DE2321465C3 - Unlösliche Anode zum galvanischen Abscheiden von Metallen - Google Patents

Description

?/!node nach Anspruch !, dadurch * net, daß die Grundplatte (3) aus emer b^ um-Legierung der folgenden Zusammensetzung besteht: 10 bis 20 Gewichtsprozent Silizium. ,8 bis 88 Gewichtsprozent Eisen, höchstens 2 (Gewichsprozent Beimengungen, wie Mangan. Kohlenstoff, Aluminium. Phosphor und Schwefel.

3. Anode nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Metallplatte (I) aus nichtrostendem Stahl, Kupfer, Kobalt oder Nickel bestellt.

4. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metalldraht (2) aus dem gleichen Material wie die Metallplatte (1) besteht. .

5 Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführung (4) aus Zinn besteht.

Die Erfindung betrifft eine unlösliche Anode zum galvanischen Abscheiden von Metallen, insbesondere Zinn, aus sauren Elektrolyten, bestehend aus einer Grundplatte aus einer Eisen-Silizium-Legierung und daran befestigter Stromzuführung.

Die unlösliche Anode findet Verwendung beim Aufbringen metallischer Oberzüge nach dem elektrolytischen Verfahren, indem Metalle auf der Oberfläche von Gegenständen galvanisch abgeschieden werden, insbesondere beim elektrolytischen Verzinnen von Blech.

Es sind unlösliche Anoden bekannt, die in ortsfesten Elektrolysezellen mit sauren Verzinnungselektrolyten verwendet werden.

Die bekannten unlöslichen Anoden bestehen aus einer Grundplatte mit einer daran befestigten Stromzuführung. Die Grundplatte besteht aus einem homogenen Material, z. B. aus Stahl, Titan, Platin und einer Eisen-Silizium-Legierung und anderem.

Unlösliche Anoden aus Platin oder Titan sind teuer, während aus Stahl hergestellte Anoden teilweise löslich sind und dadurch den Elektrolyten durch schädliche Beimengungen, wie z. B. Eisensalze, verunreinigen, wodurch die Qualität des aufgebrachten Überzugs verschlechtert wird.

Unlösliche Anoden, die vollständig aus einer Eisen-Silicium-Legierung bestehen, sind in ihrer Struktur spröde und brüchig und haben deshalb in großtechnischen Anlagen für das Verzinnen von Blech keine Verwendung gefunden, obwohl dieses Material gegenüber anderen Materialien im verwendeten Elektrolyten weniger löslich ist

Es kommt hinzu, daß beim elektrolytischen Verzinnen von Blech in sauren Elektrolyten, z. B. in schwefelsauren oder phenolsulfonsäuren Verzinnungselektrolyten, die anodische Stromausbeute die kathodische um bis 5% übersteigt

Durch die Erhöhung der anodischen Stromausbeute gegenüber der kathodischen wächst der Zinngehalt im Elektrolyten ständig, wodurch die Qualität des abgeschiedenen Überzuges verschlechtert wird, weil er ungleichmäßig wird.

Um die vorgegebenen Konzentrationen an Zinn im Elektrolyten aufrechtzuerhalten, muß zur Einstellung des Zinngehaltes ein Teil des Elektrolyten aus den Ekktrolysezellen abgeführt werden, ίο Aus diesen Gründen ist der Prozeß des elektrolytischen Verzinnens kompliziert und erfordert zusätzliche Ausrüstungen. _ .

Es ist allgemein bekannt, daß das überschüssige Zinn aus dem Verzinnungselektrolyten entweder in metailischer Form unter Verwendung von unlöslichen Anoden in ortsfesten Elektrslysezellen oder durch chemische Abscheidung und anschließende Regenerierung des Zinns aus dem Schlamm abgetrennt werden kann. Das zuerst genannte Verfahren ist wirtschaftlich günstiger. Es läßt sich jedoch aus zweierlei Gründen technisch schwer realisieren. Bestehen nämlich die Anoden aus Blei, Stahl, nichtrostendem Stahl u. a. m., so lösen sie sich merklich auf und verunreinigen den Elektrolyten mit schädlichen Beimengungen. Bestehen die Anoden aus Platin, kohlenstoffhaltigen Materialien u. a. m„ so tritt an ihnen eine intensive Oxydation der Säure auf. In beiden Fällen wird der Elektrolyt für die weitere Verwendung ungeeignet und muß verworfen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anode zu entwickeln, bei der die anodische Stromausbeu te derjenigen der Kathode ausgeglichen ist, die mechanisch fest und in dem verwendeten Elektrolyten unlöslich ist und deren Verwendung es möglich macht, einen Überzug hoher Qualität bei vereinfachter Verfahrensführung zu erhalten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die unlösliche Anode der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte mit Metalldraht bewehrt ist, der innerhalb der Grundplatte an einem Ende einer Metallplatte befestigt ist, an deren anderem Ende die Stromzuführung angebracht ist

Vorzugsweise besteht die Grundplatte aus einer Eisen-Silir'jm- Legierung folgender Zusammensetzung: 10 bis 20 Gewichtsprozent Silicium, 78 bis 88 Gewichtsprozent Eisen, höchstens 2 Gewichtsprozent Beimengungen, wie Mangan, Kohlenstoff, Aluminium, Phosphor und Schwefel.

Die Metallplatte besteht vorzugsweise aus Kupfer, Kobalt oder Nickel, insbesondere aber aus nichtrostendem Stahl.

Der Metalldraht besteht mit Vorteil aus dem gleichen Material wie die Metallplatte. Die Stromzuführung besteht vorteilhafterweise aus

Zinn.

Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen unlöslichen Anode beim elektrolytischen Verzinnen ist es nicht nötig, einen Teil des mit Zinn angereicherten Elektrolyten aus den Bädern abzuleiten und daraus Zinn mit komplizierten Hilfsausrüstungen abzutrennen.

Außerdem werden die Verluste des Zinns sowie aller anderen Bestandteile des Verzinnungselektrolyten, der Säure und der oberflächenaktiven Zusätze, dadurch gesenkt, daß das Verzinnen bei gleichzeitiger Regenerierung des Elektrolyten vor sich geht Der Verzinnungs-

prozeß wird stabilisiert, weil die Zinnkonzentration stets in den vorgegebenen Grenzen aufrechterhalten wird. Weitere Ziele und Vorteile der erfindungsgemäßen

Anode gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles und der Zeichnungen hervor. Es zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße unlösliche Anode im Längsschnitt, S

F i g. 2 die gleiche Anode in Seitenansicht

Die unlösliche Anode bestr-hi aus einer Metallplatte 1, beispielsweise aus Kupfer, nichtrostendem Stahl, Kobalt, Nickel. Vorteilhafterweise besteht die Metallplatte 1 jedoch aus nichtrostendem Stahl, weil dieser mechanisch verhältnismäßig fest und billig ist.

An der Oberfläche der Metaliplatte 1 ist ein Metalldraht 2 beispielsweise durch Elektroschweißen starr befestigt, der aus dem gleichen Material besteht wie die Metallplanel. < is

Der Metalldraht 2 dient als Bewehningsgrundlage für die Grundplatte 3, die aus einer Eisen-SiUcium-Legierung besteht, weil dieses Material in dem verwendeten Elektrolyten gegenüber anderen Materialien weniger löslich ist und diesen somit nicht verunreinigt.

Die Grundplatte 3 besteht vorfeilhafterweise aus einer Eisen-Silicium-Legierung der vorstehend bereits angegebenen Zusammensetzung.

Der Sprödigkeit und Brüchigkeit der Etsen-Silicium-ILegierung wirkt der Metalldraht 2 als Bewehrung entgegen, durch den die Grundplatte 3 verstärkt und verfestigt wird.

Die Stromzuführung zur unlöslichen Anode erfolgt über die Stromzuführung 4, die an der Metallplatte 1 an einem Ende befestigt ist, während an dem anderen Ende der Metallplatte 1 die Grundplatte 3 mit dem der Bewehrung dienenden Metalldraht 2 befestigt ist Die Stromzuführung 4 kann aus einem beliebigen Metall oder einer beliebigen Legierung bestehen, bei denen Stromverluste ausgeschlossen sind. Vorteilhafterweise besteht die Stromzuführung 4 aus Zinn, weil dabei ein besonders guter Kontakt der erfindungsgemäßen unlöslichen Anode mit der Anodenschiene (in der Zeichnung nicht gezeigt) herbeigeführt wird.

Das elektrolytische Verzinnen unter Verwendung der erfindungsgemäßen unlöslichen Anode läuft wie folgt ab.

Das Verzinnen wird in einem sauren Elektrolyten, der 25 bis 40 g/l Zinn, 50 bis 60 g/l Phenolsulfonsäure, 6 bis 12 g/l DihydroxyOiphenylsulfon, 0,4 bis t,0 g/l Natrium-Butyl-o-pheny'-phenolsulfonat enthält, bei einer Temperatur des Elektrolyten von 35°C durchgeführt. Der Elektrolyt zirkuliert zwischen dem Wärmeaustauscher und den Elektrolysezellea Der zu bearbeitende Gegenstand ist beispielsweise ein Metallstreifen, der kathodisch geschaltet ist.

Als Zinn liefernde Anoden dienen Zinnplatten. Der Strom wird den Anoden durch Anodenstangen zugeführt, auf die die Anoden aufgehängt sind. Die Anodenstangen befinden sich in einer Höhe von 150 bis 200 mm oberhalb der Lösung.

Der Verzinnungsprozeß wird bei einer kathodischen Stromdichte von 15 bis 30 A/dm² durchgeführt.

Erreicht die Konzentration des Zinns in dem Verzinnungselektrolyten einen unzulässig hohen Wert, so entfernt man in einer der Verzinnungselektrolysezellen in Bewegungsrichtung des zu verzinnenden Metailstreifens die Zinnanoden, während in den übrigen Elektrolysezellen die Zinnanoden verbleiben, und hängt an Stelle der entfernten Zinnanode eine erfindungsgemäße unlösliche Anode auf die Anodenbrücke derart auf, daß sich die Grundplatte 3 aus Eisen-Silizium-Legierung, also der unlösliche Teil der Anode, in dem Elektrolyten und der stromzuführende Teil, die Stromzuführung 4 und die Metallplatte 1, über dem Elektrolyten befinden. Nach dem Einhängen der unlöslichen Anoden wird die Abscheidung des Zinns auf dem Metallstreifen fortgesetzt, so daß es zu einer Verarmung des Elektrolyten an Zinn kommt

Wenn die für den Verzinnungsvorgang notwendige Konzentration an Zinn im Elektrolyten erreicht ist, dann werden die unlöslichen Anoden aus den Elektrolysezellen wieder entfernt und an ihre Stelle Zinnanoden eingehängt. Wird dieser Wechsel zwischen Zinnanoden und unlöslichen Anoden periodisch wiederholt, so wird die Zinnkonzentration in den vorgegebenen Grenzen gehalten, und es wird eine hohe Qualität des abgeschiedenen Überzuges erreicht.

Es sei bemerkt, daß die vorgeschlagene unlösliche Anode auch bei der elektrolytischen Abscheidung von Zink, Chrom, Kupfer und anderen Metallen Anwendung finden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Unlösliche Anode zum fachen Al^sehe· den von Metallen, insbesondere Zinn aus sauren Elektrolyten, bestehend aus einer f™ndp.at «aus einer Eisen-Silizium-Legierung und {nnWöj_ ter Stromzuführung, dadurch fekennzei, net. daß die Grundplatte (3) mit Metaldrah (2) bewehrt ist, der innerhalb der Grundplatte (3) an efnem Ende einer Metallplatte M ■£***£ deren anderem Ende die Stromzuführung (4) ange