DE1621269C3 - Verfahren zum kontinuierlichen Beschichten von körnigen Materialien mit Nickel oder Kobalt - Google Patents
Verfahren zum kontinuierlichen Beschichten von körnigen Materialien mit Nickel oder KobaltInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Beschichten von körnigen Materialien
mit Nickel oder Kobalt.
Das sogenannte stromlose Beschichten von Gegenständen ist bekannt. Die Gegenstände werden mit einer
Lösung eines entsprechenden Metallsalzes und mit einer Lösung eines Reduktionsmittels in Berührung
gebracht, wobei das Reduktionsmittel in Lösung die metallischen Ionen zum freien Metall reduzieren kann.
Für derartige Verfahren sind Natriumhypophosphit, Natriumborhydrid, Hydrazin und Wasserstoff bei
hohem Druck als Reduktionsmittel am besten bekannt.
Beim Beschichten von Gegenständen mit Nickel oder Kobalt wird Hypophosphit als Reduktionsmittel am
meisten bevorzugt. Bei den bekannten Verfahren beträgt dabei die Konzentration des Hypophosphitions
zwischen 0,15 und 1,2 Mol/l und das Molverhältnis von Metallionen zu Hypophosphitionen von 0,25 bis 1,6.
Weiterhin waren die bekannten Verfahren auf Metallbeschichtungen von Flächen und großen Gegenständen
eingeschränkt, und es ist kein Verfahren zum stromlosen Beschichten von zerkleinerten oder granulierten
Materialien bekannt. Ein Ziel der Erfindung ist somit die Beschichtung von körnigen Materialien,
insbesondere von natürlichen oder künstlichen Diamanten mit Nickel oder Kobalt durch ein stromfreies
Verfahren.
Es wurde nun ein Verfahren zum kontinuierlichen Beschichten von körnigen Materialien mit Nickel oder
Kobalt, bei dem die körnigen Materialien mit einer Ionen des entsprechenden Metalls enthaltenen Lösung
und einer Hypophosphitlösung in Berührung gebracht werden gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß
einem die körnigen Materialien enthaltenden Kessel kontinuierlich die Lösungen in Konzentrationen und
Geschwindigkeiten zugeführt werden, daß das Bad zwischen etwa 0,001 bis etwa 0,035 Mol/l Hypophosphitionen
enthält und ein Molverhältnis von Metall zu Hypophosphit zwischen 0,04 und 0,25 oder zwischen 1,6
und 6 aufrechterhalten wird.
Eine gute Metallauflage kann mit Hypophosphitkonzentrationen bewirkt werden, welche beträchtlich
geringer sind als die Konzentrationen aller bekannten Verfahren, was wegen des Preises des Hypophosphits
sehr wichtig ist.
Die meisten bekannten Verfahren des stromlosen Beschichtens sind ansatzweise durchgeführte Verfahren.
Dagegen stellt das erfindungsgemäße Verfahren ein kontinuierliches Verfahren dar, bei dem eine Lösung
eines Nickelsalzes und einem Hypophosphit mit vorbestimmter Konzentration hergestellt und durch
einen Beschichtungskessel geleitet wird, wobei die Lösung durch Zugabe von Nickel- und Hypophosphitionen
in die gewünschte Zusammensetzung gebracht wird und die Phosphitionen gleichzeitig entfernt werden.
Eine Aufgabe der Erfindung ist ein neues und verbessertes kontinuierliches Verfahren zur stromfreien Beschichtung, bei dem die oben angegebenen niedrigen Hypophosphitionenkonzentrationen sowie vorzugsweise das obere oder untere Molverhältnis von Metall zu Hypophosphit zur Anwendung kommt. Der Erfolg des kontinuierlichen Verfahrens basiert hauptsächlich auf der Anwendung dieser geringeren Hypophosphitionenkonzentrationen, wobei dieses durch Anwendung des oberen oder unteren Molverhältnisses noch verbessert werden kann. Dabei muß die Beschichtungslösung nicht regeneriert werden, und es wird auch eine nahezu konstante Zusammensetzung der Beschichtungslösung aufrechterhalten. Die Konzentrationen der Metall- und Hypophosphitionen sind wesentlich niedriger als die Konzentrationen bei den bekannten Verfahren.
Eine Aufgabe der Erfindung ist ein neues und verbessertes kontinuierliches Verfahren zur stromfreien Beschichtung, bei dem die oben angegebenen niedrigen Hypophosphitionenkonzentrationen sowie vorzugsweise das obere oder untere Molverhältnis von Metall zu Hypophosphit zur Anwendung kommt. Der Erfolg des kontinuierlichen Verfahrens basiert hauptsächlich auf der Anwendung dieser geringeren Hypophosphitionenkonzentrationen, wobei dieses durch Anwendung des oberen oder unteren Molverhältnisses noch verbessert werden kann. Dabei muß die Beschichtungslösung nicht regeneriert werden, und es wird auch eine nahezu konstante Zusammensetzung der Beschichtungslösung aufrechterhalten. Die Konzentrationen der Metall- und Hypophosphitionen sind wesentlich niedriger als die Konzentrationen bei den bekannten Verfahren.
Erfindungsgemäß können körnige Materialien überzogen werden; dieses Verfahren wird jedoch besonders
beim Beschichten von Diamantenkörnern mit Nickel oder Kobalt angwendet.
Das erfindungsgemäße kontinuierliche Verfahren zum Beschichten von Gegenständen mit Nickel oder
Kobalt wird zweckmäßig durchgeführt, indem man die zu beschichtenden Gegenstände in einen Kessel bringt
und diesem eine Nickel- oder Kobaltionen enthaltende Lösung und eine Hypophosphitionen enthaltende
Lösung mit Konzentrationen und Geschwindigkeiten zuführt, die der Zusammensetzung des überlaufenden
Abwassers entsprechen.
Es kann also eine vorbestimmte Zusammensetzung der Lösung im Kessel aufrechterhalten werden, wenn
die Zufuhrgeschwindigkeit der Metallionenlösung oder der Hypophosphitlösung, je nach der Zusammensetzung
des aus dem Kessel strömenden Abwassers, erhöht oder vermindert wird. Selbstverständlich ist es gleichfalls
zweckmäßig, den pH-Wert in gleicher Weise auf
einem bestimmten Wert zu halten.
Die Konzentration des Hypophosphites im Kessel wird also zwischen 0,001 und 0,035 Mol/l aufrechterhalten,
d. h, die Zufuhrgeschwindigkeit der Hypophosphitlösung mit bestimmter Konzentration in dem Kessel
wird so geregelt, daß die Konzentrationswerte im Überlauf zwischen 0,001 und 0,035 Mol Hypophosphitionen
je Liter Lösung liegen. Außerdem wird das Molverhältnis zwischen Metall- und Hypophosphitionen
zwischen 0,04 und 0,25 oder zwischen 1,6 und 6 gehalten. Der letztere Bereich wird besonders bevorzugt,
da er gewährleistet, daß im Beschichtungskessel ein Überschuß an Nickelionen aufrechterhalten wird.
Das Abwasser enthält zusammen mit beträchtlichen
Mengen an Nickel- und Phosphitionen eine sehr geringe Menge an Hypophosphitionen. Die Nickelmengen
können aus dem Abwasser wiedergewonnen und dieses dann verworfen werden, da es nur geringfügige Mengen
an teurem Hypophosphit enthält.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung enthält einen Kessel mit einem Rührwerk und einer oder mehreren
Zuführungsleitungen für die Metall- und Hypophosphitlösung, Einrichtungen zum Regeln des Stromes durch
jede Zufuhrleitung, sowie einen Überlauf. Gegebenenfalls ist auch eine weitere Zufuhrleitung für eine
alkalische Lösung, die den pH-Wert der Lösung korrigieren kann, vorgesehen, doch diese Lösung kann
auch durch die Zufuhrleitung für das Hypophosphit eingeführt werden.
Die Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäß bevorzugte Ausführungsform, die nachstehend beschrieben wird.
Ein Kessel 10 ist mit einem Rührer 12 und zwei tiefliegenden Einlaßrohren 14 und 16 für die Hypophosphitlösung
und die Nickel- oder Kobaltlösung versehen. Eine Alkalilösung zum Einstellen des pH-Wertes der
Mischung wird gegebenenfalls durch das Einlaßrohr für Hypophosphit eingeführt, wie es bei 18 gezeigt wird. Ein
Abflußrohr für den Überlauf 20 ist gleichfalls vorgesehen. Im Kessel liegen eine Reihe Diamanten 22. Der
Kessel befindet sich in einem elektrisch beheizten Wasserbad 24, das von der Isolationsschicht 26
umgeben ist.
Die Lösung im Kessel kann unter Rühren auf einer Konzentration von etwa 0,5 g/l Nickelchlorid (in Form
von NiCl2 · 6H2O, entspricht 0,0021 Mol/l) und 2,0 g/l
Hypophosphitionen (0,0227 Mol/l) gehalten werden, was einem Verhältnis von Ni : H2PO2 von 0,093
entspricht. Bei einem anderen Beispiel beträgt das Verhältnis 1,86 (2,5 g/l Nickelchlorid und 0,5 g/1
Natriumhypophosphit).
Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung.
Beispiel 1 Es wurden die folgenden beiden Lösungen hergestellt:
a) Eine Nickellösung (40 g/l NiCl2 · 6H2O; 80 g/l NH4Cl
und NH4OH bis zu einem pH-Wert zwischen 8,5 und 9)
Die Citratkonzentration kann innerhalb eines großen Bereiches variieren und sogar Null betragen. Die
Reaktionsgeschwindigkeit vermindert sich bei erhöhter Citratkonzentration.
b) Eine Natriumhypophosphitlösung (50 g/l) Eine alkalische Lösung zum Einstellen des pH-Wertes
in der Lösung des Bades ist gleichfalls vorgesehen.
Der Beschichtungskessel wird zunächst mit Wasser gefüllt, dann werden die Diamanten zugegeben,
nachdem sie mit einer warmen, ungefähr 7%igen SnCb-Lösung sensibilisiert, danach abgespült, mit einer
warmen, ungefähr 0,1 %igen Lösung von Palladiumchlorid
behandelt und abgespült worden waren. Anschließend werden die Nickel- und die Hyposphitlösung dem
Kessel gleichzeitig zugeführt, wobei die Zufuhrgeschwindigkeiten der beiden Lösungen so eingestellt
werden, daß im Überlauf etwa 0,5 g/l NiCb · 6H2O und etwa 2 g/l NaH2PO2 vorliegen.
Der pH-Wert kann zwischen 4 und 11 gehalten
werden, doch wird der Betrieb bei einem pH-Wert zwischen 6 und 9 bevorzugt. Die Temperatur sollte
zwischen 70 und 880C liegen, es werden die besten Ergebnisse bei Temperaturen zwischen 84 und 860C
erzielt.
Die Diamanten sind gleichmäßig und gut beschichtet, und das Produkt kann jeden gewünschten Prozentsatz
an Metall enthalten. Es eignet sich sehr gut für die Verwendung bei der Herstellung von Schleifmaterialien
bzw.-mitteln.
Das Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch die
Zugabegeschwindigkeiten der beiden Lösungen so
eingestellt wurden, daß ungefähr 0,25 g/l NiCb · 6H2O
und 2,5 g/l Hypophosphit im Überlauf vorlagen. Diese Werte entsprechen einem Molverhältnis von etwa 0,04.
Das Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch die Zugabegeschwindigkeiten der beiden Lösungen so
eingestellt wurden, daß ungefähr 1,75 g/l NiCb ■ 6H2O
und 0,1 g/l Hypophosphit im Überlauf vorlagen. Diese Werte entsprechen einem Molverhältnis von 6,48.
Die Konzentrationen der Nickel- und Hypophosphitlösungen der Beispiele 2 und 3 können auch so
verändert werden, daß die gewünschten Konzentrationen im Überlauf noch leichter erhalten werden.
Beispiele 4bis6
Die Beispiele 1 bis 3 wurden wiederholt, wobei an Stelle von NiCL2 · 6H2O CoCl2 · 6H2O in gleicher
Konzentration verwendet wurde.
Die Diamanten waren wiederum gleichmäßig und gut beschichtet.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Verfahren zum kontinuierlichen Beschichten von körnigen Materialien mit Nickel oder Kobalt,
bei dem die körnigen Materialien mit einer Ionen des entsprechenden Metalls enthaltenden Lösung und
einer Hypophosphitlösung in Berührung gebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß
einem die körnigen Materialien enthaltenden Kessel kontinuierlich die Lösungen in Konzentrationen und
Geschwindigkeiten zugeführt werden, daß das Bad zwischen etwa 0,001 und etwa 0,035 Mol/l Hypophosphitionen
enthält und ein Mölverhältnis von Metall zu Hypophosphit zwischen 0,04 und 0,25 oder
zwischen 1,6 und 6 aufrechterhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zu überziehende körnige Materialien
Diamanten verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem die körnigen Materialien
enthaltenden Kessel eine Ionen des entsprechenden Metall enthaltende Lösung und eine Hypophosphitionenlösung
in Konzentrationen und Geschwindigkeiten zugeführt wird, die der vorher bestimmten
Zusammensetzung des überlaufenden Abwassers entsprechen.
Applications Claiming Priority (7)
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| DE1621269B2 DE1621269B2 (de) | 1976-04-08 |
| DE1621269C3 true DE1621269C3 (de) | 1976-11-25 |
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