DE2415573B2

DE2415573B2 - Verfahren zur elektrochemischen und/oder chemischen metallabscheidung

Info

Publication number: DE2415573B2
Application number: DE19742415573
Authority: DE
Inventors: Martin 4000 Düsseldorf Kohl
Original assignee: Langbein-Pfanhauser Werke Ag, 4040 Neuss
Priority date: 1974-03-30
Filing date: 1974-03-30
Publication date: 1977-05-12
Also published as: DE2415573A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrochemischen und/oder chemischen Abscheiden von porenfreien Metallüberzügen auf zu metallisierenden oder zu veredelnden Oberflächen, wobei die zu metallisierende oder zu veredelnde Oberfläche mit einem geeigneten Bad in Berührung gebracht und das Bad vor und/oder während der Metallabscheidung einer Entgasungsbehandlung unterworfen wird.

Entgasungsbehandlung bezeichnet dabei eine Behandlung des Bades, die dazu dient, zu verhindern, daß die chemisch oder elektrochemisch erzeugten Metallniederschläge Poren aufweisen. Tatsächlich stören solche Poren je nach Verwendungszweck und Art der Metallabscheidung in ästhetischer und/oder auch in physikalischer bzw. mechanischer Hinsicht. Sie können Ausgangspunkt von Korrosionserscheinungen sein. Man weiß, daß Poren in elektrochemisch und/oder chemisch hergestellten Metallabscheidungen auf Gasblasen beruhen, die an der Oberfläche absorbiert wurden und an dieser Stelle das Wachstum der Metallabscheidung beeinträchtigen.

Bei den (aus der Praxis) bekannten Verfahren der beschriebenen Gattung wird die Entgasung durch Zusatz chemischer Substanzen, die oberflächenaktiv wirken und als sogenannte Netzmittel bekannt sind, erreicht. Das hat eine Verminderung der Oberflächenspannung des betreffenden Bades zur Folge und erleichtert das Trennen der entstehenden Gasblasen. Da es sich bei den Gasblasen einerseits um Luft, andererseits aber auch um Wasserstoff und Sauerstoff aus dem elektrochemischen oder chemischen Prozeß handelt, werden auch chemische Substanzen in Form von Oxidationsmitteln beigegeben. Oxidationsmitte! ss können aber nicht allen Bädern, / R. nicht Bädern mit organischen Glanzbildnern, zugesetzt werden, da die Glanzbildner regelmäßig vom Oxidationsmittel oxidiert werden. Im übrigen stören diese chemischen Zusammensetzungen je nach Bad und herzustellender f,o MiMallabscheidung, weil sie häufig auch die Struktur o(i di. Oberflächenstruktur der Meiallabscheidung, ¹ '■ den verlangten malten und seidigen Glanz, !V'.'intrüch' en. Infolgedessen sind sämtliche bekannten Verfall* ,. /u denen auch &■>.'■ mechanische Bewegen <><; de: Ware 1111 Bad zur [J ■ nurig absorbierter (iasbiasen zählt, entweder mn »edingt anwendbar oder mc führen nur unvollständig/ι . lirfolg

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Bad durch Anwendung von Unterdruck und/oder einer gegenüber der Badbetriebstemperatur erhöhten Temperatur der Entgasungsbehandlung unterworfen wird.

Auf anderen Gebieten der Technik isi es schon seit langem bekannt. Flüssigkeiten durch Anwendung von Unterdruck zu entgasen. Diese Maßnahme hat, wie der Einsatz von Oxidations- und Netzmittel in der heutigen Praxis zeigt, die technische Entwicklung von porenfreien Metallüberzügen jedoch nicht beeinflussen können. — Es sind auch Hochtemperaturbäder bekannt, die allerdings nur der Einstellung optimaler Abscheidungsgeschwindigkeit dienen. Eine außerhalb des Niederschlagsbereiches durchzuführende Temperaturerhöhung des Bades über Betriebstemperatur unmittelbar zum Zwecke der Entgasung, mittelbar zur Verhinderung der Porenbildung sowie eine nachfolgende Abkühlung wiederum auf Betriebstemperatur läßt sich daraus aber nicht herleiten, weil die bekannte Maßnahme nur etwas über die absolute Höhe der Temperatur aussagt. Demgegenüber trifft die Erfindung Aussagen über die relative Höhe der Temperatur.

Erfindungsgemäß wird folglich die Entgasung durch Einstellung thermodynamischer Parameter des Bades, nämlich Druck und/oder Temperatur, insbesondere aber auch durch Einstellung des Partialdruckes der betreffenden Stoffe über dem Bad, erreicht. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß durch thermodynamische Entgasung ein Bad für die elektrochemische und/oder chemische Metallabscheidung für die Aufnahme der betreffenden Gase gleichsam untersättigt werden kann. Folglich kann das Bad die betreffenden Gase mehr oder weniger begierig aufnehmen. Überraschenderweise kommt es aber auch nicht zur Blasenbildung auf den zu metallisierenden oder zu veredelnden Oberflächen, wenn bei dem elektrochemischen oder chemischen Prozeß an der zu metallisierenden oder zu veredelnden Oberfläche Gas frei wird.

Im einzelnen läßt sich die Erfindung auf verschiedene Weise verwirklichen. So kann die Entgasung bei Unterdruck und üblicher oder nur wenig erhöhter Betriebstemperatur für das Bad durchgeführt werden. Man kann aber auch die Entgasung lediglich durch erhöhte Temperatur durchführen. Andererseits lassen sich Unterdruck und erhöhte Temperatur auch kombinieren. Selbstverständlich wird man die Temperaturerhöhung stets so wählen, daß dadurch das Bad an sich und für sich keinen Schaden nimmt. Insbesondere durch Kombination mit Unterdruck läßt sich stets eine Temperatur finden, die von dem jeweils eingesetzten Bad vertragen wird. Wird mit erhöhter Temperatur gearbeitet, so wird man im allgemeinen das Bad vor oder auch zum Teil während der Metaillabscheidung über die zur Abscheidung benötigve Temperatur erhitzen und dadurch entgasen sowie anschließend wieder auf Betriebstemperatur abkühlen. Die Abkühlung kann sowohl duich eine: Zwangskühlung, z.B. Wasserbad oder Kältemaschine, als auch durch einfache Abstrahlung von Wärme vorgekommen werden. Stets kann der Entgasungsprozeß sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich durchgeführt werden. Bei kontinuierlicher Arbeitsweise wird man im Umlauf arbeiten

und die pro Zeiteinheit im Umlaut befindliche notwendige Menge nach der Gaszunahme während des Abscheidungsprozesses einstellen. Die dazu erforderlichen Betriebsparameter lassen sich von Fall zu Fall ohne große Schwierigkeiten empirisch festlegen. Auch kann durch eine mehr oder weniger hohe oder mehr oder weniger lange Zeitdauer der Erhitzung Einfluß auf die notwendige Umlaufmenge bzw. deren Entgasungsgrad genommen werden. Um den Entgasungsvorgang zu beschleunigen oder intensiver zu gestalten, kann man erfindungsgemäß die Entgasungsbehandlung durch Keimbildner und/oder Ultraschall unterstützen. Die Keimbildner werden dann zweckmäßigerweise nicht dem Behandlungsbad aufgegeben, sondern in ein besonderes Erhitzungsgefäß eingebracht. Keimbildner sind z. B. als sogenannte Siedesteine in der Vei fahrenstechnik an sich bekannt

Die erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Zusaiz chemischer Substanzen zur Entgasung des Bades nicht mehr erforderlich sind. Es wird eine sehr wirksame physikalische Entgasungsbehandiung durchgeführt, die zu porenfreien oder praktisch porenfreien Metallabscheidungen führt, und zwar bei den verschiedensten Bädern und dabei bei den verschiedensten elektrochemisch und/oder chemisch durchzuführenden Metallisierungen. Der Verzicht auf chemische Behandlungsmittel ist besonders für solche Metallabscheidungen vorteilhaft, die an sich durch oberflächenaktive Substanzen oder Oxidationsmittel gestört werden. Das gilt z. B. dann, wenn es sich um die Herstellung von Metallabscheidungen in Form von sogenannten Perlglanznickel handelt. Der Perlglanzeffekt wird überraschenderweise verbessert. Der Verzicht auf die chemischen Substanzen führt aber bei allen Prozessen auch zu einer Verminderung der durch elektrochemische und/oder chemische Reaktion stattfindenden Anreicherung von organischen Zersetzungsprodukten in den Bädern für die elektroche-

mische und/oder chemische Metallabscheidung. Das wiederumg erhöht die Wirkungsdauer und Lebensdauer der Bäder.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen ausführlicher ei läutert. Es handelt sich bei den Aus<uhiungsbeispielen um die elektrochemische Abscheidung von Mattnickel aus einem sogenannten Wattschen Nickelbad. Für dieses Verfahren ist notorisch, daß ohne oberflächenaktive Substanzen bzw. Oxidationsmittel bisher porenfreie Metallabscheidungen nicht erzielt werden konnten.

1. Be i spie I

Ein Nickelelektrolyt aus
300 g/l NiSO₄+ 6 H₂O
50 g/l NiCl₂+ 5 H₂O
40 g/I H₃BO₃

mit den Betriebsdaten

pH 4,0-4,5

Tempera tür 50-60⁰C

Stromdichte 5 A/dm²

wird vor der Elektrolyse 5 min auf eine Temperatur von 65--70⁰C erhitzt und anschließend auf 50-60⁰C abgekühlt Die nachfolgend abgeschiedenen Niederschläge sind frei von durch Gas bedingte Poren.

!Beispiel

Elektrolyt und Daten wie Beispiel 1.

10001 Elektrolyt werden während 1 Stunde kontinuierlich über einen Erhitzungsbehälter von ca. 1001 Inhalt geführt, dort auf ca. 70⁰C erhitzt und durch eine Filterpumpe dem Arbeitsbehälter zugeführt. Das Abkühlen erfolgt hier durch Strahlungsverluste. — Die abgeschiedenen Nickelniederschläge sind frei von Gasporen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum elektrochemischen und/oder chemischen Abscheiden von porenfreien Metallüberzügen auf zu metallisierenden oder zu veredelnden Oberflächen,, wobei die zu metallisierende oder zu veredelnde Oberfläche mit einem geeigneten Bad in Berührung gebracht und das Bad vor und/oder während der Metallabscheidung einer Entgasungsbehandlung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Bad durch Anwendung von Unterdruck und/oder einer gegenüber der Badbetriebstemperatur erhöhten Temperatur der Entgasungsbehandlung unterworfen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entgasungsbehandlung durch Keimbildner und/oder Ultraschall unterstützt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Gattung so zu führen, daß unabhängig von der Badzusammensetzung stets porenfreie Metallüberzüge erzeugt werden kön