DE19848467C5 - Alkalisches Zink-Nickelbad - Google Patents

Abstract

Alkalisches Zink-Nickel-Bad zur kathodischen Abscheidung von Zink/Nickel-Legierungsüberzügen, gekennzeichnet durch die Verwendung von N-Benzyl-Nicotinat-Betain und Pentaethylenhexamin.

Description

• Die Erfindung betrifft ein galvanisches Bad zur Abscheidung von Zink-Nickel-Legierungen als Metallüberzug.
• Derartige Metallüberzüge werden zur Verbesserung der Korrosionseigenschaften sowie zum Erreichen einer bestimmten Optik eingesetzt.
• Im Stand der Technik ist es bekannt, mit sauren oder alkalischen Zink-Nickelbädern zu arbeiten. Saure Zink-Nickel-Legierungs-Elektroplattierungsverfahren arbeiten mit saurem Elektrolytbad, wie Sulfatbad, Chloridbad, Acetatbad oder Sulfamatbad. Ein solches Bad ist in der japanischen Offenlegungsschrift 58-39236 beschrieben. Nachteilig bei derartigen, sauren Bädern ist die starke Korrosionswirkung des Elektrolytes auf die galvanische Anlage.
• Daher hat sich der Einsatz alkalischer Bäder in der Praxis durchgesetzt. Diese Bäder besitzen eine bessere Metallverteilung, aber auch eine geringere, kathodische Stromausbeute, die zwischen 20 und 30% liegt. Ein solches Bad ist als Zink-Nickelbad in der US-Patentschrift 3 681 211 beschrieben. Aus dieser Schrift ist es ferner bekannt, Polyethylenimin zum Erreichen eines schwarzen Überzugs einzusetzen. Dabei wird eine wässrige Zink-Nickel-Lösung beispielsweise mit NaOH auf einen pH-Wert zwischen 10 und 13 eingestellt. Durch die Verwendung von Polyethylenimin wird eine Komplexierung der Zink- und insbesondere der Nickel-Ionen erreicht, die beispielsweise als Zinkhydroxid- und Nickelhydroxid-Niederschlag in der Lösung vorliegen. Die Verwendung von Polyethylenimin hat seit Anfang der siebziger Jahre in Verbindung mit alkalischen Zinkplattierungsbädern eine weite Verbreitung gefunden.
• Hierfür gebräuchliche Polyethylenimine sind in der US-Patentschrift 3 681 211 beschrieben und besitzen dort ein durchschnittliches Molekulargewicht von 600 bis 100 000 und eine oft komplexe, verzweigte Struktur.
• US 3 993 548 beschreibt die Verwendung eines ebenfalls hochmolekularen Polyethylenimins sowie – alternativ – quaternärer Ammonium-Silikate zur galvanischen Abscheidung glänzender, homogener Zinkschichten. Hierbei kann das Bad zusätzliche Glanzstoffe, wie etwa Benzyl-betain-nicotinat, enthalten.
• Ein vergleichbares Galvanisierungsbad ist weiterhin aus DE 31 21 016 C2 bekannt, in dem Polyalkylenimine einer mittleren Molmasse von bis zu 10 000 in Kombination mit 1-Benzylpyridinium-3-carboxylat als bevorzugten Glanzstoff verwendet werden.
• In der US-Patentschrift 4 146 442 ist ein Zinkbad beschrieben, bei dem ein Polyalkylenimin mit einem zyklischen Carbonat. als Glanzzusatz eingesetzt wird.
• Ferner ist in der US-Patentschrift 4 222 829 ein Zinkbad beschrieben, bei dem als Glanzzusatz für ein alkalisches Zinkplattierungssystem ein Polymer, vorzugsweise ein Polyethylenimin, eingesetzt wird. Darüber hinaus sind weitere Beispiele für die Verwendung von Polyethyleniminen bekannt.
• Auch in der Galvanik besteht das Bestreben, bei der Badzusammensetzung Stoffe zu vermeiden, die eine hohe Umweltbelastung darstellen. Das häufig bei der Verwendung alkalischer Elektroplattierungsbäder unvermeidbare Zyanid wird durch ein Bad gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 37 12 511 vermieden, bei dem neben hydroxyaliphatischen Carbonsäuren auch aliphatische Amine zum Einsatz kommen.
• Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein galvanisches Elektroplattierungsbad für Zink-Nickel-Legierungs-Überzüge zu schaffen, welches optisch ansprechende Zink-Nickel-Schichten mit homogener Zink-Nickel-Verteilung ermöglicht.
• Die Lösung des Problems wird erreicht durch ein Bad mit der Zusammensetzung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen.
• Zum Erreichen der optischen Glanzwirkung wird bei dem erfindungsgemäßen Bad Pentaethylenhexamin in Verbindung mit N-Benzyl-nicotinat-betain eingesetzt.
• Insbesondere in Trommelbädern wird durch die Verwendung von N-Benzyl-nicotinat-betain in einer Größenordnung zwischen 0,01 bis 20 g/l, eine optisch ansprechende Zink-Nickel-Schicht mit homogener Nickelverteilung erreicht. Als Komplexbildne wird Pentaethylenhexamin eingesetzt.
• Es kann auch in dem alkalischen Zink-Nickel-Bad die Anode des Bades von dem alkalischen Elektrolyten getrennt werden. Dies kann beispielsweise mittels einer Ionenaustauschermembran verwirklicht werden. Eine entsprechende Vorrichtung ist in der deutschen Offenlegungsschrift 198 34 353 beschrieben, die hiermit Bestandteil der vorliegenden Anmeldung wird.
• Das erfindungsgemäße Bad wird bevorzugt mit unlöslichen Nickelanoden betrieben.
• Mit Hilfe der Membran werden unerwünschte Nebenreaktionen, insbesondere eine Zyanidbildung, vermieden. Das Vermeiden des Zyanids besitzt dabei nicht nur umwelttechnische Vorteile, sondern darüber hinaus auch eine Auswirkung auf die Leistungsfähigkeit des Bades, da eine Komplexierung von Zink/Nickel durch Zyanid vermieden wird und sich die übliche, kompensierende Nachgabe von Zink erübrigt.
• Das Aussehen und die Nickelverteilung in Abhängigkeit der Stromdichte entsprechen einer technischen Beschichtung. Die Zugabe der Beschichtungsmetalle erfolgt durch Auflösen von Zinkoxid und Zugabe von Nickelsulfat.
• Durch die Zugabe von N-Benzyl-nicotinat-betain wird eine optisch anspruchsvolle Glanzwirkung bei homogener Nickelverteilung erzielt.
• Das Bad läßt sich als Trommel- oder Gestellbad einsetzen. Bei einem besonders bevorzugten Galvanikbad wird mit. einem Zink-Nickel-Verhältnis von 5 : 1 bei beispielsweise 10 g/l Zink zu 2 g/l Nickel oder 4 g/l Zink zu 0,8 g/l Nickel gearbeitet. Die Zinkkonzentration sollte dabei 4 g/l nicht unterschreiten. Als bevorzugter Bereich der Verwendung von Pentaethylenhexamin wird eine Konzentration von 4 bis 60 g/l gewählt. Die bevorzugte NaOH-Konzentration liegt zwischen 50 und 150 g/l.

Claims (4)

1. Alkalisches Zink-Nickel-Bad zur kathodischen Abscheidung von Zink/Nickel-Legierungsüberzügen, gekennzeichnet durch die Verwendung von N-Benzyl-Nicotinat-Betain und Pentaethylenhexamin.
2. Bad nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Zink-Nickel-Verhältnis von 5:1.
3. Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Pentaethylenhexanreinkonzentration von 4 bis 60 g/l.
4. Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine NaOH-Konzentration von 5 bis 150 g/l.