DE1917371C3

DE1917371C3 - Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von glatten, dichten Metallschichten

Info

Publication number: DE1917371C3
Application number: DE1917371A
Authority: DE
Inventors: Steve Schenectady N.Y. Eisner (V.St.A.)
Original assignee: Norton Co
Current assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 1968-04-03
Filing date: 1969-04-03
Publication date: 1975-11-27
Also published as: CH524398A; FR2138202A1; DE2122745A1; GB1257541A; DE1917371A1; DE1917371B2; GB1350953A; FR2138202B1; CA925465A

Description

Fig. 3 zeigt schematisch die Durchführung des er- Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist es fmdungsgemaßen Verfahrens nut strahlförmig züge- kleine Höhen oder Vertiefungen auf, die in der Art fuhrtem bllektrolyt; _eines Becherwerks Eiektrolyt über die Arbeitsfläche

Fig.4 zeigt die Anwendung des erfindiingsgemä- zuführen. Grundsätzlich kann man als Unterlage für ßen Verfahrens fur die Gewinnung von Kupfer; 5 das Schleifmittel offene Gewebe oder Netze, nichtge-

Fig. 5 zeigt schematisch im Schnitt die Anwen- webte Produkte, zusammengedrückt oder nicht zudung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstel- sammengedrückt, offenzellige Schaumstoffe, lung eines Nickelzylinders; schwammartige. Materialien u. dgl. anwenden (US-PS

F i g. 6 zeigt schematisch die Durchführung des er- RE 21 852, US-PS 30 20 139, 32 56 075, 33 34 041). findungsgemäßen Verfahrens unter Anwendung eines io Alle diese bekannten Schleifmittel, soweit sie nicht endlosen Bandes eines Schleifmittels; elektrisch leitend sind, sind für das erfindungsge-

F i £,. 7 zeigt schematisch im Querschnitt das erfin- mäße Verfahren anwendbar, dungsgemäß angewandte Schleifmittel. Nach der Anordnung der F i g. 2 befindet sich in

Wie erwähnt, besteht der größte Vorteil des erfin- der Wanne 10 der Elektrolyt 11, die Anode 12 und dungsgemäfen Verfahrens darin, daß man gegenüber 15 die Kathode 13. Als Kathod'e ist der zu überziehende den bekannten Verfahren die Stromdichte und damit Gegenstand geschaltet. In unmittelbarer Nähe der die Abscheidungsgeschwindigkeit des Metalls we- Oberfläche 14 der Kathode 13 befindet sich das sentlich steigern kann. Der Grenzwert der Strom- Schleifmittel, welches in der Ausführungsform nach dichte ist erreicht, wenn auch höhere Spannung zu kei- F i g. 2 aus einem Zylinder 15 aus porösem ungewebner nennenswerten Erhöhung des ^ctromflusses führt. 20 tem Fasermaterial 16 besteht, in welchem Schleif-Aus dem Diagramm der Fig. 1 zeigt die obere korn 17 fixiert ist. Der Zylinder 15 wird über Schaft Schulter der Kurven diesen Zustand; der danach fol- 18 und Motor 19 gedreht. Gegebenenfalls kann man gende, nochmalige Anstieg der Kurve ist auf andere dem Zylinder noch eine auf- und abgehende Bewe-Kathodenreaktionen, wie Wasserzersetzung, zurück- gung verleihen. Motor 19 mit Schaft 18 und Zylinder zuführen. Bei den bekannten elektrolytischen Ab- 25 15 ist auf der Unterstützung 21 entsprechend verscheidungsverfahren ist diese Grenzstromdichte für schiebbar angeordnet, um den ausreichenden Andie Praxis jedoch noch kein Maß für die erreichbare preßdruck des Schleifmittels an die Kathodenfläche Abscheidungsgeschwindigkeit, denn bekanntlich er- zu gewährleisten.

reicht man bei höheren Stromdichten, als sie in der Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 soll ein zy-

Praxis bei den bekannten Verfahren angewandt wer- 30 lindrischer Stab 25 am einen Ende 26, 26' überzogen den, keine einwandfreien Abscheidungen ζά der Ka- werden. Die Drehung des Stabes 25 erfolgt über das thode mehr. Dies geht auch aus der unterbrochenen Spannfutter 27, Schaft 28 und Motor 29. Die Blei-Kurve des Diagramms Fig. 1, die sich auf bekannte anode 30 auf einer Stützplatte 31 wird über den Verfahren stützt, hervor, wo ein beträchtlicher Un- Schaft 33 und Motor 32 in Drehbewegung gehalten. terschied zwischen der in der Praxis anwendbaren 35 Die Anode 30 ist mit einer Schleifscheibe 34 belegt Stromdichte und der obenerwähnten Grenzstrom- und mit der Schraube 37 an der Anode fixiert. Die dichte besteht. Die Kurve für das bekannte Verfah- Schleifscheibe besteht hier aus einer netzartigen Unren bezieht sich auf eine Nickelabscheidung. Die aus- terlage 35 und Schleifkorn 36. Der Elektrolyt 38 gegezogene Kurve der Fig. 1 zeigt die enorme Strom- langt aus dem Behälter 39 über Pumpe 40 und Leidichtesteigerung durch Anwendung des erfindungsgeT 40 turn; 41 auf die zu überziehende Fläche 26, 26' und mäßen Verfahrens und darüber hinaus, daß man in wird von den Poren des Schleifmittels 34 aufgenomder Praxis praktisch mit der Grenzstromdichte arbei- men und weitertransportiert. ___

ten kann. Diese Arbeitsstromdichte für das erfin- Die Anordnung nach F i g. 4 dient zur Abschei-

dungsgemäße Verfahren liegt bei etwa 432 A/dm² ge- dung von Kupfer aus einem Kupfersulfatelcktrolyt. genüber einer Arbeitsstromdichte von etwa 41,4 45 Im Behälter 50 befindet sich der Elektrolyt 51 und A/dm³ und einer Grenzstromdichte von etwa 85 die inerte über 53 drehbare scheibenförmige Blcia-A/dm² bei der bekannten Nickelabscheidung. node 52; auf dieser liegt eine Schleifscheibe 54 auf,

Für die Erstellung der Kurve zum erfindungsge- die in schleifendem Kontakt mit dem sich abscheimäßen Verfahren in Fig. 1 wurde ein Schleifmittel denden Kupfer 55 auf der Kathodenunterlage 56 angewandt, welches aufgebaut war aus einem offenen 50 steht. Der Anpreßdruck zwischen Schleifscheibe und Kunstseidengewebe mit etwa 8 Fäden pro cm und Kupfer kann entsprechend eingestellt werden, einer Kunststoffbindemittelschicht für das Tonerde- Die F i g. 5 zeigt nun eine Ausführungsform dei

schleifkorn mit einer Körnung von etwa 37 μηι. Der Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßer Anpreßdruck des Schleifmittels an die sich bildende Verfahrens, um einen Nickclzylindcr herzustellen. Ir Metalloberfläche betrug rund 1,75 kg/cm² bei einer 55 dem Behälter 60 befindet sich der Elektrolyt 61 unc linearen Laufgeschwindigkeit des Schleifmittels von der drehbare Dorn 62 aus korrosionsbeständigen etwa 300 m/min. Stahl als Kathode. Um später dne Trennung de:

Der Träger für das Schleifmittel ist vorzugsweise Nickelzylinders von dem Dorn zu ermöglichen, ist e durchlässig für den Elektrolyt und hat zumindest im allgemeinen mit einer Metalltrennschicht verse eine Porosität in der Größenordnung von 6,5 She- 60 hen. Der Siromanschluß geschieht in diesem FaI fieldeinheiten (Ringdurchmesser 67 mm). Die Unter- über die Bürste 64. Ein erweiterbarer, geteilter Rinj lage sollte zumindest einigermaßen kompressibel und 65 dient als Anode; um dem Elektrolyt den Zutrit verformbar sein, damit sich das Schleifmittel an un- zu der Kathode zu gewähren, muß dieser Ring 6i regelmäßige Kathodenflächen und Metallschichten Öffnungen 66 aufweisen. In der ringförmigen Anodi anschmiegen kann. ⁶5 65 befindet sich nun in schleifendem Kontakt mi

Um dauernd frischen Elektrolyt an die Abschei- dem sich abscheidenden Nickel 68 das Schleifmitte dungsfläche heranzutransportieren, sollte das Schleif- 67. Der Anpreßdruck des Schleifmittels auf das siel mittel möglichst viel Flüssigkeit mitnehmen können. abscheidende Nickel wird wie üblich eingestellt

Nach Erreichen der gewünschten Wandstärke des Nickclzylindcrs wird die Abscheidung abgebrochen iind der Nickelzylinder aus der Anordnung herausgezogen.

Die Fi g. 6 zeigt die Anwendung des erfindungsgemäßcn Verfahrens zur Metallraffination. In dem Behälter 70 befindet sieh der Elektrolyt 71 und die Anode 72 aus dem zu reinigenden Metall. Das reine Metall 78 wird an der Kathode 73 abgeschieden und steht in dauerndem schleifenden Kontakt mit dem endlosen Schleifband 74, welches über die Umlenkrollen 75, 76 und über die Antriebsrolle 77 läuft.

F i g. 7 zeigt nun eine schematisierte Tcilansicht im Schnitt eines erfindungsgemäß anwendbaren Schleifbandes. Das nichtgewebte Fasermaterial 85, z. B. aus Polyalkylenterephthalat, ist an seinen Kreuzungsstellen mit dem Kleber 86 gebunden. Das Schleifkorn 87 wird an den Fasern 85 durch den Kleber 86 gehalten. Zwischen der Kathode 89 und der sich bildenden Metallfläche 90 einerseits und andererseits den Faserstücken werden kleine Kammern 88 gebildet, die den Elektrolyttransport bewirken.

Wie erwähnt, bewirkt die erfindungsgemäße Anwendung eines Schleifmittels während des Abscheidimgsvorgangs die weitgehende Beseitigung der Diffusions- und Polarisationsschicht, darüber hinaus beeinflußt das Schleifmittel die Kristallisation des sich abscheidenden Metalls, indem die Anzahl der Kristall isationskcime um ein Vielfaches erhöht und ein gleichmäßiges Wachstum an diesen Kristallisaiionskeimen gewährleistet wird. Mikroskopische Untersuchungen der erfindungsgemäß erhaltenen Metallabscheidungen zeigen, daß die Wachslumsachsen der Kristalle im wesentlichen parallel zu der Unterlage liegen und die Kristalle nicht säulenartig oder dendritisch aus der Oberfläche herauswachsen, wie dies bei bekannten Verfahren oft beobachtet werden kann.

Durch die erfindungsgemäße Beanspruchung der sich abscheidenden Metallschicht mit einem Schleifmittel kommt es zu Kratzmustern, die die oben dargelegte Wirkung auf das Kristallwachstum haben. Diese Kratzmuster lassen sich bereits bei einer 2000fachen Vergrößerung erkennen. Obwohl prinzipiell die Ausbildung von derartigen Kratzmustern verhindert werden könnte, ist dies doch in der Praxis nicht notwendig im Hinblick auf die damit verbundene schwierige Einstellung und Aufrechterhaltung des geeigneten Anpreßdruckes zwischen Schleifmittel und sich aufbauender Metallfläche. Auch hat das Kratzmuster keine in irgend einer Weise geartete Qualitätsverschlechterung des erzeugten Metallgegenstandes zur Folge.

Grundsätzlich läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren für die Abscheidung all der Metalle anwenden, die man elektrolytisch aus ihren Lösungen abzuscheiden vermag. In erster Linie eignet sich jedoch das erfindungsgemäße Verfahren für die Abscheidung von Nickel, Kupfer, Zinn und Aluminium. Die Relativbewegung zwischen der sich bildenden Metallschicht und dem Schleifmittel kann beliebig sein und zwar linear und/oder drehend und/oder hinund, hergehend. Dabei ist es ohne Belang, ob sich das Schleifmittel über der sich aufbauenden Metallschicht bewegt oder jedoch die Kathode eine Relativbewegung gegen die stationäre Anode ausführt. Bei Bedarf können jedoch sowohl Kathode als auch Anode gegeneinander bewegt werden.

Im allgemeinen arbeitet man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer inerten Anode. Es ist aber auch insbesondere bei der elektrolytischen Raffination möglich, mit einer selbstverzehrenden oder 3 Opferanode zu arbeiten. In diesem Fall weist das erfindungsgemäße Verfahren noch den Vorteil auf, daß gleichzeitig mit der Einwirkung auf die Kathode auch eine Aktivierung der Anode erfolgt, die die Auflösungsgeschwindigkeit erhöht. Dies gilt insbesondere

ίο bei der Zinnraffination, wo der Abtransport der gelösten Stoffe aus der Anode ein wesentlicher Faktor der Gesamtelektrolyse ist. Die Aktivierung der Anode kann unter den gleichen Bewegungsbedingungen wie die der Kathode stattfinden, jedoch können auch andere Bewegungsbedingungen zur Anwendung kommen.

Die Erfindung wird noch an den folgenden Beispielen näher erläutert.

B e i s ρ i e 1 1

Als reibende Mittel in einer Vorrichtung nach F i g. 2 diente ein Schleifmaterial, dessen Unterlage ein Nylongewebe, offenmaschig, Maschengröße etwa 0,84 mm, war. Das Bindemittel für Tonerdeschleifkorn. Körnung 37 μΐη, bestand aus einem Phenolharzkleber. Dies ist ein handelsübliches Schleifmittel für maximalen Materialabtrag. Das Schleifmittel war etwas abgestumpft worden, indem 7 min unter einem Anpreßdruck von 1,4 kg/cm² und einer Umfangsgeschwindigkeit von 300 m/min an korrosionsbeständigem Stahl. Spezifikation 304, geschliffen wurde (Das Schleifmittel entsprach in etwa US-PS Re 21 852). Aus diesem Schleifmittel wurde eine Scheibe — Durchmesser 178 mm, Dicke 1,6 mm — auf eine Bleischcibe als Anode gleicher Größe fixiert. Als Elektrolyt diente eine Lösung von 370 g/l Ni-So₄ ■ 6H₂O und 15 g/l Borsäure mit 77° C, der mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa 1,9 l/min dem Schleifmittel zugeführt wurde. Zur Untersuchung wurde als Kathode ein Stab aus Stahl der Spezifikation 1018, Durchmesser 12,7 mm, angewandt. Drehgeschwindigkeit des Stabes betrug 40 UpM entgegengesetzt der Drehrichtung der Anode.

Die Abscheidung erfolgte bei einem Anpreßdruck von 1,75 kg/cm², einer Schleifscheibengeschwindigkeit von 30 m/min und einer Stromdichte von etwa 232 A/dm².
Man erhielt nach einer Abscheidungszeit von

5 min eine Schicht mit einer Stärke von 83 μΐη aus haftendem, glänzendem einschlußfreiem Nickel.

Beispiel 2

In Abwandlung des Beispiels 1 wurde in diesem Fall eine Scheibenumdrehungsgeschwindigkeit von nur 3 m/min angewandt. Die erhaltene Schicht war vergleichbar dick und dicht, jedoch wesentlich weniger glänzend. Wurde die Umfangsgeschwindigkeit

der Scheibe auf etwa 300 m/min und die Stromdichte auf etwa 870 A/dm² erhöht, so erhielt man nach 5 min einen kompakten glatten glänzenden Überzug mit einer Stärke von 1,42 mm.

Beispiel 3

In Abwandlung des Beispiels 1 wurde das angewandte Schleifmittel zum Abstumpfen 11 min bei

einem Anpreßdruck von 1,4 kg/cm² und einer Umfangsgeschwindigkeit von 91 m/min gegen den korrosionsbeständigen Stahl der Spezifikation 304 gepreßt. Die Abscheidung geschah dann auf einem Stahl der Spezifikation 1018.

Der Elektrolyt enthielt 100 g/l SnSO₄ und 100 g/l H_nSO₄. Die Strömungsgeschwindigkeit des Elektrolyten betrug etwa 7,5 1/min. Die Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibe war 3 m/min und der Kathode 40 UpM. Der Anpreßdruck war so hoch, daß mit dem bloßen Auge erkennbare Kratzer entstanden. Bei der Abscheidung während 4 min bei Raumtemperatur und einer Stromdichte von etwa 770 A/dm² erhielt man einen festhaftenden, kompakten, glatten Zinnüberzug mit einer Stärke von 32 μΐη.

Aus der Literatur kann entnommen werden, daß es mit einem derartigen Elektrolyt bisher immer nur möglich war, Zinn dendritisch abzuscheiden, und zwar gilt dies auch bei geringeren Stromdichten.

Beispiel 4

In Abwandlung des Beispiels 1 wurde ein Schleifmittel angewandt, dessen Unterlage ein Glasfasergewebe mit einer Maschenweite von etwa 2,5 mm war. Nach 24 h Trocknen bei etwa 149° C betrug die Knoop-Härte des Harzes 40. Die Anode bestand aus Blei, Umfangsgeschwindigkeit der Anode 2300 m/min. Elektrolyt: 100 g/l SnSO₁ und 100 g/l 11.,SO₄, Strömungsgeschwindigkeit etwa 7,5 l/min. Die Kathode war aus Stahl, Spezifikation 1018, Durchmesser 12,7 mm, 40 UpM.

Nach einer Abscheidung von 5 min bei Raumtemperatur und einer Stromdichte von etwa 1180 A/dm² erhielt man eine hochglänzendc kompakte festhaftende Zinnschicht mit einer Stärke von über 0,4 mm.

Beispiel 5

Es wurde die Vorrichtung nach F i g. 5 angewandt. Kathode: korrosionsbeständiger Stahl, Schleifmittel: ungewebte Bahn aus Polytherephthalsäure-äthylenglykolester (»Dacron«) — 50 mm Länge, 40 den —, Bindemittel für das Schleifkorn: Acrylnitril-Melaminharz durch Spritzauftrag zur Verbindung der Fasern an ihren Kreuzungsstelien und Phenoiharzkleber durch Walzauftrag unter einem Druck von etwa 2,8 kg/cm², woraufhin dieses lockere Fasermaterial von etwa 19 mm auf etwa 1.6 mm zusammengedrückt, dann 2 h bei etwa 122° C getrocknet 15 min bei etwa 156° C gehärtet wurde; Porenvolumen 85% mit zahlreichen durchgehenden öffnungen; Knoop-Härte des Harzes 43, Schleifkorn: Aluminiumoxid Körnung 37 μΐη.

Elektrolyt: 370 g/l NiSO₄ - 6H₂O und 15 g/l Borsäure, Strömungsgeschwindigkeit etwa 1,9 l/min.

In diesem Fall wurde die Relativbewegung dadurch erreicht, daß die Kathode bewegt und die Anode und das Schleifmittel fixiert waren. Die Abscheidungsgeschwindigkeit für eine Nickelschicht von etwa 1,25 mm betrug das etwa 50fache üblicher Abscheidungen.

Beispiel 6

Unter Anwendung der Vorrichtung nach F 5 g. 2 und eines Elektrolyten, enthaltend 0,6 kg/1 AlCl₃, wurde eine Messingkathode, Durchmesser 12,7 mm, gegen eine Bleianode mit einer Umfangsgeschwindigkeit von etwa 91 m/min bei leichtem Anpreßdruck und einer Stromdichte von 1880A/dm² 5 min überzogen. Man erhielt einen dünnen weißlichen Metallüberzug, der sich durch Tüpfelanalyse mit Alizarin als Aluminium identifizieren ließ.

Beispiel 7

Ein unreiner Kupferbarren (96% Cu) wurde in eine rechteckige Form gebracht und in einer Vorrichtung nach F i g. 6 als Anode eingesetzt. Als Schleifmittel diente eine ungewebte Matte auf einem Nylon-Stützgewebe in Form eines endlosen Bandes mit einer Breite von 150 mm und Tonerde, Körnung 37 |tm, und Kathode Elektrolytkupfer; der Elektrolyt war eine Kupfersulfatlösung.

Man erhielt an der Kathode einwandfreies Elekirolytkupfcr in hoher Geschwindigkeit.

Versuchsbericht

Um zu zeigen, daß eine perforierte Kunststoffolie im Sinne der OS 14 46 045 und das erfindungsgemäß angewandte Schleifmittel zu völlig unterschiedlichen Ergebnissen führen, wurden folgende Versuche durchgeführt:

Als Versuchsanordnung diente eine Zelle mit starr montierter Anode und darüber an einer drehbaren Welle eine Montageplatte, mit der die vertikal verstellbare Kathode in Berührung stand. Die Kathode und Anode standen sich im wesentlichen gegenüber. Die Montageplatte diente dazu, einerseits das erfindungsgemäße Schleifmittel und andererseits eine Folie im Sinne des Standes der Technik aufzunehmen.

Der Elektrolyt wurde erhalten, indem auf 20 000 Gewichtsteile Wasser 8500 Gewichtsteile Ni-SO₄ · 6H₂O, 800 Teile H₃BO₃ und 4 Teile Saccharin

kamen. Arbeitstemperatur des Elektrolyten 65 ±5° C; Anode: Nickelblech mit der Kathode zugekehrter Fläche von etwa 12,9 cm², Montageplatte: Polyvinylchloridscheibe, Durchmesser 178 mm, Stärke 12,7 mm, die über den Außenbereich 108 Bohrungen mit einem Durchmesser zwischen etwa 3,8 und 6,35 mm aufwies. Diese Bohrungen dienten dazu, um dem Elektrolyten einen entsprechenden Zutritt zu der der Kathode zugekehrten Anodenfläche zu gestatten. Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle 100 UpM, so daß sich in der Mitte der Kathode eine Oberflächengeschwindigkeit des reibenden Mediums von etwa 50 m/min ergab.

Kathode: Korrosionsbeständiger Stahlstab, Durchmesser 12,7 mm.

1. Erfindungsgemäßes Schleifmittel:

Nadelfilz (XU 94 Kendall Company) aus Nylonfasern 6 den, 210 g/m², Stärke 2,68 mm. Dieser Fih wurde durch Walzauftrag mit einem Gemisch vor 1170 Teilen Polyurethanharz (40% Feststoffgehalt und 500 Teilen Siliciumcarbidschleifkorn (grit 1000 versehen. Das Härten des Bindemittels erfolgt in 31 bei 21°C und 50% relativer Feuchte und anschlie ßend 5 h bei 121⁰C. Aus diesem Material wurdi eine Scheibe, Durchmesser 178 mm, herausgeschnit ten und auf der Montageplatte befestigt.

2. Als perforierte Kunststoffolie nach dem Stam der Technik diente eine Scheibe, 178 mm Durchmes ser, aus einer 0,76 mm starken Polypropylenfolie. I

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diese wurden entsprechend der Montageplatte Bohrungen eingebracht. Nach dem Bohren der Kunststoff scheibe wurde sie bei 149 +5⁰C unter einem Druck von etwa 140 kg/cm² abgepreßt zur Entfernung der Grate. Die so bearbeitete Scheibe wurde dann auf die Montageplatte montiert und mit einem geringen Anpreßdruck von etwa 0,35 kg/cm² (aufgebracht durch das Kathodengewicht) an die Kathode angelegt.

Mit der Kunststoffplatte erhielt man zufriedenstellende Metallabscheidungen bei einer Nennstromdichte von 50 A/dm² entsprechend einer Effektiv-Stromdichte von etwa 25 A/dm². Bei einer Nennstromdichte von 75 A/dm² war der Niederschlag an den Kanten verbrannt und bei einer Nennstrom-

10

dichte von 100 A/dm² erhielt man ähnliche Erscheinungen. Die effektive Stromdichte unter Berücksichtigung der Plattenstärke entsprach nur 30 A/dm² für die beiden Nennstromdichten 75 bzw. 100 A/dm².
Unter gleichen Arbeitsbedingungen erhielt man mit dem erfindungsgemäß angewandten Schleifmittel bis zu Nennstromdichten von 200A/dm² entsprechend Effektiv-Stromdichten von 130 A/dm² hochglänzende Schichten.

ίο Vergleicht man nun die Ergebnisse der perforierten Platte und des erfindungsgemäß angewandten Schleifmittels, so zeigen sich hinsichtlich der Abscheidungsgeschwindigkeit und damit der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ganz beträchtliche Unterschiede.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

If Q02

Claims

nähme gestattet jedoch nicht die Erhöhung der Ab- PatentansDriiche- Scheidungsgeschwindigkeit auf Grund einer Erhö- Patentanspruch. ^ derStromdichte für glatte, dichte Metallab-

1. Verfahren zur elektrolytischen Herstellung Scheidungen. -„matt „(„is™ von glatten, dichten Metallschichten auf einer 5 Die DT-AS 12 17 171 betrifft:«n Glatt- ode ^Lapp-Unterlage ηώ hoher Abscheidungsgeschwindig- werkzeug für das Im,.enschhchten von rohrfonruge keit und bei hoher Stromdichte, wobei während Körpern oder zylindrischen Bohninga wobei Teile des Abscheidens die Oberfläche der sich bilden- der dem Hohlquerschnitt entsprechenden Mantelden Metallschicht durch eine Relativbewegung fläche des Raumwerkzeugs mit einem Schletfmitte, dieser Oberfläche gegenüber einem reibenden i. besetzt sind Bei diesem Verfahren geht es um eine Mittel mechanisch beansprucht und dauernd M- mechanische Abarbeitung von Un ermaß gleichzeitig scher Elektrolyt mit hoher Strömungsgeschwin- kombiniert m.t einem Matenalauftrag bei Übermaß digkeit herangeführt wird, dadurch ge- Es ist also dabei nicht eine elektrolytische. Metallabk e η η ζ e i c h η e t, daß man als reibendes Mittel scheidung zur Gewinnung eines harten dichten unc ein vorzugsweise durchlässiges Schleifmaterial i₅ glatten Metallgegenstandes angestrebt es werder anwendet hier nur Oberflächenrauhigkeiten eingeebnet.

2. Ve/fahien nach Anspruch 1, dadurch ge- Die Erfindung geht nun aus von der elektrolyt!- kennzeichnet, daß man ein Schleifmaterial an- sehen Herstellung von glatten dichten Metallschichwendet, dessen Träger eine nichtgewebte Faser- ten auf einer Unterlage mit hoher Abscheidungsgebahn oder ein offenes Gewebe ist. *«> schwindigkeit unter honer Stromdichte, wobei wahrend des Abscheidens die Oberflache der sich bildenden Metallschicht durch eine Relativbewegung diesei Oberfläche gegenüber einem reibenden Mittel me-

chanisch beansprucht und dauernd frischer Elektro-

_a5 lyt mit hoher Strömungsgeschwindigkeit herangeführt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist nur dadurch gekennzeichnet, daß man als reibendes Mit-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrolyt tel ein vorzugsweise durchlässiges Schleifmaterial antischen Herstellung von glatten, dichten Metall- wendet. Bevorzugt wird ein Schleifmaterial, desser schichten auf einer Unterlage mit hoher Abschei- 30 Träger eine nichtgewebte Faserbahn oder ein offene· dungsgeschwindigkeit und bei hoher Stromdichte, Gewebe ist.

wobei während des Abscheidens die Oberfläche der Das erfindungsgemäße Verfahren laßt sich fur all«

sich bildenden Metallschicht durch eine Relativbewe- möglichen Arten von elektrolytischer Metallabscheigung dieser Oberfläche gegenüber einem reibenden dung einschließlich des Galvanisieren, der elektroly-Mittel mechanisch beansprucht und dauernd frischer 35 tischen Raffination und der Galvanoplastik anwen-Elektrolyt mit hoher Strömungsgeschwindigkeit her- den. Durch das erfindungsgemäße Verfahren geling! angeführt wird. es, die Arbeitsstromdichte von z.B. für Verzinner

Die bekannten Verfahren zur elektrolytischen Ab- üblich etwa 1,1 A/dm² wesentlich zu steigern näm scheidung von Metallen erreichen im allgemeinen Hch z.B. auf etwa 2150 A/dm². Durch diese reibend« nur geringe Abscheidungsgeschwindigkeit. Die Ab- 40 Bearbeitung der sich bildenden Metalloberflachf Scheidungsgeschwindigkeit läßt sich theoretisch nach der Erfindung erfolgt dauernd nicht nur ein« durch Erhöhung der Stromdichte verbessern, jedoch Beseitigung der Polansationsschicht, sondern aucr ist es nach den bekannten Verfahren nicht möglich, eine Aktivierung der in der Oberfläche liegender bei erhöhten Stromdichten und damit größeren Ab- Kristallite, welche ihrerseits wieder zu einer be Scheidungsgeschwindigkeiten tatsächlich zu dichten, 45 schleunigteu Abscheidung fuhren. Diese Aktivierunj glatten und kompakten Metallschichten zu kommen. beruht möglicherweise auch auf Versetzungen unc Ein die Abscheidungsgeschwindigkeit begrenzender Beeinflussungen des Knstallitaufbaus, die als Knstal Faktor ist die Polarisationsschicht auf der Kathode. lisationskeime für die nachfolgend abgeschiedener Es zeigte sich aber auch, daß Erhöhung der Metallio- Schichten wirken. Die Abscheidung beim erfindungs nenkonzentration, der Elektrolyttemperatur, Intensi- 50 gemäßen Verfahren erfolgt viel gleichmäßiger, wei vierung der Elektrolytbewegung und dergleichen üb- eine wesentlich größere Anzahl an »Kristallisation^ liehe Maßnahmen zu keiner nennenswerten Erhö- keimen« an der Abscheidungsfläche zur Verfügunf hung der Abscheidungsgeschwindigkeit führen. steht und außerdem eventuell auftretende Oberfla

Die US-PS 1214 271, 14 73 060, 14 73 154 und chenrauigkeiten sofort wieder ausgeglichen werden 17 86 592 betreffen Verfahren zur mechanischen Be- 55 Durch die dauernde Bewegung im Grenzbereich vor einfassung der abgeschiedenen Fläche zur Erhöhung Metall und Elektrolyt wird die Zufuhr von Metallio der Materieldichte, jedoch wurde bisher durch der- nen und die Abfuhr von Anionen begünstigt. Diese artige Maßnahmen weder die Möglichkeit geschaf- Vorgang wird durch die dauernde Zufuhr von fri fen, mit höherer Stromdichte zu arbeiten, noch die schem Elektrolyt mit hoher Geschwindigkeit weite Abscheidungsgeschwindigkeit zu erhöhen, wenn 60 unterstützt, dichte, kompakte Metallagen erhalten werden sollen. Die Erfindung wird an den Figuren weiter erläu

Die DT-OS 14 46 045 (US-PS 33 13 715) betrifft tert.

ein Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung und F i g. 1 ist ein Diagramm, in dem die Spannung ge

Reinigung von Metalloberflächen unter Anwendung gen die Stromdichte bei bekannten und dem erfin eines weichen Dielektrikums, welches über das zu 6₅ dungsgemäßen elektrolytischen Abscheidungsverfah behandelnde Werkstück ziemlich sanft überbürstet. ren gezeigt ist;

Als weiches Dielektrikum dient ein Filz oder eine ge- F i g. 2 zeigt schematisch die Durchführung des er

gebenenfalls perforierte Kunststoffplatte. Diese Maß- findungsgemäßen Verfahrens in einem Elektrolyt;