DE1925648C3 - Verfahren zum stromlosen Erzeugen von Metallüberzügen - Google Patents
Verfahren zum stromlosen Erzeugen von MetallüberzügenInfo
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Description
50
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum stromlosen Erzeugen von Metallüberzügen aus wäßrigen Metallisierungsbädern, die zu dem freien Metall reduzierbare
Ionen des Überzugsmetalls und ein Reduktionsmittel sowie antikatalytische Stoffe in einer Konzentration
von ία6 bis ΙΟ-2Mol/l enthalten, wobei die Metallbeschichtung der Werkstücke in einem die Badflüssigkeit
enthaltenden Behälter durchgeführt wird, aus dem die Badflüssigkeit zur Entfernung von in dem Bad
gebildeten und/oder in dieses eingeschleppten Feststoff-Badverunreinigungen kontinuierlich oder diskontinuierlich abgezogen und einem Abscheider zugeführt
wird.
Die Beschichtung von metallischen oder nichtmetallischer Werkstücken mit Überzugsmetallen, wie z. B.
Nickel, erfolgt bekanntlich in Metallisierungsbädern, die neben den Metallionen des Überzugmetalls und einem
Reduktionsmittel, wie z. B. Natriumhypophosphit, noch
weitere Zusätze, wie Komplexbildner, die mit den Metallionen Komplexe bilden, Glanzbildner, antikatalytische Stoffe, auch Stabilisatoren genannt, zur Stabilisierung des Bades usw., enthalten. Aus DE-AS 12 54 935
und DE-AS 12 37 399 sind wäßrige Bäder zur chemischen Abscheidung von borhaltigen Metallüberzügen
aus Nickel, Kobalt, Eisen oder Zink bekannt, welche das
Überzugmeiall in Form einer im Bad löslichen Bohrwasserstoffverbindung zusammen mit dem Reduktionsmittel und antikatalytischen Stoffen enthält, die aus
mindestens einer im Bad löslichen Verbindung des Cadmiums, Thalliums, Zinns, Arsens, Antimons, Wismuts, Selens, Bleis und/oder Tellurs in einer Konzentration bis zu 2000 mg/1 je Verbindung enthält. Durch den
Zusatz dieser Verbindungen zu dem Metallisierungsbad soll die Reaktionsausbeute und/oder die Abscheidungsgeschwindigkeit gesteigert werden.
Bei den bekannten Metallisierungsverfahren erfolgt die Metallbeschichtung der Werkstücke in einem die
Badflüssigkeit enthaltenden Behälter, aus dem die Badflüssigkeit zur Entfernung der in dem Bad als
Reaktionsprodukte gebildeten und in dieses eingeschleppten Feststoff-Badverunreinigungen kontinuierlich oder diskontinuierlich abgezogen werden muß. Bei
stärkerer Anreicherung der als Niederschläge, oder Schwebstoffe vorliegenden Badverunreinigungen bildet
sich in dem Bad eine große Anzahl aktiver Keime, an denen unerwünschte Reaktionen ablaufen, wodurch
eine Verarmung des Bades an den für die Metallisierung benötigten wertvollen Stoffen und gegebenenfalls sogar
eine spontane Badzersetzung hervorgerufen wird. Die Badverunreinigungen können sich außerdem an den zu
metallisierenden Werkstückflächen ablagern, wodurch eine unerwünschte Rauhigkeit der aufgebrachten
Metallüberzüge erhalten wird. Um diese nachteiligen Auswirkungen zu vermeiden, ist es daher erforderlich,
die als Niederschläge und Schwebstoffe im Bad enthaltenen Verunreinigungen laufend aus dem Bad zu
entfernen.
Bei den bekamen Verfahren zum stromlosen Erzeugen von Metallüberzügen ist es trotz des Zusatzes
von antikatalytischen Stoffen nicht möglich, die unerwünschte Metallisierung der mit der Badflüssigkeit
in Kontakt kommenden Oberflächen der Apparaturteile, insbesondere des Badbehälters und des der
Abscheidung der Badverunreinigungen dienenden Abscheiders, zu verhindern. Die Konzentration der
antikatalytischen Stoffe im Metallisierungsbad wird naturgemäß auf die optimalen Abscheidungsbedingungen des Bades eingestellt Eine Änderung dieser
Konzentration würde zu unbefriedigenden Egebnissen bei der Metallbeschichtung und auch zu unbefriedigenden Eigenschaften der Metallüberzüge führen. Bisher
mußte daher im Hinblick auf die Erzielung möglichst optimaler Abscheidungsbedingungen eine unerwünschte Metallisierung der Oberflächen der Apparaturteile in
Kauf genommen werden.
Werden für die Abscheidung der Badverunreingigungen Filter verwendet, so kommt es an den Filtereinsätzen bzw. den Filtergeweben sowie an den sich bildenden
Filterkuchen zu unerwünschten Abscheidungen des wertvollen Überzugsmetalls. Da die meisten Niederschläge und Schwebstoffe oft sehr schwer filtrierbar
sind, müssen häufig noch besondere Filterhilfsmittel verwendet werden, an denen es ebenfalls zu Abscheidungen des Überzugmetalls kommt, da auch diese
Einrichtungen mit der Badflüssigkeit in Kontakt
kommen.
Um die unerwünschten Metallabscheidungen in den Abscheidern zu unterdrücken, ist es bekannt, die aus
dem Bad abgezogene heiße Badlösung zunächst zu kühlen, bevor sie dem Abscheider bzw. dem Filter
zugeführt wird. Diese Verfahrensweise ist äußerst aufwendig, zumal die gefilterte Badlösung anschließend
wieder auf die Badtemperatur erwärmt werden muß, bevor sie in das Bad zurückgeführt wird.
Es ist außerdem bekannt, filtrierbare Niederschläge
und Schwebsioffe mit Hilfe eines Schwerefeldes aus einer Lösung zu entfernen, was durch Einsatz einer
Zentrifuge geschehen kann. Auch hier ist eine unerwünschte Ablagerung des Überzugmetalls auf den
mit der Badlösung in Kontakt kommenden Flächen der Zentrifuge und insbesondere am Filterkuchen bisher
nicht zu vermeiden gewesen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu beheben und ein Verfahren
der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem sich auf den Werkstücken einwandfreie Metallüberzüge
aufbringen lassen, ohne daß die Apparateflächen, mit denen die Badflüssigkeit in Kontakt kommt, wie
insbesondere die Wandungen des Badbehälters und/ oder des Abscheiders, nennenswert metallisiert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der Badflüssigkeit und den mit ihr in
Berührung kommenden Apparaturteilen des Behälters und/oder des Abscheiders eine Relativgeschwindigkeit
von mehr als 0,9 m/s aufrechterhalten wird.
Erfindunsgemäß wurde gefunden, daß die uner wünschte Metallisierung der Apparaturteile zumindest
nahezu vollständig dadurch unterdrückt werden kann, daß bei Zusatz der antikatalytischen Stoffe zugleich die
genannte Relativgeschwindigkeit zwischen der Badflüssigkeit und den mit ihr in Berührung kommenden
Apparaturteilen eingestellt wird. Untersuchungen haben gezeigt, daß die antikatalytische Wirkung der
Stabilisatoren und damit auch die Metallabscheidung abhängig ist von der relativen Strömungsgeschwindigkeit
zwischen Badflüssigkeit und Apparaturteilen. Wird diese Relativgeschwindigkeit auf über 0,9 m/s eingestellt,
so lassen sich in der Praxis die zu erheblichen Metallverlusten führenden Metallabscheidungen an den
Oberflächen der Apparaturteile wirksam unterdrücken. Als antikatalytische Stoffe können hierbei die herkömmlichen
Stoffe, wie 2. B. Salze des Bleis, Schwefels, Antimons, Chroms usw., eingesetzt werden. In verfahrensmäßig
besonders zweckmäßiger Weise läßt sich die genannte Relativgeschwindigkeit dadurch bewirken, so
daß die Badflüssigkeit und/oder die mit ihr in Berührung kommenden Teile des Behälters oder des Abscheiders
durch Vibratoren in Schwingungen versetzt werden. Beispielsweise ist es möglich, den gesamten Badbehälter
in Schwingungen zu versetzen, so daß die Relativgeschwindigkeit zwischen den Behälterwandungen und
der Badflüssigkeit über 0,9 m/s beträgt. Es versteht sich, daß das Verfahren so durchgeführt werden muß, daß
diese Relativgeschwindigkeit nur dort vorliegt, wo keine Abscheidungen des Überzugmetalls auftreten sollen
und daß demgemäß zwischen dem zu beschichtenden Werkstück und der Badflüssigkeit keine solche Relativgeschwindigkeit
vorliegen darf.
Andererseits kann die genannte Relativgeschwindigkeit der Badflüssigkeit gegenüber den gegebenenfalls <>5
ruhenden Abscheiderteilen auch durch Bewegung der Badflüssigkeit mittels eines Schleuderrades oder eines
Hydrozyklon erreicht werden. Eine besonders gute Filterwirkung läßt sich bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren dadurch erzielen, daß man als Abscheider eine Zentrifuge verwendet, wobei die Arbeitsbedingungen
so eingestellt werden, daß die genannte Relativgeschwindigkeit zwischen der Badfiüssigkeit und den
hiermit in Berührung kommenden Flächen der Zentrifuge sowie der in der Zentrifuge abgeschiedenen Stoffe
aufrechterhalten wird. Hierdurch läßt sich eine durchgreifende Abscheidung der Badverunreinigungen ohne
nennenswerte Metallisierung der Zentrifuge und der abgeschiedenen Badverunreinigungen selbst dann erreichen,
wenn die Badflüssigkeit ohne vorherige Abkühlung, also etwa mit der Betriebstemperatur, der
Zentrifuge zugeführt wird.
Anstelle einer Zentrifuge kann aber auch ein ruhender Abscheider, z. B. ein Hydrozyklon, eingesetzt
werden, wobei auch in diesem Fall die Betriebsbedingungen so eingestellt werden müssen, daß die
erforderliche Relativgeschwindigkeit erhalten wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt in vorteilhafter Weise eine kontinuierliche Verfahrensdurchführung,
bei welcher aus dem Bad verunreinigte Badflüssigkeit kontinuierlich abgezogen und nach Abscheidung
der Verunreinigungen wieder kontinuierlich dem Bad zugeführt wird. Dabei empfiehlt es sich, die Menge an
sich bildenden Feststoff-Bestandteilen kontinuierlich zu messen und den durch den Abscheider hindurchzuleitenden
Teil der Badflüssigkeit in Abhängigkeit von dieser Menge automatisch zu steuern. In gleicher Weise
ist es möglich, die Konzentrationen an Ionen des Überzugmetalls und an antikatalytischen Stoffen kontinuierlich
zu messen und die erforderlichen Konzentrationen entsprechend automatisch zu steuern.
Durch Versuche wurde festgestellt, daß Metallisierungsbäder, die antikatalytische Stoffe in dem angegebenen
Konzentrationsbereich enthalten, unter den üblichen Arbeitsbedingungen stabil sind und gut
arbeiten, daß jedoch bei der angegebenen Relativgeschwindigkeit von mehr als 0,9 m/s sich eine so
geänderte Diffusionsgeschwindigkeit für die antikatalytischen Stoffe einstellt, daß an den dieser Relativgeschwindigkeit
ausgesetzten Oberflächen das Bad nicht mehr arbeitet, so daß an diesen Stellen die dort
unerwünschte Metallisierung unterdrückt wird. Da entsprechend auch die Verluste an den wertvollen
Badbestandteilen erheblich vermindert werden, läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren bei guten
Verfahrensergebnissen außerordenlich wirtschaftlich durchführen.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich für das Aufbringen von beliebigen stromlos abscheidbaren
metallischen Überzügen, wie Nickel, Kupfer, Messing, Zink, Cadmium, Zinn, Silber usw., mit Erfolg anwenden.
Es ist besonders geeignet für die kontinuierliche und automatisch gesteuerte Verfahrensführung. Hierbei
sollte die Konzentration an antikatalytischen Stoffen während des Verfahrens möglichst konstant gehalten
werden. Die Bestimmung der Konzentrationen an antikatalytischen Stoffen sowie an Feststoff-Bad verunreinigungen
läßt sich z. B. photomefisch mit einem oder mehreren Betriebsdurchlauf-Photometern oder elektrometrisch
mit Potentiometern kontinuierlich durchführen und über mit diesen Meßgeräten gekoppelte Regler,
beispielsweise Grenzwertregler, steuern und justieren. Die Menge an Feststoff-Bestandteilen in dem Bad kann
beispielsweise mit einem Durchflußtrübungsmesser kontinuierlich bestimmt werden, wobei über ari sich
bekannte Steuer- und Regeleinrichtungen aus dem
Badbehälter Badflüssigkeit kontinuierlich abgezogen und dem Abscheider zugeführt wird. Ebenso kann man
den pH-Wert, das Redox-Potential und die Temperatur für Steuerungs- und Regelungszwecke kontinuierlich
messen.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiel einer für die Verfahrensdurchführung geeigneten Anlage näher erläutert.
In einem Arbeitsbehälter 1 für ein Metallisierungsbad
3 befinden sich die zur Metallisierung eingehängten Werkstücke 2. Die Badflüssigkeit wird im Betrieb
kontinuierlich von einer Pumpe 5 über eine Leitung 4 aus dem Behälter 1 abgezogen und durch eine Leitung 6,
in der Meßsonden 7 bis 12 eingebaut sind, zu einem Regelventil 13 gefördert. Hinter dem Regelventil 13 ist
in der Leitung 6 ein umschaltbares 3-Wegeventil 14 angeordnet, mit welchem die Badflüssigkeit wechselweise
einer der beiden Zentrifugen 15 oder 16 zugeführt werden kann, um von den Feststoff-Badverunreinigungen
gereinigt zu werden. Die gereinigte Badflüssigkeit wird über Ablaufleitungen 17 und 18 in den Arbeitsbehälter
1 zurückgeführt.
Die Meßsonde 7 ist ein Meßwertgeber für die Temperatur, die Meßsonde 8 für den pH-Wert, die
Meßsonde 9 für den Metallgehalt, die Meßsonde 10 für die Konzentration an antikatalytischen Stoffen, die
Meßsonde 11 für die Trübung und die Meßsonde 12 für
das Rcdox-Potential der Badflüssigkeit. Die Meßsonden
sind an einen Prozeßrechner 19 angeschlossen, der mit Optimierungsfunktionen programmiert ist. Der Rechner
steuert und regelt die Badheizung 20, die Dosierpumpen 21 und 22 für den Zulauf aus einem
Laugenbehälter 23 oder einem Säurebehälter 24. die Dosierpumpe 25 für die Zugabe von Metall-Regenerierungslösung
aus einem Behälter 26, die Dosierpumpe 27
ίο für die Zugabe einer Antikatalytlösung aus dem
Behälter 28, die Dosierpumpe 29 für die Zugabe von Reduktionsmittel aus einem Behälter 30. Außerdem
wird von dem Prozeßrechner 19 aus der Trübungskonzentration (Meßwert der Sonde 11), der abgelaufenen
S5 Beiriebszeit und der Menge, die durch einen VoUimenzählcr
31 ermittelt wird, das 3-Wegeventil 14 umgeschaltet und damit der Arbeitszyklus für die beiden
Zentrifugen 15 und 16 gesteuert.
Der Arbeitsbehälter 1 steht auf schwingungsisolierten Unterlagen 32 und hat einen oder mehrere Vibratoren
33, die den Behälter 1 während des Betriebs in Schwingungen versetzen, derart, daß zwischen den mit
der Badflüssigkeit in Berührung kommenden Behälterwandungen und der Badflüssigkeit eine Relativgeschwindigkeit
von mehr als 0,9 m/s aufrechterhalten wird. Der Betrieb der Zentrifugen erfolgt unter
entsprechenden Arbeitsbedingungen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Verfahren zum stromlosen Erzeugen von Metallüberzügen aus wäßrigen Metallisierungsbädem, die zu dem freien Metall reduzierbare Ionen
des Oberzugmetalls und ein Reduktionsmittel sowie antikatalytische Stoffe in einer Konzentration von
106 bis Ia2MoIZl enthalten, wobei die Metallbeschichtung der Werkstücke in einem die Badflüssig-
keit enthaltenden Behälter durchgeführt wird, aus dem die Badflüssigkeit zur Entfernung von in dem Bad
gebildeten und/oder in dieses eingeschleppten Feststoff-Badverunreinigungen kontinuierlich oder
diskontinuierlich abgezogen und einem Abscheider zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Badflüssigkeit und den mit ihr in Berührung kommenden Apparaturteilen des Behälters und/oder des Abscheiders eine Relativgeschwindigkeit von mehr als 0,9 m/s aufrechterhalten
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Relativgeschwindigkeit
dadurch bewirkt wird, daß die Badflüssigkeit und/oder die mit ihr in Berührung kommenden Teile
des Behälters oder des Abscheiders durch Vibratoren in Schwingungen versetzt wird bzw. werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidung der Badverunreinigungen mittels einer Zentrifuge durchgeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Relativgeschwindigkeit
der Badflüssigkeit gegenüber den gegebenenfalls ruhenden Abscheiderteilen durch Bewegung der
Badflüssigkeit mittels eines Schleuderrades oder eines Hydrozyklons erreicht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge an sich
bildenden Feststoff-Bestandteilen kontinuierlich gemessen und der durch den Abscheider hindyrchzulei-
tende Teil der Badflüssigkeit in Abhängigkeit von dieser Menge automatisch gesteuert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentrationen
an Ionen des Überzugmetalls und an antikatalytisehen Stoffen kontinuierlich gemessen und die
erforderlichen Konzentrationen entsprechend automatisch gesteuert werden.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19691925648 DE1925648C3 (de) | 1969-05-20 | 1969-05-20 | Verfahren zum stromlosen Erzeugen von Metallüberzügen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19691925648 DE1925648C3 (de) | 1969-05-20 | 1969-05-20 | Verfahren zum stromlosen Erzeugen von Metallüberzügen |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1925648A1 DE1925648A1 (de) | 1970-11-26 |
| DE1925648B2 DE1925648B2 (de) | 1977-09-08 |
| DE1925648C3 true DE1925648C3 (de) | 1978-11-30 |
Family
ID=5734659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19691925648 Expired DE1925648C3 (de) | 1969-05-20 | 1969-05-20 | Verfahren zum stromlosen Erzeugen von Metallüberzügen |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1925648C3 (de) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2441666A1 (fr) * | 1978-11-16 | 1980-06-13 | Prost Tournier Patrick | Procede de depot chimique d'or par reduction autocatalytique |
-
1969
- 1969-05-20 DE DE19691925648 patent/DE1925648C3/de not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE1925648A1 (de) | 1970-11-26 |
| DE1925648B2 (de) | 1977-09-08 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |