DE2010982C3

DE2010982C3 - Verfahren zum galvanischen Abscheiden von Zinküberzügen

Info

Publication number: DE2010982C3
Application number: DE19702010982
Authority: DE
Inventors: Simeon Dipl.-Ing. 4801 Babenhausen Acimovic
Original assignee: Dr Hesse & Cie 4800 Bielefeld
Current assignee: Dr Hesse & Cie 4800 Bielefeld
Filing date: 1970-03-09
Publication date: 1976-11-04

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum galvanischen Abscheiden von Zinküberzügen aus einem sauren, »uf 50 bis 70⁰C erwärmten zinksalzhaltigen Bad mit einem Zinkgehalt von 120 bis 200 g/l zusammen mit »nderen Leitsalzen und Glanzbildnern, wie Saccharin, bei Stromdichten bis zu 100 A/dm² für das elektrolytilche Verzinken von Röhren, Drähten und Bändern.

Dar, elektrolytische Verzinken von Röhren, Drähten lind Bändern ist bekannt. Die dafür verwendeten galvanischen Bäder enthalten neben üblichen Zinksalten, wie Zinkchlorid und Zinksulfat, in einer Menge von 120 bis 200 g/l noch andere Leitsalze und Glanzbildner, wie Saccharin, und sie werden bei Temperaturen von 50 bis 70⁰C und bei Stromdichten bis zu 100 A/dm² betrieben (vgl. z. B. die DDR-Patentschrift 49 748 sowie die deutsche Patentschrift 9 57 615 und die US-Patentschrift 3183 067 in Verbindung mit Dettner El ze »Handbuch der Galvanotechnik«, Band 11,1966, S. 886). Es ist auch bekannt, solchen Zinksalzbädern Thioharnstoff als Zusatz zuzugeben (vgl. Machu »Moderne Galvanotechnik«, 1954, S. 385).

Diese bekannten Zinksalzbäder haben jedoch den Nachteil, daß die damit hergestellten Überzüge nicht ausreichend fest auf dem Substrat haften und ihre Dichte und damit ihre Korrosionsbeständigkeit unzureichend sind. In der Galvanotechnik ist man nämlich bestrebt, innerhalb möglichst kurzer Zeiträume 12 bis 30 Mikron dicke Zinküberzüge abzuscheiden, die an dem Substrat gut haften, duktil, dicht und korrosionsbeständig sein sollen. Eine schnelle Zinkabscheidung kann zwar durch Erhöhung der Stromdichte erzielt werden (in der Regel arbeitete man bisher bei Stromdichten innerhalb des Bereiches von 20 bis 60 A/dm²), eine weitere Steigerung der Stromdichte war bisher jedoch nicht empfehlenswert, weil die abgeschiedenen Zinkkristalle dann zu groß sind und unerwünschte Einschlüsse aufweisen, was zu inneren Spannungen und einer geringeren Korrosionsbeständigkeit führt. Das auf diese Weise abgeschiedene Zink kann unter Umständen so spröde sein, daß es von dem Substrat abplatzt. Man ging daher bisher davon aus. daß es zur Erzielung besserer Eigenschaften der elektrolytisch aufgebrachten Zinküberzüge besser sei, bei niedrigen als bei zu hohen Stromdichten zu arbeiten. Die dabei erzielten Ergebnisse werden jedoch den heutigen erhöhten Anforderungen an Zinküberzügen nicht gerecht

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zum galvanischen Abscheiden von Zinküberzügen anzugeben, bei dem eine Verzinkung durch Anwendung verhältnismäßig hoher Stromdichten innerhalb einer möglichst kurzen Zeit möglich ist unter Ausbildung von gut haftenden, duktilen, dichten. korrosionsbeständigen und glänzenden Überzügen.

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß man die galvanische Abscheidung von Zinküberzügen in zwei Stufen durchführt, wobei in beiden Stufen Zinksalzbäder mit einer verschiedenen Zusammensetzung verwendet werden, so daß in der ersten Stufe ein erster, feinkrisialliner Zinküberzug auf dem Substrat erhalten wird, auf dem die in der nachfolgenden Stufe aufgebrachte Glanzzinkschicht gut haftet.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum galvanischen Abscheiden von Zinküberzügen aus einem sauren, auf 50 bis 70⁰C erwärmten zinksalzhaltigen Bad mit einem Zinkgehalt von 120 bis 200 g/l zusammen mit anderen Leitsalzen und Glanzbildern, wie Saccharin, bei Stromdichten bis zu 100 A/dm², das dadurch gekennzeichnet ist, daß zunächst nur in Anwesenheit von Saccharin in Mengen von 0,05 bis 2,0 g/l sowie Thioharnstoff und/oder Derivaten davon in Mengen von 0,02 bis 5,0 g/l gearbeitet und anschließend in einem Bad, das noch zusätzliche Glanzbildner in Mengen von 0,02 bis 2,0 g/l enthält, zu Ende galvanisiert wird.

Nach dem erfindungsgemäßen 2-Stufen-Galvanisierungsverfahren werden gegenüber den bekannten Galvanisierungsverfahren dieser Art verschiedene Vorteile erzielt, die insbesondere darin bestehen, daß in dem ersten galvanischen Bad wegen der Anwesenheit von speziellen Feinkristallbildnern mit einer verhältnismäßig hohen Stromdichte gearbeitet werden kann, während in dem zweiten Bad in Gegenwart von speziellen Glanzbildnern eine außerordentlich widerstandsfähige Glanz- oder Deckschicht erzeugt wird. In der ersten Verfahrensstufe werden trotz der angewendeten hohen Stromdichte, die normalerweise die Abscheidung großer Kristalle begünstigt, durch den Einfluß der Feinkristallbildner kleine Kristalle auf dem Substrat abgeschieden, die ausgezeichnet an diesem haften und eine sogenannte Haftschicht bilden. Auf diese in der ersten Stufe erzeugte, feinkristalline Zwischenschicht mit den erwähnten guten Hafteigenschaften folgt dann in der zweiten Stufe die Aufbringung einer duktilen, dichten und äußerst widerstandsfähigen, weil besonders glatten Glanzschicht.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können wegen der Anwendbarkeit von verhältnismäßig hohen Stromdichten von bis zu 100 A/dm² fest haftende

Zinkübeizüge schneller als nach den bisher bekannten Verfahren hergestellt werden, wobei die erste, feinkrisialline Zinkschicht mit dem Substrat eine feste, spannungsfreie Bindung eingeht, die als Unterlage für eine oder mehrere darauf aufgebrachte Glanzzinkschichten dient, die daran gut haften, sehr dicht, duktil und glänzend sind. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann somit innerhalb wesentlich kürzerer Galvanisierungszeiten eine wesentlich bessere Verzinkung als bei den bekannten Verfahren erhielt werden, bei denen in aller Regel schwammige Zinküberzüge mit einer verhältnismäßig geringen Haftfestigkeit und einer geringen Korrosionsbeständigkeit erhalten werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden als Thioharnstoffderivate, Dimethylthioharnstoff, Acetylthioharnstoff oder N-Propionylthioharnstoff verwendet, während als zusätzliche Glanzbildner vorzugsweise hochmolekulare Imine, insbesondere Polyäthylenimin und/oder Polypropylenimin, verwendet werden.

Beispiel 1
Badl:

In 1 Liter sind enthalten:

ZnSCM-7 H2O 850 g

H3BO3 6 g

A12(SCm)3 26 g

ZnCb 4 g

Thioharnstoff 0,25 g

Sacccharin 0,25 g

Bad 2:

In 1 Liter sind enthalten:
ZnSOi-7H2O
H3BO3

AL2(SO4)3

ZnCb

Thioharnstoff
Saccharin
Polyäthylenimin

Beispiel 2 Badl:

In 1 Liter sind enthalten:
ZnSCM 7H2O
H3BO3
Ah(SCM)₃
ZnCb

Dimethylthioharnstoff
Saccharin

Bad 2:

InI Liter sind enthalten:
ZnSCU-7H2O
H3BO3

ZnCb

Dimethylthioharnstoff
Saccharin
Polypropylenimin

850 g 6g 26 g 4g 0,45 g 0,25 g 0,75 g

850 g

6g 26 g

4g 0.4 g 0,25 g

850 g

6g

26 g

4g 0.6 g 0,25 g 0,5 g

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum galvanischen Abscheiden von Zinküberzügen aus einem sauren, auf 50 bis 70⁰C erwärmten zinksalzhalttgen Bad mit einem Zinkgehalt von 120 bis 200 g/l zusammen mit anderen Leitsalzen und Glanzbi'dnern. wie Saccharin, bei Stromdichten bis zu 100A/dm², dadurch gekennzeichnet, daß zunächst nur in Anwesenheit von Saccharin in Mengen von 0,05 bis 2,0 g/l sowie Thioharnstoff und/oder Derivaten davon in Mengen von 0,02 bis 5,0 g/l gearbeitet und anschließend in einem Bad, das noch zusätzliche Glanzbildner in Mengen von 0,02 bis 2,0 g/l enthält, zu Ende galvanisiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß als Thioharnstoffderivate Dimethylthioharnstoff, Acetylthioharnstoff oder N-Propionylthioharnstoff und als zusätzliche Glanzbildner hochmolekulare Imine, insbesondere Polyäthylenimin und/oder Polypropylenimin, verwendet werden.