DE1496913B2

DE1496913B2 - Bad und verfahren zum galvanischen abscheiden von zinn-wismut-legierungen

Info

Publication number: DE1496913B2
Application number: DE19651496913
Authority: DE
Inventors: Ronald Grosse Point Woods Mich. Dow (V.StA.)
Original assignee: M&T Chemicals Inc
Current assignee: M&T Chemicals Inc
Priority date: 1964-07-10
Filing date: 1965-07-09
Publication date: 1973-03-22
Also published as: GB1051927A; DE1496913A1; NL151448B; ES315147A1; SE306863B; NL6508910A; US3522155A; DE1496913C3

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Bad und ein Verfahren zum galvanischen Abscheiden von Zinn-Wismut-Legierungen.

Es ist bekannt, daß metallisches Zinn auf elektrolytischem Wege auf der Oberfläche von verschiedenen Grundmetallen, wie Eisen, Stahl, Messing, Bronze, Kupfer usw. abgeschieden werden kann. Produkte mit einer solchen galvanischen Abscheidung von Zinn finden weitgehende Anwendung wegen ihrer günstigen Eigenschaften, die sich aus der ausgezeichneten Beständigkeit von Zinn gegenüber Oxydation und/oder der Fähigkeit des Zinns ergeben, als Gleitmittel beispielsweise bei Gewinden zu dienen. Pro- so dukte, welche mit einem solchen Zinnbelag versehen sind, haben sich unter normalen Gebrauchs- und/oder der Lagerungsbedingungen als befriedigend erwiesen. Wenn diese Gegenstände bei Raumtemperaturen, d. h. solchen von 18°C oder darüber gehalten werden, so behält das auf elektrolytischem Wege abgeschiedene Zinn seine günstigen Eigenschaften einschließlich der Schmierfähigkeit über unbestimmt lange Zeiträume bei. Es ist jedoch bekannt, daß das Zinn bei Temperaturen unter 18° C und insbesondere, wenn diese niedrigen Temperaturen längere Zeit bestehen bleiben, leicht einem Befall an Zinnpest unterliegt.

Die Bildung der Zinnpest kann zunächst durch die Entwicklung eines dunklen Schimmers auf einer zunächst glänzenden Oberfläche festgestellt werden. Wenn der betreffende Gegenstand längere Zeit bei Temperaturen unter 18°C gehalten wird, so zeigt sich, daß durch die Zinnpest ein feines, nichthaftendes Pulver gebildet wird, und die Oberfläche nimmt stellenweise ein Aussehen an, daß einer Korrosion ähnelt. Dieses lose Zinnpulver fällt von der Oberfläche des Grundmetalls ab, so daß das Grundmetall seinen Schutz verliert. Wenn dies eintritt, so nimmt der betreffende Gegenstand ein wenig ansprechendes Aussehen an, verliert seine Schmierfähigkeit und unterliegt der Korrosion.

Es hat sich nunmehr gezeigt, daß die Entwicklung einer Zinnpest bei galvanischen Zinnabscheidungen verhindert werden kann, wenn man an Stelle von reinem Zinn eine Zinn-Wismut-Legierung abscheidet.

So wird gemäß der Erfindung ein Bad zum galvanischen Abscheiden einer Zinn-Wismut-Legierung vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es ein Alkalimetallstannat, freies Alkalimetallhydroxid und Alkalimetallbismutat enthält.

Grundmetalle, welche mit dem erfindungsgemäßen Bad plattiert werden können, sind z. B. Eisen, Stahl, Messing, Bronze, Kupfer usw. Die Erfindung ist besonders brauchbar zur Abscheidung einer Zinn enthaltenden Plattierung auf den Gewinden von Rohren oder Kupplungen oder zum Abscheiden einer Zinn enthaltenden Legierung auf der Oberfläche von Kupferdrähten. Das bevorzugte Grundmetall, in Verbindung mit dem der Erfindungsgegenstand angewendet wird, ist Walzstahl.

Die Bäder, welche beim Verfahren gemäß der Erfindung angewendet werden, enthalten als Alkalimetallstannat Natriumstannat oder vorzugsweise Kaliumstannat.

Die wäßrigen Bäder können Alkalimetallstannat in Mengen von 10 bis 300 g/I, vorzugsweise 50 bis 200 g/l und insbesondere 150 g/l enthalten. Wenn Kaliumstannat zur Herstellung des Bades verwendet wird, so enthält dieses etwa 375 g Kaliumstannat pro Liter.

Den Bädern wird 5 bis 35, vorzugsweise 15 bis 25 und insbesondere 20 g Alkalimetallhydroxid, vorzugsweise Kaliumhydroxid, pro Liter zugesetzt.

Ein wesentliches Merkmal der neuen wäßrigen Bäder gemäß der Erfindung besteht darin, daß sie ein Alkalimetallbismutat, vorzugsweise Natriumbismutat oder Kaliumbismutat enthalten. Natriumbismutat ist das am leichtesten erhältliche Alkalibismutat und wird daher bevorzugt angewendet.

Dem erfindungsgemäßen Bad kann Wismutmetall in Form von Alkalimetallbismutat in einer Menge von 0,05 bis 1, vorzugsweise 0,2 bis 0,75, beispielsweise 0,6 g/l zugesetzt werden.

Die Bäder gemäß der Erfindung können also folgende Zusammensetzung in der Lösung besitzen.

Bestandteil

weit Konzentration in g pro Liter

I eng I bevorzugt

Zinnmetall (als Alkalimetallstannat)

Freies Alkalimetallhydroxid

Wismutmetall (als Alkalimetallbismutat)

10 bis 5 bis 0,05 bis 1,0 50 bis 200
15 bis 25
0,2 bis 0,75

150
20
0,6

Wenn die bevorzugten Komponenten der Erfindung angewendet werden, so können diese in folgenden Mengen vorliegen:

Bestandteil

weit

Konzentration in g pro Liter

I eng I bevorzugt

Kaliumstannat .
Kaliumhydroxyd
Natriumbismutat

25 bis 750
5 bis 35
0,06 bis 1,4

200 bis 500
15 bis 25
0,25 bis 1,0

375
20
0,75

Die galvanische Abscheidung von Zinn-Wismut-Legierungen aus einem so hergestellten Bad kann unter Anwendung entweder einer löslichen oder einer unlöslichen Anode erfolgen. Wenn mit einer unlöslichen Anode gearbeitet wird, so kann diese aus Stahl, vorzugsweise nichtrostendem Stahl bestehen. Wenn mit löslichen Anoden gearbeitet wird, so kann die lösliche Anode aus Zinn, vorzugsweise handelsüblichem Zinnmetall oder einer Hochleistungszinnlegierung bestehen, welche geringe Mengen anderer Metalle, wie Aluminium, enthalten kann.

Die galvanische Abscheidung eines Zinniederschlages wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 60° C bis zum Siedepunkt, beispielsweise 105° C und vorzugsweise bei etwa 95° C durchgeführt.

Die Abscheidung erfolgt mit einer Kathodenstromdichte von etwa 1 bis 40 A/dm², vorzugsweise mit 8 A/dm².

Das Auftreten einer Zinnpestgefahr an den gemäß der Erfindung hergestellten Abscheidungen wird dadurch vermieden werden, daß die Zinnabscheidung 0,1 bis 0,6, beispielsweise 0,2 Gewichtsprozent Wismut, enthält. Es wurde gefunden, daß bei der Herstellung einer Abscheidung einer Zinn-Wismut-Legierung mit einem Wismutgehalt innerhalb des angegebenen Bereiches ein brauchbares Produkt hergestellt werden kann, das sich durch ein Minimum des Auftretens an Zinnpest auszeichnet.

Die Erfindung ist in dem folgenden Beispiel näher erläutert. Die Teile sind Gewichtsteile, wenn nichts anderes vermerkt ist.

Beispiel

3 1 eines Plattierungsbades zur Abscheidung einer Zinn-Wismut-Legierung wurden hergestellt, und diese enthielt 0,75 g/l Natriumbismutat (0,6 g/l Bi), 22,5 g/l Kaliumhydroxid und 150 g/l Zinnmetall, zugesetzt als Kaliumstannat. Das Bad wurde auf einer Temperatur von 88⁰C gehalten, und in ihm wurden Stahlplatten mit einer Kathodenstromdichte von 6,45 A/dm² etwa 1 Stunde lang plattiert, wonach sich auf den Platten eine Zinn-Wismut-Legierung in einer Stärke von etwa 0,05 mm abgeschieden hatte. Die erhaltenen Platten wurden gespült und getrocknet und mit grauem Zinn geimpft, indem eine kleine Menge von pulverisiertem grauem Zinn (Zinnpest) darauf aufgebracht und die Platten 6 Wochen lang bei einer Temperatur zwischen —15 und -18⁰C gelagert wurden. Nach Ablauf dieser Zeit hatte sich auf dem Niederschlag kein graues Zinn oder Zinnpest entwickelt. Der gleichen Behandlung wurden verzinnte Platten ausgesetzt, die aus ähnlichen Bädern hergestellt wurden, welche jedoch kein Natriumbismutat enthielten, und es wurde festgestellt, daß sich auf ihnen ein grauer Zinnbelag in schädlichen Mengen schon bei einer Lagerung von 24 Stunden unter den gleichen Bedingungen entwickelt hatte.

Aus diesem Beispiel ist zu entnehmen, daß gemäß dem Verfahren der Erfindung hergestellte Gegenstände hinsichtlich der Entwicklung von Zinnpest wesentlich solchen überlegen sind, die in der üblichen Weise mit einer Zinnschicht versehen worden sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Bad zum galvanischen Abscheiden einer Zinn-Wismut-Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Alkalimetallstannat, freies Alkalimetallhydroxid und Alkalimetallbismutat enthält.

2. Bad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es Kaliumstannat enthält.

3. Bad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es Natriumbismutat enthält.

4. Bad nach einem' der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es 10 bis 300 g/l Zinn in Form von Alkalimetallstannat, 5 bis 35 g/l Alkalimetallhydroxid und 0,05 bis 1,0 g/l Alkalimetallbismutat enthält.

5. Verfahren zur galvanischen Abscheidung einer Zinn-Wismut-Legierung unter Verwendung eines der Bäder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidung bei einer Temperatur im Bereich von 60 bis 105⁰C, vorzugsweise bei 95⁰C und bei einer Kathodenstromdichte von 1 bis 40 A/dm², vorzugsweise 8 A/dm², ausgeführt wird.