung zur Beseitigung oder eine einer wesentlich längeren Zeitdauer betrieben werden, Erneuerung der Elektroden bedingen würde. Die ohne daß eine Passivierung der Anoden auftritt; obere Grenze der zulässigen Menge von Chlorion, die erhaltenen Nickelüberzüge zeigen dieselbe Güte die man noch ausnutzen kann, ohne Gefahr zu auf wie in dem vorhergehenden Fall, und es hat laufen, daß Störstellen, Durchbrüche oder Poren 40 sich überraschenderweise gezeigt, daß die Anwesenin dem kathodischen Niederschlag auftreten, liegt heit des Chlorids keine Störstellen in den Überzügen in der Nähe von 15 g/l der Badflüssigkeit. Die hervorgerufen hat. untere Grenze ist theoretisch Null. Sie kommtduration of the bath and the otherwise a 35 of a much higher current density and within special treatment for elimination or a much longer period of time are carried out, Would require renewal of the electrodes. Which occurs without passivation of the anodes; upper limit of the permissible amount of chlorine ion, the nickel coatings obtained show the same quality which one can still exploit without risking, as in the previous case, and it has run that defects, breakthroughs or pores 40 surprisingly showed that the presence occur after the cathodic precipitate, there are no defects in the coatings because of the chloride close to 15 g / l of the bath liquid. That caused. lower limit is theoretically zero. she comes
praktisch nicht in Frage, einerseits in Rücksicht auf Beispiel 3practically out of the question, on the one hand in consideration of example 3
die schnelle Passivierung der Elektroden und anderseits wegen der geringen verwendbaren Stromdichte, die dadurch bedingt ist, daß man mit der Verringerung der Menge der in der Badflüssigkeit enthaltenen Chlorionen auch die Ladungsträger Bei einer weiteren Steigerung des Badgehaltes an Chlor kommt man zu einer dritten Zusammensetzung, die einen ausgezeichneten anodischen Angriff gewährleistet und damit eine Passivierung derthe rapid passivation of the electrodes and on the other hand because of the low usable current density, which is due to the fact that one with the reduction in the amount of in the bath liquid contained chlorine ions also the charge carriers. With a further increase in the bath content in the case of chlorine there is a third composition, which is an excellent anodic attack guaranteed and thus a passivation of the
bzw. die Leitfähigkeit des Bades herabsetzt. 50 Anoden ausschließt, so daß sich die Zusammen-or reduces the conductivity of the bath. 50 excludes anodes, so that the
Nachstehend wird die Erfindung an einigen Setzung des Bades während seiner Benutzung nichtIn the following, the invention will not apply to some of the bath's settling during its use
ändert; das Bad gibt Überzüge normaler Güte, die auch gleichmäßig und ohne Störstellen sind. Dieses Bad entspricht der folgenden Zusammensetzung:changes; the bath gives coatings of normal quality, which are also uniform and without imperfections. This Bath corresponds to the following composition:
Nickelsulfat (SO4Ni · 7H2O) ... 280 g/l Nickelchlorid (Cl2Ni · 6H2O) ... 35 g/l entsprechend 10,5 g/l anNickel sulphate (SO 4 Ni · 7H 2 O) ... 280 g / l nickel chloride (Cl 2 Ni · 6H 2 O) ... 35 g / l corresponding to 10.5 g / l
Beispielen erläutert:Examples explained:
Ein erstes Versuchsbad ohne Zugabe von Chlorid bzw. Chlorion wurde mit der folgenden Zusammensetzung und unter den genannten Arbeitsbedingungen geprüft:A first test bath without the addition of chloride or chlorine ion was made with the following composition and tested under the specified working conditions:
Nickelsulfat (SO4Ni ■ 7H2O) 280 g/lNickel sulphate (SO 4 Ni · 7H 2 O) 280 g / l
KaliumalaunPotassium alum
[(SO4^Al2K2 ■ 24H2O] 70 g/l[(SO 4 ^ Al 2 K 2 · 24H 2 O] 70 g / l
Temperatur 40 bis 6O0CTemperature from 40 to 6O 0 C
pH-Wert 3 bis 3,5pH 3 to 3.5
Stromdichte 1 A/dm2 Current density 1 A / dm 2
SoSo
Chlorion
KaliumalaunChlorine ion
Potassium alum
[(SO^4Al2K2 · 24H2O] 70 bis 90 g/l[(SO ^ 4 Al 2 K 2 · 24H 2 O] 70 to 90 g / l
Temperatur 40 bis 6O0CTemperature from 40 to 6O 0 C
PH-Wert 3 bis 3,5PH 3 to 3.5
Stromdichte 2 bis 5 A/dm2 Current density 2 to 5 A / dm 2
65 Die Stromdichte konnte bis auf 10 A/dm2 ge-Die bei Verwendung dieses Bades erhaltenen steigert werden, wenn die zu behandelnden Teile Nickelniederschläge waren ausgezeichnet. Sie wiesen und die Badflüssigkeit kräftig bewegt bzw. gerührt keine Störstellen auf, und es zeigte sich überraschen- wurden.6 5 The current density could be increased up to 10 A / dm 2 when the parts to be treated had nickel deposits. They had no imperfections and the bath liquid was vigorously agitated or stirred, and it turned out to be surprising.
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