DE1521200C3 - Stromloses, wäßriges Nickelbad - Google Patents

Description

und 29,92 bis 179,53 g Natriumhypophosphit, 71,98 bis 287,92 g Natriumeitrat, 50,49 bis 201,95 g Ammoniumchlorid und 42,2 bis 168,9 ml Ammoniumhydroxid enthält.

Das erfindungsgemäße Nickelbad ermöglicht im. Gegensatz zu bekannten Nickelbädern das Auftragen eines Nickelüberzuges bei Raumtemperatur, so daß auch keine besonderen Anforderungen an die Behälter für das Vernickelungsbad gestellt werden müssen, wie sie bei höheren Temperaturen notwendig sind. Trotz des Arbeitern bei Raumtemperatur lassen sich mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Nickelbads Nickelüberzüge mit gleichmäßiger Dicke abscheiden, während bei bekannten Bädern, die zudem bei höherer Temperatur arbeiten, stundenlanges Eintauchen erforderlich ist, bis die gewünschte Metalldicke erreicht wird.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Nickelbades wird zu Beginn des Vorgangs der Nickelabscheidung ein Bad mit Anfangszusammensetzung hergestellt. Während des Uberziehens der Gegenstände .·■.. ändert sich die Zusammensetzung des Bades, und in '' diesem Stadium wird das Bad als Bad mit Betriebszusammensetzung bezeichnet. Das Bad mit Betriebszusammensetzung wird durch Zugabe einer Auffrischlösung im Hinblick auf Volumen und Mengenverhältnis der Bestandteile wieder auf die Anfangszusammensetzung gebracht.

Das Nickelsulfat und das Nickelchlorid sind im Verhältnis von ungefähr 3 :8 in einer Menge von 12,15 bis 48,62 g Nickelsulfat und 29,92 bis 119,68 g Nickelchlorid pro Liter Badflüssigkeit vorhanden, die bevorzugten Mengen betragen 24,31 g Nickelsulfat und 59,84 g Nickelchlorid.

Als Reduktionsmittel liegt Natriumhypophosphit vor, weil es leicht erhältlich und verhältnismäßig billig ist. Das Natriumhypophosphit ist in einer Menge von 29,92 bis 179,53 g pro Liter Badflüssigkeit, vorzugsweise in einer Menge von 89,76 g pro Liter Badflüssigkeit vorhanden.

Das Natriumeitrat und das Ammoniumchlorid sind in ungefähr gleichen Anteilen vorhanden, jedoch beträgt das Verhältnis vorzugsweise 19 :13. Die Men-) gen liegen in einem Bereich von 71,98 bis 287,92 g Natriumcitrat und 50,49 bis 201,95 g Ammonium^ chlorid pro Liter Badflüssigkeit.

Das Bad ist alkalisch und wird bei einem pH-Wert von wenigstens 8,5 gehalten. Das Bad wird auf diesen pH-Wert durch Zugabe von Ammoniumhydroxid gebracht. Pro Liter der Lösung können 42,2 bis 168,9 ml Ammoniumhydroxid vorhanden sein, vorzugsweise liegen 84,4 ml Ammoniumhydroxid vor.

Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele weiter veranschaulicht.

B e i s ρ i e 1 1

Das Anfangsbad zur Aufbringung eines Nickelüberzuges auf Kunststoff-Gegenstände wird in einer Menge von 1141 zubereitet. Dieses Anfangsbad hat folgende Zusammensetzung:

Wasser 85,19 1

Nickelsulfat 2 764,18 g

Nickelchlorid 6 804,— g

Natriumcitrat 16 315,18 g

Ammoniumchlorid 11 482,— g

Natriumhypophosphit ............ 10 206,— g

Natriumhydroxyd 9 600 ecm

Das Ammoniumhydroxyd ist in einer Menge vorhanden, die ausreicht, um den pH-Wert der Lösung auf wenigstens 8,5 zu bringen

B e i s ρ i e 1 2

Ein anderes Bad mit Anfangszusammensetzung gemäß der Erfindung, mit dem vorteilhafte Resultate erzielt wurden, enthält folgende Bestandteile pro 3,791 der Lösung:

Wasser 2,841

Nickelsulfat 46,06 g

Nickelchlorid 113,4 g

Natriumcitrat 272,8 g

_1S Ammoniumchlorid 191,36 g

Natriumhypophosphit ............... 113,4 g»

Ammoniumhydroxyd 160 ecm

Beispiel3

Ein anderes erfindungsgemäßes Bad hat folgende Ausgangszusammensetzung:

Wasser 2,841

Nickelsulfat 184,27 g

Nickelchlorid 453,6 g

Natriumcitrat , 1.091,2 g

Ammoniumchlorid 765,4 g

Natriumhypophosphit 680,4 g

Ammoniumhydroxyd 640 ecm

Regenerier-oder Ergänzungslösung

Während der Verwendung des Bades werden die Bestandteile verbraucht. Das Nickel wird auf den Gegenständen niedergeschlagen, und einige der Bestandteile gehen durch Austragen verloren, d. h., einige

der Bestandteile verbleiben auf den Gegenständen, wenn diese aus dem Bad herausgehoben werden, und werden dadurch dem Bad entzogen.

Dementsprechend werden die Bestandteile, nachdem das Bad für einige Zeit benutzt worden ist, auf die volle Konzentration des Anfangsbades gebracht, indem eine Ergänzungslösung zu dem Betriebsbad gegeben wird.. Vorzugsweise wird diese Ergänzungslösung zugefügt, nachdem mit dem Bad eine Oberfläche von Gegen-

ständen von ungefähr ll,6qm pro 3,791 Badlösung überzogen wurde.

Beispiel 4

^ Eine Auffrisch- oder Ergänzungslösung zur Erhaltung des Nickelbades kann die folgenden Bestandteile und Verhältnisse aufweisen:

Wasser 3,31 I

Nickelsulfat 92,14 g

Nickelchlorid 226,8 g

Natriumcitrat... L84,27g

Ammoniumchlorid 127,58 g

Natriumhypophosphit 340,2 g

Ammoniumhydroxyd, ausreichend um den pH-Wert der Lösung auf wenigstens 8,5 zu bringen. Das Ergänzen des Bades, das die Betriebszusammensetzung erreicht hat, muß nicht mit einer Lösung erfolgen, sondern das Bad kann auch durch Zugabe der Bestandteile in Form der Salze wiederhergestellt werden. Jedoch wird die Ergänzung durch Zuführung einer Lösung wegen der Einfachheit und der Leichtigkeit, mit der dies durch ungeübtes Personal durchgeführt werden kann, bevorzugt.

5 6

Natriumhypophosphit wirkt im allgemeinen unter- Der mit Nickel zu überziehende Gegenstand kann

halb einer Temperatur von ungefähr 43 ⁰C nicht als ^ein Kunststoff, eine nicht leitende Oberfläche oder ein Reduktionsmittel. Jedoch wirkt das Ammonium- Metall sein, das Verfahren wird aber unter Bezughydroxyd in dem Bad auf das Natriumhypophosphit nähme auf einen Kunststoffgegenstand beschrieben,
so ein, daß es bei Zimmertemperatur wirksam ist und 5 Wenn der Gegenstand eine glatte Oberfläche hat, so so dem Nickelbad das Arbeiten bei Zimmertemperatur ^wi^{rd m} der ersten Stufe die Oberfläche aufgerauht, ermöglicht. \ Dies kann durch chemisches Ätzen des Gegenstandes

Einer der großen Vorteile des erfindungsgemäßen in einer Ätzlösung, die Chromsäure und Schwefelsäure Bades ist seine Stabilität bei Zimmertemperatur. Ein unter 66°C enthält, durchgeführt werden, oder dies anderer Vorteil ist seine Wirtschaftlichkeit, da zur Her- io kann durch Aufrauhen der Oberfläche des Gegenstanstellung des Nickelüberzuges auf Gegenständen ein des durch mechanische Mittel erzielt werden. Falls das Viertel der Kosten eines Überzuges durch stromloses Aufrauhen durch chemische Mittel durchgeführt wird, Verkupfern erforderlich ist. wird die Lösung vom Gegenstand abgewaschen.

Der Nickelüberzug kann auf irgendeine Art von Der Gegenstand wird dann in ein Bad getaucht, das

Kunststoffmaterial aufgebracht werden, ohne daß das 15 Palladiumchlorid und Salzsäure enthält, vielleicht mit Bad das Kunststoffmaterial beschädigt. Zinnchlorid. Dann wird der Gegenstand in ein erfin-

Weiterhin können die in dem erfindungsgemäßen dungsgemäßes Nickelbad getaucht, dessen Zusammen-Bad beschichteten Gegenstände elektrolytisch plattiert Setzung im vorangehenden beschrieben worden ist. werden unter Anwendung von. Stromstärken bis zu Dieses Nickelbad kann bei Temperaturen irgendwo 80A pro 0,09 qm, ohne den leitenden Nickelüberzug ao zwischen 21,1 bis 66⁰C benutzt werden, ohne seine abzubrennen. Stabilität zu verlieren. Je höher die Temperatur, je

Die Erfindung beseitigt die Notwendigkeit, die schneller ist die Abscheidungsgeschwindigkeit des elektrolytisch zu plattierenden Gegenstände erst in ein Nickels auf den Gegenständen. Die bevorzugte Tem-Strikebad zu tauchen, d. h. in ein elektrolytisches Bad, peratur des Bades ist jedoch etwa 21,1 bis 29,4° C.
in dem bei 5 bis 10 A pro 0,09 qm des Gegenstandes 25 Die Gegenstände werden in dem Bad belassen, bis ein Kupferüberzug erzeugt wird, ehe der Gegenstand ein genügend dicker Überzug von Nickel darauf in ein Hochgeschwindigkeitsbad eingetaucht wird, das niedergeschlagen ist. Gewöhnlich werden die Gegenmit hohen Stromdichten, wie z. B. 40 A pro 0,09 qm stände in dem Bad für 3 Minuten belassen, wenn sie oder mehr arbeitet. Das leitende, aus dem erfindungs- in einem Rahmen angebracht sind, und für etwa gemäßen Bad auf den Gegenstand niedergeschlagene 30 5 Minuten, wenn sie als solche in das Bad eingebracht Nickel ist so zäh, daß es den hohen Temperaturen an sind.

Berührungsflächen bei mit hoher Geschwindigkeit Die Gegenstände werden von dem Nickelbad entarbeitenden Bädern ohne Wegbrennen widersteht. fernt und dann plattiert, indem sie in ein elektroly-

Das Nickel, das auf den Kunststoff gegenständen aus tisches Bad eingebracht werden.

erfindungsgemäßen Bädern niedergeschlagen wird, 35 ^Das erfindungsgemäße Nickelbad schlägt einen ist nicht passiviert. Das bedeutet, daß man ohne jede zusammenhängenden elektrisch leitenden Überzug auf weiteren vorbereitenden Schritte unmittelbar solche Gegenständen aus Kunststoff nieder, so daß sie mittels Materialien wie Kupfer oder Nickel auftragen kann. üblicher Elektrometallisiermethoden mit Materialien

wie Kupfer, Nickel, Chrom, Silber usw. plattiert

Das Verfahren 4° ^werden können.-

Da das erfindungsgemäße Bad bei Zimmertemperatur

Die Herstellung eines leitenden Nickelüberzuges auf arbeitet, wird die Notwendigkeit für besondere Eineinem Gegenstand wird gemäß der Erfindung wie folgt richtungen, die bei erhöhten Temperaturen benötigt vorgenommen: werden, wie nichtrostende Stahltanks, beseitigt.

Claims (4)

1 2 Aus einer Veröffentlichung in »Metallwaren-In- Patentansprüche: dustrie und Galvanotechnik« Nr. 1, 1957, S. 3, sind alkalische Vernickelungsbäder bekannt; es ist jedoch

1. Stromloses wäßriges Nickelbad, das Nickel- daraus nicht ersichtlich, daß in einem Nickelbad chlorid, Nickelsulfat, Natriumhypophosphit und 5 Nickelchlorid, Nickelsulfat und Natriumhypophosphit Stabilisierungsmittel enthält, einen pH-Wert von in ganz speziellen Mengenverhältnissen verwendet mindestens 8,5 aufweist und vorzugsweise zum werden müssen, damit die Nachteile des bisherigen Aufbringen eines Nickelüberzuges auf Kunststoff- Standes der Technik beseitigt werden können. Gleiches gegenstände geeignet ist, dadurch gekenn- gilt auch für die aus »Metalloberfläche«, 1956, H. 12, zeichnet, daß es pro Liter Badflüssigkeit io S. 356, bekannten Bäder. Es ist unerläßlich, beim 12,15 bis 48,62 g Nickelsulfat, 29,92 bis 119,68 g Metallisieren mit Hilfe dieser Nickelbäder eine hohe Nickelchlorid und 29,92 bis 179,53 g Natrium- Temperatur von mehr als 80°C einzuhalten,
hypophosphit, 71,98 bis 287,92 g Natriumeitrat, Nach einem anderen bekannten Verfahren wird ein 50,49 bis 201,95 g Ammoniumchlorid und 42,2 Nickelüberzug erzeugt, bei dem das Nickel jedoch bis 168,9 ml Ammoniumhydroxid enthält. 15 passiv ist und vor dem Eintauchen in das Metallisier-

2. Nickelbad nach Anspruch 1, dadurch ge- bad aktiviert werden muß.

kennzeichnet, daß es 2,841 Wasser, 320 ml Am- Alkalische Vernickelungsbäder werden in der USA.-

moniumhydroxid, 92,14 g Nickelsulfat, 226,8 g Patentschrift 1 207 218 beschrieben; die dort gegebene

Nickelchlorid, 545,7 g Natriumeitrat, 382,68 g technische Lehre besteht jedoch nur in den allgemeinen

Ammoniumchlorid und 340,2 g Natriumhypo- 20 Angaben, daß Nickelcitrat oder ein anderes Nickelsalz

phosphit enthält. sowie ammoniakalisches oder alkalisches Hypophos-

3. Regenerierungsgemisch für das Nickelbad phit verwendet werden sollen. In dieser Patentschrift nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, wird jedoch keinerlei Andeutung gemacht, daß nicht daß es auf 11 der Regenerierungslösung 873 ml nur ganz spezielle Nickelsalze, nämlich Nickelsulfat und. Wasser, 24,31 g Nickelsulfat, 59,84 g Nickel- 25 Nickelchlorid, sondern auch genau definierte Mengenchlorid, 48,62 g Natriumeitrat, 33,66 g Ammo- bereiche dieser und anderer Bestandteile des stromniumchlorid und 89,76 g Natriumhypophosphit losen wäßrigen Nickelbads erforderlich sind, um zu enthält. dem erfindungsgemäß angestrebten Ergebnis zu ge-

4. Verfahren zum stromlosen Abscheiden eines langen.

Nickelüberzuges mit Hilfe eines Nickelbades nach 30 Daher tritt auch in dem bekannten Vernickelungsbad einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- eine spontane, d. h. vollständige und ungleichmäßige zeichnet, daß die Abscheidung des Nickelüber- Nickelabscheidung ein, die praktisch nicht kontrollierzuges bei einer Temperatur von 21,1 bis 29,4° C bar ist, während bei dem erfindungsgemäßen Bad die vorgenommen wird. Abscheidung von Nickel nur an den katalytisch

35 wirksamen Kunststoffoberflächen stattfindet, die in

■.· das Bad eingetaucht werden. Tn dem bekannten Bad

wird Nickel auf praktisch jeden Gegenstand abgeschieden, der in die Lösung eintaucht, auch auf die

Die Erfindung betrifft ein stromloses, wäßriges Innenseiten der Behälterwände. Bei dem erfindungs-Nickelbad, das Nickelsulfat, Nickelchlorid, Natrium- 40 gemäßen Bad erfolgt jedoch eine selektive Nickelabhypophosphit und ein Stabilisierungsmittel enthält, scheidung auf die eingetauchten Kunststoff gegeneinen pH-Wert von mindestens 8,5 aufweist und sich stände, während die Gefäßwände frei von Nickelabbesondersgut zum Aufbringen eines Nickelüberzuges scheidung bleiben.

auf Kunststoffgegenstände eignet. Das erfindungsgemäße Problem, auf Kunststoff-

Es ist bereits bekannt, mit Hilfe eines Bades einen 45 gegenständen gleichmäßige Nickel überzüge 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- Ziel der Erfindung ist es daher, ein stromloses wäß-

basis sind in ihrer Korrosionsbeständigkeit metalli- 5° riges Nickelbad zu schaffen, das stabiler ist als die sierten Gegenständen auf Metallbasis überlegen, da bisher bekannten Bäder und mit dein in Wirtschaft-' der Kunststoff dem Angriff einer korrosiven Atmo- lieberer Weise Nickelübcr/üge erzeugt werden können. Sphäre widersteht, während ein Metall als Substrat Erfindungsgemäß soll in genau kontrollierbarer

diese Eigenschaft nicht zeigt. Weise ein elektrisch leitender Nickelüberzug auf

Die bekannten Vernickelungsbäder und Verfahren 55 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 Ternpe- Elektrometaliisierverfahren mit Kupfer-, Nickel-, ratur angewendet werden und erzeugen ein fleckiges Chrom-, Silberüberziigen oder Überzügen aus anderen Endprodukt. Aus den metallisierten Gegenständen Materialien überzogen werden können,
müssen nach dem Metallisieren erst die brauchbaren 60 Diese . Aufgaben werden erfindungsgemäß durch durch Inspektion ausgewählt werden. Diese Nachteile ein stromloses, wäßriges Nickelbad gelöst, das Nickeltreten auch bei den Bädern auf, die aus »Metal Fi- chlorid, Nickelsulfat, Natriumhypophosphit und Stanishing«, Oktober 1962, S. 74/75, und der öster- bilisierungsmittel enthält, einen pH-Wert von minreichischen Patentschrift 203 315 bekannt sind. In destens 8,5 aufweist und vorzugsweise zum. Aufbrinbeiden Fällen werden die Bäder bei einem sauren 65 gen eines Nickelüberzuges auf Kunststoffgegenstände pH-Wert gehalten, und darüber hinaus muß in einem geeignet ist. Dieses Nickelbad ist dadurch gekennhohen Temperaturbereich bis zu 99° C gearbeitet zeichnet, daß es pro Liter Badflüssigkeit 12,15 bis werden. 48,62 g Nickelsulfat, 29,92 bis 119,68 g Nickelchlorid