DE1496823B1 - Process for the galvanic deposition of corrosion-resistant, three-layer nickel or nickel-cobalt alloy coatings on metals - Google Patents
Process for the galvanic deposition of corrosion-resistant, three-layer nickel or nickel-cobalt alloy coatings on metalsInfo
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Description
1 21 2
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gal- engen Grenzen geändert werden kann. Ferner müssen, vanischen Abscheiden von korrosionsbeständigen, wenn eine untere Nickelschicht aus einem schwefeldreischichtigen Nickel- oder Nickel-Kobalt-Legie- haltigen galvanischen Bad abgeschieden wird, die rungsüberzügen auf Metallen. Schwefelmengen in der mittleren und der oberenThe invention relates to a method for narrow limits can be changed. Furthermore, vanic deposition of corrosion-resistant when a lower nickel layer consists of a sulfur three-layer Nickel or nickel-cobalt alloy-containing electroplating bath is deposited, the coatings on metals. Amounts of sulfur in the middle and upper
In neuerer Zeit hat man viel Mühe aufgewandt, um 5 Nickelschicht erhöht werden, woraus sich die Not-Erzeugnisse
herzustellen, die einen dekorativen Chrom- wendigkeit ergibt, auch die Konzentration der anderen
Überzug über zwei oder drei Unterschichten aus Nickel Zusätze in dem Bad entsprechend einzustellen,
aufweisen. Die Zusammensetzung und die elektro- Es wurde nun gefunden, daß aus drei Schichten
chemischen Eigenschaften dieser Nickelschichten sind bestehende Überzüge, bei denen die mittlere Schicht
so gegeneinander ausgewogen, daß sie der Grund- io Arsen enthält, nicht nur dauerhafter als die Überzüge
metallfläche einen guten Schutz gegen Korrosion sind, die in der Zwischenschicht Schwefel enthalten,
bieten, ohne das gefällige Aussehen zu beeinträchtigen. sondern daß sie sich auch leichter und vorteilhafter
Um wirksam zu sein, müssen die verschiedenen herstellen lassen. Sie brauchen nur aus einem normalen
Nickelschichten aus galvanischen Bädern abgeschieden galvanischen Bad abgeschieden zu werden, welches die
werden, die so beschaffen sind, daß sie den Nickel- 15 richtige Konzentration an einer wasserlöslichen Arsenschichten
nicht nur die gewünschten elektrochemischen verbindung enthält. Außerdem sind die Arsenver-Eigenschaften,
sondern auch andere physikalische und bindungen beständiger in dem Bad als die Schwefelchemische Eigenschaften erteilen, die für einen guten verbindungen, die dazu dienen, Schwefel in den
galvanischen Überzug erforderlich sind. Außerdem galvanischen Belag einzuführen. Diese Beständigkeit
müssen der Glanz und andere Oberflächeneigen- 20 bezieht sich besonders auf die Luftoxydation, so daß
schäften der Oberschicht so beschaffen sein, daß der das Durchmischen des Bades bis zu jedem gewünschten
Chromüberzug glatt, glänzend und praktisch frei von Ausmaß mit Hilfe von Luft erfolgen kann. λ
Farbe, Flecken u. dgl. ist. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum "In recent times a lot of effort has been expended to increase the nickel layer, from which the emergency products are produced, which result in a decorative chrome turn, and the concentration of the other coating over two or three lower layers of nickel additives in the bath to be adjusted accordingly ,
exhibit. The composition and the electro- It has now been found that these nickel layers consist of three layers of chemical properties, in which the middle layer is balanced against one another in such a way that it contains the basic arsenic, not only more durable than the metal surface coatings The sulfur in the intermediate layer provides protection against corrosion without affecting the attractive appearance. but that they can also be produced more easily and advantageously. In order to be effective, the different ones must be produced. They only need to be deposited from normal nickel layers from electroplating baths, which are those that are designed to contain the nickel, not just the desired electrochemical compound, the correct concentration of a water-soluble arsenic layer. In addition, the Arsenver properties, but also other physical and bonding properties, are more stable in the bath than the sulfur-chemical properties that are required for good connections that serve to bring sulfur into the electroplated coating. In addition, introduce galvanic coating. This resistance must be the gloss and other surface properties, particularly with regard to air oxidation, so that the upper layer should be such that the mixing of the bath to any desired chrome coating is smooth, shiny and practically free of any extent with the aid of air can. λ is color, stain, and the like. The invention relates to a method for "
Verwendet man drei Nickelschichten, so wird die galvanischen Abscheiden von korrosionsbeständigen, Zusammensetzung der Mittelschicht so eingestellt, 25 dreischichtigen Nickel- oder Nickel-Kobalt-Legiedaß sie gegenüber der Ober- und der Unterschicht rungsüberzügen auf Metallen, deren mittlere Schicht anodisch ist, und die Zusammensetzung der Ober- anodisch gegenüber den beiden anderen Schichten ist, Schicht wird so eingestellt, daß sie gegenüber der das dadurch gekennzeichnet ist, daß als mittlere Unterschicht anodisch ist. Die dekorative Chrom- Schicht eine Nickel-Arsen-Legierung mit einem Arsenschicht ist edler als die anderen Nickelschichten. 30 gehalt von 0,025 bis 8 Gewichtsprozent und einer Ferner wird die Mittelschicht vorteilhaft sehr dünn Dicke von 0,25 bis 5 μ abgeschieden wird. Nach gehalten. diesem Verfahren erhält man einen verbesserten drei-If three layers of nickel are used, the electrodeposition of corrosion-resistant, Composition of the middle layer adjusted to 25 three-layer nickel or nickel-cobalt alloy they opposite the upper and lower layers approximately coatings on metals, their middle layer is anodic, and the composition of the top is anodic compared to the other two layers, Layer is set in such a way that it is characterized by the fact that it is in the middle Lower layer is anodic. The decorative chrome layer is a nickel-arsenic alloy with an arsenic layer is more noble than the other nickel layers. 30 content from 0.025 to 8 percent by weight and one Furthermore, the middle layer is advantageously deposited with a very thin thickness of 0.25 to 5 μ. To held. this method gives an improved three-
Ursprünglich wurden die dreischichtigen Überzüge schichtigen Überzug mit einem unteren, an sich mit Zwischenschichten hergestellt, die gewöhnlich aus bekannten, schwefelarmen galvanischenNickelüberzug, anderen Metallen als Nickel bestanden, jedoch dem 35 der vorzugsweise 7,6 bis 50 μ. dick ist, als Legierungs-Nickel gegenüber anodisch waren. Bei einigen dieser bestandteil bis etwa 25 Gewichtsprozent Kobalt entÜberzüge wurde ein ausgesprochener Korrosions- hält und vorzugsweise einen Schwefelgehalt von schutz beobachtet (vgl. Knapp, Trans. Inst. Met. weniger als 0,01 Gewichtsprozent aufweist, einem Finishing, 1958, 35, S. 139 bis 165). In den meisten oberen, an sich bekannten galvanischen Glanznickel-Fällen erwiesen sich diese Beläge jedoch als wertlos, 4° Überzug, der vorzugsweise 3,8 bis 25,4 μ dick ist, als entweder weil das Metall zu rasch korrodierte und Legierungsbestandteil bis 50 Gewichtsprozent Kobalt Blasenbildung oder Abspringen des Überzuges ver- enthält und vorzugsweise einen Schwefelgehalt von ursachte, oder weil das' Metall die dekorative Schicht etwa 0,03 bis 0,3 Gewichtsprozent aufweist, und einer fleckig machte oder verfärbte. _ 0,25 bis 5 μ dicken Nickelzwischenschicht mit bis { Originally, the three-layer coatings were made with a lower layer coating, per se with intermediate layers, which usually consisted of known, low-sulfur electroplated nickel coating, metals other than nickel, but the 35 of preferably 7.6 to 50 µm. is thick when alloy nickel were anodic to. For some of these constituents up to about 25 percent by weight of cobalt coatings, a pronounced corrosion resistance and preferably a sulfur content of protection was observed (cf. Knapp, Trans. Inst. Met. Having less than 0.01 percent by weight, a Finishing, 1958, 35, p . 139 to 165). In most of the above, known galvanic bright nickel cases, however, these coatings turned out to be worthless, 4 ° coating, which is preferably 3.8 to 25.4 μm thick, either because the metal corroded too quickly and an alloy component up to 50 percent by weight Cobalt contains blistering or flaking of the coating and preferably caused a sulfur content, or because the 'metal has the decorative layer about 0.03 to 0.3 percent by weight, and one stained or discolored. _ 0.25 to 5 μ thick nickel intermediate layer with up to {
In den letzten Jahren sind dreischichtige Überzüge 45 25 Gewichtsprozent Kobalt, die etwa 0,025 bis 8 Gehergestellt worden, bei denen jede Schicht aus einer wichtsprozent Arsen, bezogen auf das Gesamtgewicht nickelhaltigen Abscheidung besteht, wobei die Poten- dieser Abscheidung, enthält.In recent years three-layer coatings have been made 45 to 25 percent by weight cobalt, which is about 0.025 to 8 percent been made, in which each layer consists of a weight percent arsenic, based on the total weight nickel-containing deposit exists, the potential of this deposit containing.
tiale der Schichten durch die Menge des zusammen Die dreischichtigen Überzüge nach der Erfindung mit dem Nickel abgeschiedenen Schwefels gesteuert werden vorteilhaft mit einer Zwischenschicht herwerden. 50 gestellt, in der die Arsenkonzentration im Bereich vontiale of the layers by the amount of together The three-layer coatings according to the invention sulfur deposited with the nickel can be controlled advantageously with an intermediate layer. 50, in which the arsenic concentration is in the range of
Diese bekannten Dreischichtenüberzüge bringen etwa 0,25 bis 4 Gewichtsprozent liegt. VorzugsweiseThese known three-layer coatings bring about 0.25 to 4 percent by weight. Preferably
aber gewisse Schwierigkeiten mit sich, weil der Schwefel wird die Arsenkonzentration im Bereich von etwabut certain difficulties with it because the sulfur will be in the range of about the arsenic concentration
als solcher nicht nur Potentialunterschiede in den 0,50 bis 2,5 Gewichtsprozent gehalten,as such, not only kept potential differences in the 0.50 to 2.5 percent by weight,
galvanischen Abscheidungen des Nickels erzeugt, Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich beson-galvanic deposits of nickel generated, The inventive method is particularly suitable
sondern auch andere: physikalische Eigenschaften, 55 ders für Eisen, Stahl, Kupfer, Messing und Aluminium,but also others: physical properties, 55 for iron, steel, copper, brass and aluminum,
wie die Duktilität, den Glanz und den Zusammenhang Zink und Magnesium mit oder ohne Kupfergrund-such as ductility, gloss and the relationship between zinc and magnesium with or without a copper base
des Überzuges, beeinflußt. Zur Einstellung des rieh- schicht.of the coating. For setting the top layer.
tigen Potentials zwischen der Zwischenschicht und der Die nach der Erfindung erhaltenen galvanischen
Oberschicht müssen die Schwefelgehalte beider Verbundüberzüge sind drei- bis viermal wirksamer als
Schichten unter Kontrolle gehalten werden. Es hat 60 diejenigen, bei denen die Zwischenschicht Schwefel
sich jedoch herausgestellt, daß das negative Potential enthält. Die rostfreie Lebensdauer des Verbund übervon
schwefelhaltigem Nickel (und damit seine Korro- zuges kann nach den Ergebnissen des »Corrodkote«-
sionsanfälligkeit) sich nicht linear mit dem Schwefel- und des »CASS«-Korrosionstestes 5 bis 6 Jahre
gehalt ändert, sondern daß sich die Kurve bei Schwefel- betragen. Entsprechende dreischichtige Verbundüberkonzentrationen
im Bereich von etwa 0,2 bis 0,3 Ge- 65 züge, bei denen die Zwischenschicht Schwefel enthält,
wichtsprozent abflacht. Daraus ergibt sich, daß die ergeben bei diesen Korrosionsprüfungen nur eine rost-Schwefelkonzentration
in der Nickelschicht zum freie Lebensdauer von bestenfalls 2 bis 4 Jahren.
Zwecke der Einstellung des Potentials nur in sehr Sowohl der »Corrodkote«- als auch der »CASS«-The galvanic top layer obtained according to the invention must be kept under control, the sulfur contents of both composite coatings are three to four times more effective than layers. It has 60 those in which the intermediate layer is found to contain sulfur but the negative potential. The rust-free service life of the bond over sulphurous nickel (and thus its corrosion, according to the results of the »Corrodkote« - susceptibility to corrosion) does not change linearly with the sulfur and »CASS« corrosion test for 5 to 6 years, but that the curve at sulfur. Corresponding three-layer composite overconcentrations in the range of about 0.2 to 0.3 puffs, in which the intermediate layer contains sulfur, flattens as a percentage by weight. It follows that these corrosion tests only result in a rust-sulfur concentration in the nickel layer for a free service life of at best 2 to 4 years.
Purpose of setting the potential only to a very great extent. Both the »Corrodkote« and the »CASS« -
Test werden in der Technik als beschleunigte Korrosionsprüfungen angewandt.: Eine ausführliche Beschreibung dieser Prüfungen findet sich in der Zeitschrift »Plating«, Bd. 44,1957, S. 763.Tests are used in technology as accelerated corrosion tests. : A detailed description of these tests can be found in the journal "Plating", Vol. 44, 1957, p. 763.
In einigen Fällen gestattet weder der »Corrodkote«- Test noch der »CASS«-Test eine völlig zuverlässige Voraussage der Lebensdauer galvanisierter Teile an Kraftfahrzeugen. Unter Umständen werden galvanisierte Platten nach dem »Corrodkote«-Test als gut und nach dem »CASS«-Test als schlecht bewertet, und bei anderen galvanisierten Platten kann das Umgekehrte der Fall sein. Daher wurden die nachstehend angegebenen Prüfergebnisse, die die Vorteile der Erfindung nachweisen sollen, erhalten, indem die Probeplatten drei- oder viermal hintereinander dem »Corrodkote«-Testverfahren und dann, statt noch öfter durch den »Corrodkote«-Testzyklus geführt zu werden, dem »CASS«-Test unterworfen wurden. In allen Fällen wurden Kontrollplatten zum Vergleich mitgeprüft. Ein typisches Prüfverfahren besteht aus 3 bis 4 »Corrodkotee-Testzyklen mit anschließendemIn some cases neither the »Corrodkote« - The »CASS« test provides a completely reliable prediction of the service life of galvanized parts Motor vehicles. Galvanized panels may pass the Corrodkote test as good and rated poorly in the CASS test, and this can be the case with other galvanized plates The reverse may be the case. Therefore, the test results given below were found showing the advantages to demonstrate the invention, obtained by the test plates three or four times in a row the "Corrodkote" test procedure and then, instead of more often, guided through the "Corrodkote" test cycle have been subjected to the »CASS« test. In all cases control plates were used for comparison also checked. A typical test procedure consists of 3 to 4 »Corrodkotee test cycles followed by
>48stündigem »CASS«-Test.
Der Mechanismus, mittels dessen der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Überzug die
Unterlage gegen Korrosion schützt, wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben.> 48-hour »CASS« test.
The mechanism by which the coating obtained by the process according to the invention protects the substrate against corrosion is described below with reference to the drawing.
F i g. 1 zeigt schematisch eine Dreifachschicht mit einem Korrosionsloch in seinem Anfangsstadium;F i g. Fig. 1 shows schematically a triple layer with a corrosion hole in its initial stage;
F i g. 2 zeigt die gleiche Dreifachscbicht mit dem Korrosionsloch in vorgerücktem Stadium, in dem bereits die Zwischenschicht angegriffen ist;F i g. 2 shows the same triple layer with the corrosion hole in the advanced stage in which the intermediate layer has already been attacked;
F i g. 3 zeigt die gleiche Dreifachschicht, wobei sich das Korrosionsloch nach der Seite hin erweitert hat, die Unterschicht jedoch nicht wesentlich angegriffen ist.F i g. 3 shows the same triple layer, with the corrosion hole widening towards the side has, but the lower class is not significantly affected.
Der Vorteil der Anwendung eines aus drei Schichten bestehenden Verbundüberzuges zum Schutz korrodierbarer Unterlagen ergibt sich aus F i g. 1 bis 3 der Zeichnung. Diese Abbildungen zeigen die fortschreitende Korrosion eines typischen dreischichtigen Überzuges auf einem Grundmetall 6. Wenn sich ein Korrosionsloch 1 in der oberen Nickelschicht 3 bildet, . wie es in F i g. 1 dargestellt ist (was gewöhnlich durch ) eine Pore oder einen sonstigen Fehler in dem dekorativen Überzug 2 aus Chrom bewirkt wird), erweitert sich dieses Loch fortschreitend halbkugelformig. Diese Korrosionsstelle vergrößert sich immer weiter, bis sie die stärker anodische Zwischenschicht 4 erreicht.The advantage of using a three-layer composite coating to protect corrodible substrates is shown in FIG. 1 to 3 of the drawing. These figures show the progressive corrosion of a typical three-layer coating on a base metal 6. When a corrosion hole 1 forms in the upper nickel layer 3,. as shown in FIG. 1 (which is usually caused by ) a pore or some other defect in the decorative coating 2 made of chrome), this hole widens progressively in a hemispherical manner. This corrosion point continues to enlarge until it reaches the more anodic intermediate layer 4.
In F i g. 2 hat das Korrosionsloch bereits die Zwischenschicht 4 angegriffen, hat sich von seiner ursprünglichen halbkugelförmigen zu einer im wesentlichen zylinderförmigen Gestalt erweitert und hat die Zwischenschicht 4 etwas unter der oberen Nickelschicht 3 unterwandert. Da die Unterschicht S edler ist als die beiden oberen Nickelschichten 3 und 4, bleibt die Unterschicht 5 verhältnismäßig frei von Korrosion.In Fig. 2, the corrosion hole has already attacked the intermediate layer 4, has moved away from its original hemispherical expanded to a substantially cylindrical shape and has the Intermediate layer 4 infiltrated somewhat below the upper nickel layer 3. Since the lower class S is nobler is than the two upper nickel layers 3 and 4, the lower layer 5 remains relatively free of Corrosion.
Wenn die Zwischenschicht 4 unter der Oberschicht 3 korrodiert, wird die Zwischenschicht 4 für den korrodierenden Elektrolyten unzugänglicher, und die Gesamtpolarisation nimmt infolge örtlicher Konzentrationsänderungen zu, die den Widerstand des Elektrolyten und andere ohmsche Effekte erhöhen. Daher vermindert sich die Korrosionsgeschwindigkeit der Zwischenschicht 4, und die Oberschicht 3 beginnt wiederum zu korrodieren und legt die Zwischenschicht 4 frei, wodurch wiederum eine anodische Schutzwirkung auf die Oberschicht 3 zustande kommt. Dieses Wechselspiel wiederholt sich dauernd, und dabei wird die Unterschicht 5 auf Kosten des Angriffs der Zwischenschicht 4 und der Oberschicht 3 geschützt. F i g. 3 zeigt einen galvanischen Überzug, bei dem sich das Korrosionsloch erweitert hat, die untere Nickelschicht 5 aber nur sehr wenig angegriffen ist. Die Korrosionsgeschwindigkeit der Unterschicht 5 steht zu derjenigen der Oberschicht 3 und der Zwischenschicht 4 gewöhnlich in einem Verhältnis von weniger als 1:100.If the intermediate layer 4 corrodes under the top layer 3, the intermediate layer 4 becomes for the corrosive electrolyte becomes more inaccessible, and the overall polarization increases as a result of local changes in concentration too, which increase the resistance of the electrolyte and other ohmic effects. Therefore, the rate of corrosion decreases the intermediate layer 4, and the top layer 3 begins to corrode again and lays the intermediate layer 4 free, which in turn creates an anodic protective effect on the top layer 3. This interplay repeats itself over and over again, and the lower layer 5 becomes at the expense of the attack the intermediate layer 4 and the upper layer 3 are protected. F i g. 3 shows a galvanic coating, in which the corrosion hole has widened, but the lower nickel layer 5 is only slightly attacked is. The rate of corrosion of the lower layer 5 corresponds to that of the upper layer 3 and the intermediate layer 4 usually in a ratio of less than 1: 100.
Aus einer vorläufigen Untersuchung der elektrochemischen Eigenschaften von arsenhaltigen Nickelabscheidungen ergibt sich, daß die mit diesen Abscheidungen erhältlichen relativen Potentiale im allgemeinen höher sind als diejenigen, die mit schwefelhaltigen Nickelabscheidungen erzielt werden, und zwar gewöhnlich um mindestens 75 mV höher, gemessen in einer mit Essigsäure auf einen pH-Wert von 3 eingestellten 5°/oigen Natriumchloridlösung. Die Zwischenschicht des dreischichtigen Verbundüberzuges gemäß der Erfindung ist also gegenüber der oberen und der unteren Nickelschicht immer anodisch. Darüber hinaus ergeben sich noch weitere Vorteile.A preliminary study of the electrochemical properties of arsenic-containing nickel deposits shows that the relative potentials obtainable with these deposits are generally higher than those obtained with sulfur-containing nickel deposits, usually at least 75 mV higher when measured in acetic acid a pH of 3 adjusted 5 ° / o solution of sodium chloride. The intermediate layer of the three-layer composite coating according to the invention is therefore always anodic with respect to the upper and lower nickel layers. There are also other advantages.
Zur galvanischen Abscheidung des Nickels können alle üblichen Nickelbäder verwendet werden.All conventional nickel baths can be used for the galvanic deposition of the nickel.
Sobald die erste oder untere Nickelschicht die gewünschte Dicke erreicht hat, wird dem Bad eine Arsenverbindung zugesetzt und eine dünne, arsenhaltige Nickelschicht unmittelbar auf der Oberfläche der ersten oder unteren Nickelschicht abgeschieden.As soon as the first or lower nickel layer has reached the desired thickness, the bath becomes a Arsenic compound added and a thin, arsenic-containing nickel layer directly on the surface the first or lower nickel layer deposited.
Darauf wird unmittelbar galvanisch eine dritte Schicht aus Nickel abgeschieden. Vorzugsweise ist diese Schicht eine glänzende Schicht, um die günstigste Oberfläche für den dekorativen Chromüberzug zu bilden. Die Chromschicht ist vorteilhaft etwa 0,13 bis 5 μ dick. Jede der obengenannten Nickelschichten kann in mehr als einer Verfahrensstufe abgeschieden werden.A third layer of nickel is then deposited immediately by electroplating. Preferably is this layer a glossy layer in order to provide the most favorable surface for the decorative chrome plating form. The chrome layer is advantageously about 0.13 to 5 μm thick. Any of the above nickel layers can be deposited in more than one process stage.
In seiner bevorzugten Form besitzt der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Verbundüberzug eine erste oder untere Schicht aus duktilem, schwefelfreiem Nickel. Dieser bevorzugte Überzug wird aus einem typischen Watts- oder Fluoboratbad abgeschieden, welches einen schwefelfreien Einebner, wie Cumarin u. dgl., enthält. Die vorzugsweise glänzende Oberschicht aus Nickel wird aus einem üblichen Bad unter Verwendung eines Glanzbildners erster Klasse (Schwefel-Sauerstoff-Träger) und eines Glanzbildners zweiter Klasse abgeschieden. Wenn die Oberschicht einen hohen Schwefelgehalt (0,1 bis 0,3 Gewichtsprozent) hat, kann die Unterschicht auch aus einem Bad abgeschieden werden, welches außer dem Glanzbildner erster Klasse (der Schwefel-Sauerstoff-Verbindung) geringe Mengen an einem Glanzbildner zweiter Klasse enthält. Die Bäder, die in der USA.-Patentschrift 3 090 733 als geeignet zur Abscheidung der oberen Nickelschichten für die dort beschriebenen Verbundüberzüge genannt sind, können auch zur Abscheidung der oberen Nickelschicht im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden.In its preferred form, the composite coating obtained by the process according to the invention possesses a first or lower layer of ductile, sulfur-free nickel. This preferred coating is separated from a typical Watts or Fluoboratbad, which a sulfur-free leveler, such as coumarin and the like. The preferably shiny top layer of nickel is made of a conventional bath using a first class brightener (sulfur-oxygen carrier) and one Second class brightener deposited. If the top layer has a high sulfur content (0.1 to 0.3 percent by weight), the underlayer can also be deposited from a bath, which apart from the first class brightener (the sulfur-oxygen compound) small amounts of a brightener second class contains. The baths disclosed in U.S. Patent 3,090,733 as being suitable for deposition of the upper nickel layers are mentioned for the composite coatings described there, can also used for the deposition of the upper nickel layer in the context of the present invention will.
Wenn Kobalt in den Nickelschichten als Legierungsbildner erwünscht ist, können den Bädern in bekannter Weise Kobaltsalze zugesetzt werden. Besonders geeignet sind z. B. die Kobalthalogenide, wie Kobaltchlorid, Kobaltbromid. Kobaltsulfat kann ebenfalls verwendet werden.If cobalt is desired as an alloy former in the nickel layers, the baths in known Way cobalt salts are added. Particularly suitable are, for. B. the cobalt halides, such as cobalt chloride, Cobalt bromide. Cobalt sulfate can also be used.
5 65 6
Galvanische Nickelbäder, die sich besonders in werden, wie z. B. Arsentrichlorid. Zu dieser KlasseElectroplated nickel baths, which are particularly useful in such. B. arsenic trichloride. To this class
Kombination mit diesen Glanzbildnern eignen, sind von Verbindungen gehören allgemein alle Verbindun-Combination with these brighteners are suitable, compounds generally include all compounds
Watts- und Fluoboratbäder mit erhöhtem Nickel- gen, die zu arseniger Säure hydrolysiert werden,Watts and fluoborate baths with increased nickel gene, which are hydrolyzed to arsenic acid,
gehalt. Solche Bäder sind zur Verwendung mit Die Ester der arsenigen Säure, und zwar sowohlsalary. Such baths are for use with the esters of arsenous acid, both
organischen Glanzbildnern allgemein bestimmt; sie 5 vollständig als auch teilweise substituierte Ester,generally intended for organic brighteners; they 5 fully and partially substituted esters,
können bei höheren Stromdichten betrieben werden, können ebenfalls verwendet werden, wenn sie wasser-can be operated at higher current densities, can also be used if they are water-
wie sie für die wirkungsvolle Anwendung der organi- löslich genug sind oder durch Hydrolyse in arsenigeas they are soluble enough for the effective application of the organically or by hydrolysis into arsenic
sehen Glanzbildner zweckmäßig sind. Das bevorzugte Säure oder andere wasserlösliche Verbindungen über-see brighteners are useful. The preferred acid or other water-soluble compounds
Watts-Bad hat einen Gesamtnickelgehalt von 70 bis gehen. Diese Ester entsprechen der allgemeinenWatts bath has a total nickel content of 70 to go. These esters correspond to the general one
115 g/l und enthält 270 bis 450 g Nickelsulf at je Liter, ίο Formel
etwa 20 bis 90 g Nickelchlorid je Liter und etwa
30 bis 40 g Borsäure je Liter als Puffer, während das
bevorzugte Fluoboratbad einen Gesamtnickelgehalt115 g / l and contains 270 to 450 g nickel sulfate per liter, ίο formula
about 20 to 90 g of nickel chloride per liter and about
30 to 40 g boric acid per liter as a buffer, while the
preferred fluoborate bath has a total nickel content
von 75 bis 110 g/l hat und etwa 440 g Nickelfluoborat in der η den Wert 0, 1 oder 2 hat, R ein Wasserstoff-from 75 to 110 g / l and about 440 g of nickel fluorate in which η has the value 0, 1 or 2, R is a hydrogen
sowie etwa 30 g Borsäure je Liter enthält. 15 atom, einen Alkyl-, Aryl-, Alkaryl-, Hydroxyarylrestas well as about 30 g boric acid per liter. 15 atom, an alkyl, aryl, alkaryl, hydroxyaryl radical
Für die Zwecke der Erfindung wird Borsäure als od. dgl. und R1 ein Wasserstoffatom, ein einwertigesFor the purposes of the invention, boric acid is used as the od. The like. And R 1 is a hydrogen atom, a monovalent one
Puffer bevorzugt, um den pH-Wert konstant zu Metallatom oder einen Alkyl-, Aryl- oder Hydroxy-Buffers preferred to keep the pH constant to a metal atom or an alkyl, aryl or hydroxy
halten. Die Bäder können jedoch auch Essigsäure, alkylrest bedeutet, und wobei R1, falls ti den Wert 0keep. The baths can, however, also denote acetic acid, an alkyl radical, and where R 1 , if ti, is 0
Borax (Natriumtetraborat), Ameisensäure, die Fluo- oder 1 hat, auch ein zweiwertiges Metallatom, einenBorax (sodium tetraborate), formic acid that has fluo- or 1, also a divalent metal atom, one
borate und andere als Puffer bekannte Verbindungen 20 Alkylen-, Alkenylen- oder Arylenrest oder einenborate and other compounds known as buffers 20 alkylene, alkenylene or arylene radical or one
enthalten, ohne daß nachteilige Wirkungen auftreten. substituierten zweiwertigen organischen Rest bedeutenincluded without adverse effects. substituted divalent organic radical mean
Als Netzmittel sind die meisten anionischen ober- kann. In diesem Falle ist R1 ein einziger zweiwertiger a Most anionic surfactants are used as wetting agents. In this case, R 1 is a single divalent a
flächenaktiven Mittel brauchbar. Insbesondere können Rest, der die beiden unmittelbar an das Arsenatom "surface-active agents usable. In particular, remainder that the two directly to the arsenic atom can "
Sulfate verwendet werden. gebundenen Sauerstoffatome überbrückt.Sulphates can be used. bonded oxygen atoms bridged.
Ausgezeichnete Niederschläge werden auch aus 25 Beispiele für besondere Verbindungen der obigenExcellent precipitates are also made from 25 examples of particular compounds of the above
Bädern ohne Netzmittel erhalten, sofern sie nur frei Formel sind die Trialkylester der arsenigen Säure, wieBaths are obtained without wetting agents, provided they are only free formula the trialkyl esters of arsenous acid, such as
von wasserunlöslichen und hydrophoben Stoffen sind. die Trimethyl-, Triäthyl-, Triisopropylderivate, dieof water-insoluble and hydrophobic substances. the trimethyl, triethyl, triisopropyl derivatives, the
Die Herstellung der galvanischen Arsen-Nickel- Triarylester der arsenigen Säure, wie die Triphenyl-The production of the galvanic arsenic-nickel triaryl esters of arsenic acid, such as the triphenyl
Bäder erfolgt vorteilhaft durch bloßen Zusatz von ester, die gemischten Alkyl- und Aryltriester derBaths are advantageously carried out by the mere addition of ester, the mixed alkyl and aryl triesters
etwa 0,5 bis 8,0, vorzugsweise 0,5 bis etwa 5 g/l einer 3° arsenigen Säure, wie Äthylphenylenarsenit, die orga-about 0.5 to 8.0, preferably 0.5 to about 5 g / l of a 3 ° arsenic acid, such as ethylphenylene arsenite, the organic
Arsen liefernden Verbindung zu einem der oben für nisch substituierten arsenigen Säuren, wie bis-(phenyl)-Arsenic-supplying compound to one of the above nisch substituted arsenic acids, such as bis- (phenyl) -
die Nickelabscheidung angegebenen Bäder. Die Men- arsenige Säure, hydroxyphenyl-phenyl-arsenige Säure,the baths specified for nickel deposition. The men-arsenic acid, hydroxyphenyl-phenyl-arsenic acid,
gen der jeweiligen Arsenverbindung, die erforderlich äthylphenyl-arsenige Säure u. dgl., und die Diester,the respective arsenic compound, the required ethylphenyl arsenic acid and the like, and the diesters,
sind, um die gewünschte Menge Arsen in die Nickel- bei denen ein Kohlenwasserstoffrest unmittelbar anare to add the desired amount of arsenic to the nickel where a hydrocarbon residue is immediate
abscheidung einzuführen, variieren je nach der Ver- 35 das Arsenatom gebunden ist, wie z. B. Dibutoxy-Deposition vary depending on the type of compound the arsenic atom is bound to, e.g. B. Dibutoxy-
bindung und natürlich auch mit der Temperatur des phenylarsin.bond and of course with the temperature of the phenylarsine.
Bades und der Kathodenstromdichte. Ferner sind viele Im allgemeinen besitzen diese organischen Derivate
Arsenverbindungen, die zur Einführung von Arsen in nur eine beschränkte Löslichkeit in Wasser und bieten
die Nickelabscheidung verwendet werden können, daher keinen Vorteil gegenüber der sehr wasserlösnicht
sehr wasserlöslich, wodurch die Menge, in der 40 liehen arsenigen Säure und den Metallarseniten.
diese Verbindungen angewandt werden können, be- Gute Korrosionsergebnisse werden auch mit Verschränkt
wird. bundüberzügen erzielt, die aus Verbindungen des f ünf-Bades and the cathode current density. In general, these organic derivatives have arsenic compounds, which can be used to introduce arsenic in only a limited solubility in water and offer nickel deposition, therefore no advantage over the very water-soluble not very water-soluble, thus reducing the amount in which 40 borrowed arsenic Acid and the metal arsenites.
These compounds can be applied, but good corrosion results are also achieved with entanglement. obtained from the five-
Vorzugsweise liegt die Arbeitstemperatur eines wertigen Arsens hergestellt wurden. AllylarsonsäurePreferably the working temperature of a valuable arsenic is produced. Allylarsonic acid
typischen Bades (Watts-Bad) im Bereich von etwa liefert besonders gute Ergebnisse, die in vielen Fällen \ typical bath (Watts bath) in the range of about delivers particularly good results, which in many cases \
54 bis 66°C. Dieser Bereich ist aber nicht kritisch; 45 ebenso gut sind wie diejenigen, die mit Natriumarsenit54 to 66 ° C. However, this area is not critical; 45 are as good as those made with sodium arsenite
gute galvanische Niederschläge können auch noch bei erhalten werden.good galvanic deposits can also still be obtained at.
Temperaturen von nur 10° C oder weniger oder bei Als Arsen liefernde Verbindungen können mit Vorhöheren Temperaturen von beispielsweise 82° C oder teil auch Phenylarsonsäure und Benzylarsonsäure versogar beim Siedepunkt des Elektrolyten erhalten wendet werden. Auch organische Arsenverbindungen, werden. 5° die eine Dreifachbindung enthalten, wie Propargyl-Temperatures of only 10 ° C or less or compounds that produce arsenic can be mixed with higher Temperatures of 82 ° C, for example, or sometimes phenylarsonic acid and benzylarsonic acid are also possible at the boiling point of the electrolyte obtained. Also organic arsenic compounds, will. 5 ° that contain a triple bond, such as propargylic
Die Arbeitsstromdichte an der Kathode hängt auch arsonsäure und Butinarsonsäure, können verwendetThe working current density at the cathode also depends on arsonic acid and butinarsonic acid, can be used
von der Arbeitsstromdichte für das jeweils gewählte, werden.of the working current density for the chosen one.
arsenfreie Bad ab. Wenn man mit einem Watts-Bad Nach einer weiteren Ausführungsform der ErfindungArsenic-free bath. When using a Watts bath According to a further embodiment of the invention
arbeitet, werden Stromdichten im Bereich von 1,1 bis wird eine Schwefel-Sauerstoff-Verbindung oder einworks, current densities are in the range from 1.1 to becomes a sulfur-oxygen compound or a
5,4 A 'dm2 bevorzugt. 55 Glanzbildner erster Klasse in geringen Mengen dem5.4 A 'dm 2 preferred. 55 First class brightener in small quantities
Aus sauren Nickelbädern werden die arsenhaltigen arsenhaltigen Bad zugesetzt. Vorzugsweise liegt dasFrom acidic nickel baths, the arsenic-containing baths are added. Preferably that is
Nickelabscheidungen vorteilhaft bei niedrigeren pH- Arsen in dem Bad als Arsenition oder in einer FormNickel deposits are advantageous at lower pH arsenic in the bath than arsenic ion or in some form
Werten erzeugt. Der pH-Wert soll allgemein im Bereich vor, die Ionen liefert, welche dreiwertiges Arsen ent-Values generated. The pH value should generally be in the range that supplies ions that contain trivalent arsenic.
von 1,5 bis 5 und vorzugsweise im Bereich von 2 bis 4 halten. Die Schwefel-Sauerstoff-Verbindung erzeugtfrom 1.5 to 5 and preferably in the range from 2 to 4. The sulfur-oxygen bond is created
liegen. 60 überraschenderweise je nach der Menge des in demlie. 60 surprisingly depending on the amount of in that
Als Arsenverbindungen werden für die wirksamste Niederschlag enthaltenen Arsens halbglänzende bis Bildung der arsenhaltigen Zwischenschichten die- graue Abscheidungen, während ohne den Schwefeljenigen Verbindungen verwendet, die dem Bad Sauerstoff-Träger bei ähnlichen Arsenkonzentrationen Arsenitionen liefern, wie Arsentrioxyd, arsenige Säure, dunkle bis schwarze Abscheidungen erhalten werden, die Alkaliarsenite, Nickelarsenit, Kobaltarsenit und 65 Die zur Vermeidung des Schwarzwerdens der Abverdünnte, säurelösliche Erdalkaliarsenite, wie CaI- scheidung geeigneten Konzentrationen des Schwefelciumarsenit und Strontiumarsenit. Auch hydrolysier- Sauerstoff-Trägers sind im allgemeinen die gleichen bare Arsenverbindungen können mit Vorteil verwendet wie in arsenfreien Bädern. Wirksame KonzentrationenAs arsenic compounds are contained arsenic semi-glossy up for the most effective precipitation Formation of the arsenic-containing intermediate layers - the gray deposits, while those without the sulfur Compounds used that oxygenate the bath at similar arsenic concentrations Arsenic ions provide, such as arsenic trioxide, arsenic acid, dark to black deposits are obtained, the alkali arsenite, nickel arsenite, cobalt arsenite and 65 Die to avoid the blackening of the thinned, acid-soluble alkaline earth arsenites, such as calcium separating suitable concentrations of calcium sulphurous arsenite and strontium arsenite. Also, hydrolyzing oxygen carriers are generally the same Bare arsenic compounds can be used with advantage as in arsenic-free baths. Effective concentrations
ϊ 496 823ϊ 496 823
der Schwefel-Sauerstoff-Verbindung sind etwa 0,5 bis 2 g/l; man kann jedoch auch Konzentrationen außerhalb dieses Bereiches anwenden.the sulfur-oxygen compound is about 0.5 to 2 g / l; However, one can also use concentrations outside apply this area.
Es wurde gefunden, daß verhältnismäßig geringe Mengen Schwefel in die Abscheidung eingelagert werden, und zwar eine viel geringere Menge, als sie bei Verwendung eines Hochglanz-Nickel-Bades in dieIt has been found that relatively small amounts of sulfur are incorporated into the deposit in a much smaller amount than when using a high-gloss nickel bath in the
Abscheidung eingelagert wird, welches einen Glanzbildner zweiter Klasse enthält.Deposition is stored, which contains a brightener of the second class.
In der nachstehenden Tabelle A sind besondereIn Table A below are particular ones
Badzusammsnsetzungen angegeben, die sich zur Ab-Bath compositions specified, which can be used for
5 scheidung der Unterschicht bei der Herstellung der5 separation of the underlayer in the manufacture of the
dreischichtigen galvanischen Überzüge gemäß der Erfindung eignen.three-layer galvanic coatings according to the invention are suitable.
g/las a buffer
g / l
WertpH
value
In der folgenden Tabelle B sind besondere Badzusammensetzungen angegeben, die zur Abscheidung dsr Oberschicht bei der Herstellung der dreischichtigen galvanischen Überzüge gemäß der Erfindung verwendet werden können.In the following table B special bath compositions are given which are used for the deposition of the top layer can be used in the manufacture of the three-layer galvanic coatings according to the invention can.
als Puffer
g/lBoric acid
as a buffer
g / l
WertpH
value
Sauerstoffverbindung, g/lOrganic sulfur
Oxygen compound, g / l
Unter Verwendung des Bades 2 a der Tabelle Ä wird eine 11,4 μ dicke Nickelschicht auf Stahlplatten abgeschieden. Die beschichteten Platten werden mit Wasser gespült, worauf eine 3,3 μ dicke Nickelschicht bei einer Stromdichte von 4,3 A/dm2, einer Temperatur von 60° C und einem pH-Wert von 4,0 aus dem folgenden Bad abgeschieden wird:Using the bath 2a of Table A, a 11.4 μ thick layer of nickel is deposited on steel plates. The coated plates are rinsed with water, whereupon a 3.3 μ thick nickel layer is deposited from the following bath at a current density of 4.3 A / dm 2 , a temperature of 60 ° C and a pH value of 4.0:
BestandteileComponents
Mengenamounts
NiSO4-OH2O 300g/lNiSO 4 -OH 2 O 300g / l
NiCl2 -6H2O. 45 g/lNiCl 2 -6H 2 O. 45 g / l
H3BO4 ...Λ.....: : 41 g/lH 3 BO 4 ... Λ .....:: 41 g / l
NaAsO2 , lg/1NaAsO 2 , lg / 1
Netzmittel 3 ml/1Wetting agent 3 ml / 1
Die Menge des Arsens in der Abscheidung beträgt 2,0 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gewichtsmenge der Zwischenschicht. aoThe amount of arsenic in the deposit is 2.0 percent by weight based on the amount by weight the intermediate layer. ao
Die Platte wird wiederum gespült, worauf eine 14 μ dicke Oberschicht aus glänzendem Nickel aus dem Bad 4b der Tabelle B abgeschieden wird.The plate is rinsed again, whereupon a 14 μ thick top layer of shiny nickel from the Bath 4b of Table B is deposited.
Nach nochmaligem Spülen wird galvanisch eine 0,25 bis 0,3 μ dicke Chromschicht aufgebracht.After rinsing again, a chrome layer 0.25 to 0.3 μ thick is applied by electroplating.
Beispiele 2 bis 8Examples 2 to 8
Unter den Bedingungen und unter Verwendung der Bäder gemäß Beispiel 1 wird eine Reihe von Stahlplatten mit je drei Nickelschichten und einer Chromschicht überzogen. Die Dicke der einzelnen Schichten · ergibt sich aus Tabelle I. Die Menge des Arsens in der Zwischenschicht beträgt in allen Fällen etwa 2,0 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Zwischenschicht.Under the conditions and using the baths according to Example 1, a series of steel plates coated with three layers of nickel and one layer of chrome. The thickness of the individual layers is shown in Table I. The amount of arsenic in the intermediate layer is approximately in all cases 2.0 percent by weight based on the weight of the intermediate layer.
3535
ZwischenschichtLayer thickness, μ
Intermediate layer
Mit den gleichen Bädern und unter den gleichen Bedingungen wird eine andere Reihe von Stahlplatten beschichtet,, wobei jedoch das Natriumarsenit in dem zur Erzeugung der Zwischenschicht verwendeten Bad durch 1,27 g Allylarsonsäure je Liter ersetzt wird. Die Dicke der einzelnen Schichten ergibt sich aus Tabelle II. Die Menge des Arsens in der Zwischenschicht beträgt in beiden Fällen 2 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht der Zwischenschicht.With the same baths and under the same conditions, a different set of steel plates is made coated ,, but with the sodium arsenite in the bath used to create the intermediate layer is replaced by 1.27 g of allylarsonic acid per liter. The thickness of the individual layers is shown in Table II. The amount of arsenic in the intermediate layer is 2 percent by weight, based on that in both cases Weight of the intermediate layer.
Testes und 48 Stunden den Bedingungen des»CASS«- Testes ausgesetzt..Test and exposed to the conditions of the »CASS« test for 48 hours.
Dabei bleiben die Platten gemäß Beispiel 1 bis 8 praktisch unangegriffen und zeigen keine Rostflecke.The plates according to Examples 1 to 8 remain practically unaffected and show no rust stains.
Zu Vergleichszwecken wird das gleiche Bad unter den gleichen Bedingungen zur Beschichtung einer weiteren Reihe von Stahlplatten verwendet, wobei das zur Erzeugung der Zwischenschicht dienende Bad wechselnde Mengen an Natriumbenzolsulfinat enthält. Die Dicke der Nickelschichten für jede Platte und die Mengen an Natriumbenzolsulfinat in dem Bad ergeben sich aus der folgenden Tabelle.For comparison purposes, the same bath under the same conditions is used to coat one Another series of steel plates used, the the bath used to produce the intermediate layer contains varying amounts of sodium benzene sulfinate. The thickness of the nickel layers for each plate and the amounts of sodium benzene sulfinate in the Bad result from the following table.
Tabelle ΠΙTable ΠΙ
gnielxiei-
gniel
In Tabelle IV finden sich die Ergebnisse der mit den Platten gemäß Tabelle III durchgeführten Korrosionsprüfungen. Table IV shows the results of the corrosion tests carried out on the plates according to Table III.
Anzahl der Rostflecke nach der angegebenen Zahl
von »Corrodkote«-Testzyklen*)Number of rust spots after the specified number
of »Corrodkote« test cycles *)
ZwischenschichtLayer thickness, μ
Intermediate layer
13,711.9
13.7
3,053.8
3.05
11,712.2
11.7
87th
8th
Je drei gemäß Beispiel 1 bis 8 beschichtete Platten werden 80 Stunden den Bedingungen des »Corrodkote«-
*) Jeder Testzyklus dauert 20 Stunden.
**) 48 Stunden.In each case three plates coated according to Examples 1 to 8 are subjected to the "Corrodkote" conditions for 80 hours - *) Each test cycle lasts 20 hours.
**) 48 hours.
Unter Verwendung des im Beispiel 1 beschriebenen Bades mit einem Zusatz von 1 g Saccharin je Liter werden Platten gemäß Beispiel 1 beschichtet. Die Konzentration an Natriumarsenit (NaAsO2) in dem Bad wird auf 0,5 bis 3,0 g/l eingestellt, wobei die Konzentration in jedem folgenden Bad um 0,5 g/l höher ist als in dem vorhergehenden. Die aus diesen Bädern erzeugten Nickelabscheidungen sind halbglänzend bis metallisch grau. Die Korrosionsbeständigkeit sämtlicher Verbundüberzüge ist derjenigen derUsing the bath described in Example 1 with an addition of 1 g of saccharine per liter, plates are coated according to Example 1. The concentration of sodium arsenite (NaAsO 2 ) in the bath is adjusted to 0.5 to 3.0 g / l, the concentration in each subsequent bath being 0.5 g / l higher than in the previous one. The nickel deposits produced from these baths are semi-glossy to metallic gray. The corrosion resistance of all composite coatings is that of
nach Beispiel 1 bis 8 hergestellten Überzüge vergleichbar. Die halbglänzenden und metallisch grauen Abscheidungen stehen in deutlichem Gegensatz zu den schwarzen Abscheidungen, die aus Bädern erhalten werden, die kein Saccharin enthalten, wenn die Menge des Natriumarsenits in dem Bad 2,5 g/l übersteigt.Coatings produced according to Example 1 to 8 are comparable. The semi-glossy and metallic gray deposits are in marked contrast to the black deposits obtained from baths containing no saccharin if the amount of sodium arsenite in the bath exceeds 2.5 g / l.
Beispiele für mehrschichtige Überzüge gemäß der Erfindung sind außer den bereits beschriebenen diejenigen, die (1) eine schwefelfreie Unterschicht und eine schwefelfreie Oberschicht, (2) eine glänzende Unterschicht und eine glänzende Oberschicht und (3) eine schwefelhaltige Unterschicht und eine schwefelhaltige Oberschicht aufweisen. Es können also gemäß der Erfindung mehrschichtige Überzüge hergestellt werden, bei denen die Unterschicht bis etwa 0,15 Gewichtsprozent oder im Mittel 0,15 Gewichtsprozent Schwefel und die Oberschicht bis etwa 0,4 Gewichtsprozent Schwefel enthält. Es lassen sich auch größere Schwefelmengen in den Nickelabscheidungen erzielen. Es ergibt sich jedoch kein weiterer Vorteil aus der ; Anwendung größerer Schwefelmengen (>l,0 Gewichtsprozent). Examples of multilayer coatings according to the invention are, besides those already described, those the (1) a sulfur-free undercoat and a sulfur-free topcoat, (2) a glossy one Undercoat and a glossy overcoat; and (3) a sulfur-containing undercoat and a sulfur-containing one Have upper class. Multi-layer coatings can therefore be produced according to the invention in which the sub-layer up to about 0.15 percent by weight or 0.15 percent by weight on average Sulfur and the top layer contains up to about 0.4 weight percent sulfur. It can also be larger Achieve sulfur levels in the nickel deposits. However, there is no further benefit from the; Use of larger amounts of sulfur (> 1.0 percent by weight).
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