DE1521200B2 - Stromloses, wäßriges Nickelbad - Google Patents

Description

3 4

einem pH-Wert von mindestens 8,5 enthält und sich Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beivorzugsweise zum Aufbringen eines Nickelüberzuges spiele weiter veranschaulicht, auf Kunststoffgegenstände eignet. Dieses Nickelbad . ist dadurch gekennzeichnet, daß es je 3,791 Bad- . Beispiel 1 flüssigkeit, 46,06 bis 184,27 g Nickelsulfat, 113,4 bis 5 Das Anfangsbad zur Aufbringung eines Nickel-453.6 g Nickelchlorid, 113,4 bis 680,4 g Natrium- Überzuges auf Kunststoff-Gegenstände wird in einer hypophosphit und ein Stabilisierungsmittel enthält. Menge von 1141 zubereitet. Dieses Anfangsbad hat

Das erfindungsgemäße Nickelbad ermöglicht im folgende Zusammensetzung:

Gegensatz zu bekannten Nickelbädern das Auftragen . Wasser 85 191

eines Nickelüberzuges bei Raumtemperatur, so daß io NickelsulfaY " 2 764'l8 e

auch keine besonderen Anforderungen an die Be- _Nickelchlorid YYYYYYYYYYY 6 SO^- g

halter fur das Vernickelungsbad gestellt werden _{Natriumcitrat 16 3}i₅,₁₈J

müssen, wsie beiJioheren Temperaturen notwendig Ammoniumchlorid :.. 11 482,- g

sind. Trotz des Arbeitern bei Raumtemperatur lassen Natriumhypophosphit 10 206,- g

5l^ch, ^m!i ™^e eines erfindungsgemaßen Nickelbads x₅ Na^^^^¹. 9600ccm

Nickeluberzuge mit gleichmaßiger Dicke abscheiden,

während bei bekannten Bädern, die zudem bei höherer Das Ammoniumhydroxyd ist in einer Menge vorTemperatur arbeiten, stundenlanges Eintauchen er- handen, die ausreicht, um den pH-Wert der Lösung forderlich ist, bis die gewünschte Metalldicke erreicht auf wenigstens 8,5 zu bringen wird. 2o

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Nickel- Beispiel2

bades wird zu Beginn des Vorgangs der Nickelab- Ej_{n an}deres Bad mit Anfangszusammensetzung

scheidung ein Bad mit Anfangszusammensetzung her- _gemäß der Erfindung, mit dem vorteilhafte Resultate

gestellt. Während des Überziehens der Gegenstände _erzi_ei_{t wur}den, enthält folgende Bestandteile pro

ändert sich die Zusammensetzung des Bades, und in 25 3 79 l der Lösung:

diesem Stadium wird das Bad als Bad mit Betriebszu- ' «r

sammensetzung bezeichnet. Das Bad mit Betriebszu- xrifT \r " · · ~,841

sammensetzung wird durch Zugabe einer Auf frisch- Nickelsulfat *■* S

lösung im Hinblick auf Volumen und Mengenverhält- Nickelchlorid 113,4 g

nis der Bestandteile wieder auf die Anfangszusammen- 30 Natriumcitrat .. ?„?'L^g

Setzung gebracht. Amrnonmmchlorid 191,36 g

Ein erfindungsgemäßes Nickelbad enthält: Nickel- Natriumhypophosphit 113,4 g

sulfat, Nickelchlorid, ein Reduktionsmittel zur Re- Ammomumhydroxyd .. 160 ecm

duktion der Nickelionen, ein Mittel zum Stabilisieren Beist>iel3

des Bades und zur Kontrolle der Arbeitsgeschwindig- 35

keit des Reduktionsmittels und Wasser. Ein anderes erfindungsgemäßes Bad hat folgende

. Das Nickelsulfat und das Nickelchlorid können im Ausgangszusammensetzung:

Verhältnis von ungefähr 3 : 8 und in einem Anteil von Wasser 2,841

46,06 bis 184,27 g Nickelsulfat und 113,4 bis 453,6 g Nickelsulfat 184,27 g

Nickelchlorid pro 3,79 1 des Bades vorhanden sein, 4° Nickelchlorid 453,6 g

.aber die bevorzugten Mengen sind 92,14 g Nickelsulf at Natriumcitrat 1091,2 g

und 226,8 g Nickelchlorid. . Ammoniumchlorid 765,4 g

Das Reduktionsmittel kann irgendein Hypophosphit Natriumhypophosphit 680,4 g

sein, ist aber vorzugsweise Natriumhypophosphit, weil Ammoniumhydroxyd 640 ecm

es leicht erhältlich und verhältnismäßig billig ist. Das 45 ■ . . _:

Natriumhypophosphit ist in einem Anteil von 113,4 Beispiel4 . _:

bis 680,4 g pro 3,791 der Lösung vorhanden, Vorzugs- _{Der Men}g_{enbereich der} Bestandteile, aus denen das

weise in einem Anteil von 340 2 g pro 3,791. . erfindungsgemäße Bad zusammengesetzt ist, kann

_a Das Stabilisierungsmittel kann irgendeines einer beispielsweise wie folgt angegeben werden: Anzahl von solchen Mitteln sein, jedoch werden Na- 50

triumcitrat und Ammoniumchlorid bevorzugt. Diese Wasser ,. 2,841

Stabilisierungsmittel werden vorteilhafterweise in dem Nickelsulfat 46,06 bis 184,27 g

erfindungsgemäßen alkalischen Nickelbad verwendet. Nickelchlorid 113,4 bis 453,6 g

Das Natriumcitrat und das Ammoniumchlorid sind Natriumcitrat 272,8 bis 1091,2 g

in ungefähr gleichen Anteilen vorhanden, jedoch be- 55 Ammoniumchlond ........ 191,36 bis 765,4 g

trägt das Verhältnis vorzugsweise 19:13. Die Mengen Natriumhypophosphit 113,4 bis 680,4 g

liegen in einem Bereich von 272,8 bis 1091,2 g Na- . Ammoniumhydroxyd .160 bis 640 ecm

triumcitrat und 191,36 bis 765,4 g Ammoniumchlond _n . , „ .. ...

pro 3,791 der Lösung. Regenerier-oder Erganzungslosung

Das Bad ist alkalisch und wird bei einem pH-Wert 60 Während der Verwendung des Bades werden die von wenigstens 8,5 gehalten. Das Bad kann auf diesen Bestandteile verbraucht. Das Nickel wird auf den pH-Wert durch Zugabe von Ammoniumhydroxyd ge- Gegenständen niedergeschlagen, und einige der Bebracht werden. Pro 3,79 1 der Lösung können 160 bis standteile gehen durch Austragen verloren, d. h., einige 640 ecm Ammoniumhydroxyd vorhanden sein, jedoch der Bestandteile verbleiben auf den Gegenständen, sind vorzugsweise 320 ecm vorhanden. 65 wenn diese aus dem Bad herausgehoben werden, und

GewünschtenfallskannAmmoniumhypophosphitan werden dadurch dem Bad entzogen.

Stelle von Natriumhypophosphit und Ammonium- Dementsprechend werden die Bestandteile, nachdem

hydroxyd verwendet werden. das Bad für einige Zeit benutzt worden ist, auf die volle

5 6

Konzentration des Anfangsbades gebracht, indem eine Nickel ist so zäh, daß es den hohen Temperaturen an

Ergänzungslösung zu dem Betriebsbad gegeben wird. Berührungsflächen bei mit hoher Geschwindigkeit

Vorzugsweise wird diese Ergänzungslösung zugefügt, arbeitenden Bädern ohne Wegbrennen widersteht,

nachdem mit dem Bad eine Oberfläche von Gegen- Das Nickel, das auf den Kunststoffgegenständen aus

ständen von ungefähr 11,6 qm pro 3,791 Badlösung 5 erfindungsgemäßen Bädern niedergeschlagen wird,

überzogen wurde. ist nicht passiviert. Das bedeutet,' daß man ohne jede

Beispiel 5 weiteren vorbereitenden Schritte unmittelbar solche

Materialien wie Kupfer oder Nickel auftragen kann.

Eine Auf frisch- oder Ergänzungslösung zur Erhal- ··■■..

tung des Nickelbades kann die folgenden Bestandteile io D_as Verfahren
und Verhältnisse aufweisen:

vy 3 311 ^*^e Herstellung eines leitenden Nickelüberzuges auf

Nickelsulfat 9214 g einem Gegenstand wird gemäß der Erfindung wie folgt

Nickelchlorid [[V^V//////.'.'.'.'.'.'.'.'.'.'. 226,S g vorgenommen: ...... _ ₊ . .

Natriumeitrat 184 27 ε ^{15 r m} Nickel zu überziehende Gegenstand kann

Ammoniumazid '^'.'//^.'.'.'.'.'.'.'. 127,56 g «? ^K™ststoff eine nicht leitende Oberfläche oder ein

Natriumhypophosphit 340,2 g ^M?^{ta11 sem}'. ^das Verfahren wird aber unter Bezug-

nähme auf einen Kunststorigegenstand beschrieben.

Ammoniumhydroxyd, ausreichend um den pH-Wert Wenn der Gegenstand eine glatte Oberfläche hat, so

der Lösung auf wenigstens 8,5 zu bringen. 20 wird in der ersten Stufe die Oberfläche aufgerauht.

Das Ergänzen des Bades, das die Betriebszusammen- Dies kann durch chemisches Ätzen des Gegenstandes

Setzung erreicht hat, muß nicht mit einer Lösung er- in einer Ätzlösung, die Chromsäure und Schwefelsäure

folgen, sondern das Bad kann auch durch Zugabe der unter 66° C enthält, durchgeführt werden, oder dies

Bestandteile in Form der Salze wiederhergestellt kann durch Aufrauhen der Oberfläche des Gegenstan-

werden. Jedoch wird die Ergänzung durch Zuführung 25 des durch mechanische Mittel erzielt werden. Falls das

einer Lösung wegen der Einfachheit und der Leichtig- Aufrauhen durch chemische Mittel durchgeführt wird,

keit, mit der dies durch ungeübtes Personal durch- wird die Lösung vom Gegenstand abgewaschen,

geführt werden kann, bevorzugt. Der Gegenstand wird dann in ein Bad getaucht, das

Natriumhypophosphit wirkt im allgemeinen unter- Palladiumchlorid und Salzsäure enthält, vielleicht mit

halb einer Temperatur von ungefähr 43 ⁰C nicht als 30 Zinnchlorid. Dann wird der Gegenstand in ein erfin-

Reduktionsmittel. Jedoch wirkt das Ammonium- dungsgemäßes Nickelbad getaucht, dessen Zusammen-

hydroxyd in dem Bad auf das Natriumhypophosphit setzung im vorangehenden beschrieben worden ist.

so ein, daß es bei Zimmertemperatur wirksam ist und Dieses Nickelbad kann bei Temperaturen irgendwo

so dem Nickelbad das Arbeiten bei Zimmertemperatur zwischen 21,1 bis 66⁰C benutzt werden, ohne seine

ermöglicht. 35 Stabilität zu verlieren. Je höher die Temperatur, je

Einer der großen Vorteile des erfindungsgemäßen schneller ist die Abscheidungsgeschwindigkeit des

Bades ist seine Stabilität bei Zimmertemperatur. Ein Nickels auf den Gegenständen. Die bevorzugte Tem-

anderer Vorteil ist seine Wirtschaftlichkeit, da zur Her- peratur des Bades ist jedoch etwa 21,1 bis 29,4° C.

stellung des Nickelüberzuges auf Gegenständen ein Die Gegenstände werden in dem Bad belassen, bis

Viertel der Kosten eines Überzuges durch stromloses 40 ein genügend dicker Überzug von Nickel darauf

Verkupfern erforderlich ist. niedergeschlagen ist. Gewöhnlich werden die Gegen-

Der Nickelüberzug kann auf irgendeine Art von stände in dem Bad für 3 Minuten belassen, wenn sie

Kunststoffmaterial aufgebracht werden, ohne daß das in einem Rahmen angebracht sind, und für etwa

Bad das Kunststoffmaterial beschädigt. 5 Minuten, wenn sie als solche in das Bad eingebracht

Weiterhin können die in dem erfindungsgemäßen 45 sind.

Bad beschichteten Gegenstände elektrolytisch plattiert Die Gegenstände werden von dem Nickelbad ent-

werden unter Anwendung von Stromstärken bis zu fernt und dann plattiert, indem sie in ein elektroly-

80 A pro 0,09 qm, ohne den leitenden Nickelüberzug tisches Bad eingebracht werden,

abzubrennen. Das erfindungsgemäße Nickelbad schlägt einen

Die Erfindung beseitigt die Notwendigkeit, die 50 zusammenhängenden elektrisch leitenden Überzug auf

elektrolytisch zu plattierenden Gegenstände erst in ein Gegenständen aus Kunststoff nieder, so daß sie mittels

Strikebad zu tauchen, d. h. in ein elektrolytisches Bad, üblicher Elektrometallisiermethoden mit Materialien

in dem bei 5 bis 10 A pro 0,09 qm des Gegenstandes wie Kupfer, Nickel, Chrom, Silber usw. plattiert

ein Kupferüberzug erzeugt wird, ehe der Gegenstand werden können.

in ein Hochgeschwindigkeitsbad eingetaucht wird, das 55 Da das erfindungsgemäße Bad bei Zimmertemperatur

mit hohen Stromdichten, wie z. B. 40 A pro 0,09 qm arbeitet, wird die Notwendigkeit für besondere Ein-

oder mehr arbeitet. Das leitende, aus dem erfindungs- richtungen, die bei erhöhten Temperaturen benötigt

gemäßen Bad auf den Gegenstand niedergeschlagene werden, wie nichtrostende Stahltanks, beseitigt.

Claims (6)

1 2 nishing«, Oktober 1962, S. 74/75, und der öster- Patentansprüche: \ reichischen Patentschrift 203 315 bekannt sind. In beiden Fällen werden die Bäder bei einem sauren

1. Stromloses, wäßriges Nickelbad, das Nickel- pH-Wert gehalten, und darüber hinaus muß in einem sulfat, Nickelchlorid und ein Reduktionsmittel 5 hohen Temperaturbereich bis zu 99° C gearbeitet bei einem pH-Wert von mindestens 8,5 enthält und werden.

sich vorzugsweise zum Aufbringen eines Nickel- Aus einer Veröffentlichung in »Metallwaren-In-

überzuges auf Kunststoffgegenstände eignet, d a- dustrie und Galvanotechnik« Nr. 1, 1957, S. 3, sind

durch gekennzeichnet, daß es je 3,79 1 alkalische Vernickelungsbäder bekannt; es ist jedoch

Badfiüssigkeit 46,06 bis 184,27 g Nickelsulfat, io daraus nicht ersichtlich, daß in einem Nickelbad

113,4 bis 453,6 g Nickelchlorid, 113,4 bis 680,4 g Nickelchlorid, Nickelsulfat und Natriumhypophosphit

Natriumhypophosphit und ein Stabilisierungsmittel in ganz speziellen Mengenverhältnissen verwendet

enthält. werden müssen, damit die Nachteile des bisherigen

2. Nickelbad nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Standes der Technik beseitigt werden können. Gleiches zeichnet, daß es als Stabilisierungsmittel 272,8 bis 15 gilt auch für die aus »Metalloberfläche«, 1956, H. 12, 1091,2 g Natriumeitrat und 191,36 bis 765,4 g S. 356, bekannten Bäder. Es ist unerläßlich, beim Ammoniumchlorid enthält. Metallisieren mit Hilfe dieser Nickelbäder eine hohe

3. Nickelbad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Temperatur von mehr als 80° C einzuhalten,
gekennzeichnet, daß es auf 2,841 Wasser 320 ml Nach einem anderen bekannten Verfahren wird ein Ammoniumhydroxyd, 92,14 g Nickelsulfat, 226,8 g 20 Nickelüberzug erzeugt, bei dem das Nickel jedoch Nickelchlorid, 545,7 g Natriumeitrat, 382,68 g passiv ist und vor dem Eintauchen in das Metallisier-Ammoniumchlorid und 340,2 g Natriumhypophos- bad aktiviert werden muß.

phit bei einem pH-Wert des Bades von mindestens Alkalische Vernickelungsbäder werden in der USA.-

8,5 enthält. Patentschrift 1 207 218 beschrieben; die dort gegebene

4. Nickelbad nach einem der vorhergehenden 25 technische Lehre besteht jedoch nur in den allgemeinen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es auf Angaben, daß Nickelcitrat oder ein anderes Nickelsalz je 3,79 !Flüssigkeit 2,841 Wasser und 160 bis 640 ml sowie ammoniakalisches oder alkalisches Hypophos-Ammoniumhydroxyd enthält. phit verwendet werden sollen. In dieser Patentschrift

5. Regenerierungsgemisch für das Nickelbad wird jedoch keinerlei Andeutung gemacht, daß nicht nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, 30 nur ganz spezielle Nickelsalze, nämlich Nickelsulfat und daß es je 3,79 1 Regenerierungslösung 3,311 Wasser, Nickelchlorid, sondern auch genau definierte Mengen-92,14 g Nickelsulfat, 226,8 g Nickelchlorid, 184,27 g bereiche dieser und anderer Bestandteile des strom-Natriumcitrat, 127,58 g Ammoniumchlorid und losen wäßrigen Nickelbads erforderlich sind, um zu 340,2 g Natriumhypophosphit enthält. dem erfindungsgemäß angestrebten Ergebnis zu ge-

6. Verfahren zum stromlosen Abscheiden eines 35 langen.

Nickelüberzuges mit Hilfe des Nickelbads nach Daher tritt auch in dem bekannten Vernickelungsbad

einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich- eine spontane, d. h. vollständige und ungleichmäßige net, daß die Abscheidung des Nickelüberzuges bei Nickelabscheidung ein, die praktisch nicht kontrolliereiner Temperatur von 21,1 bis 29,4° C vorgenommen bar ist, während bei dem erfindungsgemäßen Bad die wird. 40 Abscheidung von Nickel nur an den katalytisch

wirksamen Kunststoffoberflächen stattfindet, die in

■ das Bad eingetaucht werden. In dem bekannten Bad

wird Nickel auf praktisch jeden Gegenstand abgeschieden, der in die Lösung eintaucht, auch auf die 45 Innenseiten der Behälterwände. Bei dem erfindungs-

Die Erfindung betrifft ein stromloses, wäßriges gemäßen Bad erfolgt jedoch eine selektive Nickelab-Nickelbad, das Nickelsulfat, Nickelchlorid und ein scheidung auf die eingetauchten Kunststoffgegen-Reduktionsmittel bei einem pH-Wert von mindestens stände, während die Gefäßwände frei von Nickelab-8,5 enthält und sich besonders gut zum Aufbringen scheidung bleiben.

einesNickelüberzugesaufKunststoffgegenständeeignet. 5° Das erfindungsgemäße Problem, auf Kunststoff-Es ist bereits bekannt, mit Hilfe eines Bades einen gegenständen gleichmäßige Nickelüberzüge bei Raum-Nickelüberzug auf Kunststoffgegenstände aufzubrin- temperatur abzuscheiden, konnte durch das aus der gen und diese Gegenstände danach mit Kupfer oder USA.-Patentschrift 1 207 218 bekannte Vernickelungs-Chrom oder anderen Materialien elektrolytisch zu bad nicht gelöst werden.

überziehen. Metallisierte Gegenstände auf Kunststoff- 55 Ziel der Erfindung ist es daher, ein stromloses wäßbasis sind in ihrer Korrosionsbeständigkeit metalli- riges Nickelbad zu schaffen, das stabiler ist als die sierten Gegenständen .auf Metallbasis überlegen, da bisher bekannten Bäder und mit dem in wirtschaftder Kunststoff dem Angriff einer korrosiven Atmo- licherer Weise Nickelüberzüge erzeugt werden können. Sphäre widersteht, während ein Metall als Substrat Erfindungsgemäß soll in genau kontrollierbarer

diese Eigenschaft nicht zeigt. 60 Weise ein elektrisch leitender Nickelüberzug auf

Die bekannten Vernickelungsbäder und Verfahren Gegenstände, insbesondere Kunststoffgegenstände aufzu ihrer Verwendung haben jedoch zahlreiche Nach- gebracht werden können, die danach mit Hilfe üblicher teile. So müssen einige dieser Bäder bei hoher Tempe- Elektrometallisierverfahren mit Kupfer-, Nickel-, ratur angewendet werden und erzeugen ein fleckiges Chrom-, Silberüberzügen oder Überzügen aus anderen Endprodukt. Aus den metallisierten Gegenständen 65 Materialien überzogen werden können,
müssen nach dem Metallisieren erst die brauchbaren Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein

durch Inspektion ausgewählt werden. Diese Nachteile stromloses, wäßriges Nickelbad gelöst, das Nickeltreten auch bei den Bädern auf, die aus »Metal Fi- sulfat, Nickelchlorid und ein Reduktionsmittel bei