DE2616164A1 - Verfahren zur galvanotechnischen bildung von aus einer nickel-eisenlegierung bestehenden ueberzuegen - Google Patents

Description

Buckbee-Mgars Comp., St. Paul, Minnesota 55107 USA

Verfahren zur galvanotechnischen Bildung von aus einer Nickel-Eisenlegierung bestehenden Überzügen

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur galvanotechnischen Bildung von aus einer Nickel-Eisenlegierung bestehenden Überzügen, wobei der Nickelanteil an der Legierung zwischen 40 und 50 % liegen soll. Die Bildung von aus einer Nickel-Eisenlegierung bestehenden Überzügen durch ein galvanotechnisches Verfahren ist allgemein bekannt. Die bekannten Verfahren zur Bildung von Nickel-Eisenüberzügen sind aber mit zahlreichen Schwierigkeiten behaftet, was allein schon durch die zahlreichen Patente und Zeitschriftenartikel dokumentiert wird, die sich gerade mit der galvanotechnischen Bildung von Überzügen aus Nickel-Eisenlegierungen befassen. So wird in einem Artikel von E.M. Levy in der August-Nummer der Zeitschrift "Plating", Jahrgang 1969, unter dem Titel "Nickel-Iron Alloys Electrodeposited from a SuIfate-Cloride Electrolyte" darauf hingewiesen, daß ein geeignetes galvanisches Bad zur Bildung eines Nickel-Eisenüberzuges eine Elektrolytflüssigkeit enthalten sollte, die sowohl sulfatiert als auch chloridiert ist. Außerdem sollte diesem Elektrolyten ein stark reduzierendes Agens, wie z.B. Natriumsalz einer 1,3 oder 6-wertigen napthalintrisulfonischen Säure beigegeben werden. Gemäß dem erwähnten Aufsatz von Levy sollte ein Liter Elektroflüssigkeit 32 Gramm NiSO^ · 6H₃O, 20 Gramm NiCl₂ · 6H₂O, 18 Gramm FeSO^ · 7H₃O und 30 Gramm H5BO3 enthalten.

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ORIGINAL SNSPECTED

Im US-Patent 3.817.843 wird erwähnt, daß die galvanotechnische Ausscheidung von Eisen zweckmäßig bei einer Elektrolyt-Temperatur von 92 Grad stattfindet, doch ist augenscheinlich, daß infolge der niedrigen Stromdichte Jenes Verfahren nicht wirtschaftlich eingesetzt werden kann. Außerdem schlägt das genannte Patent vor, daß der Pjr-Wert des Elektrolyten zwischen 0,3 und 1,4 betragen soll.

In dem US-Patent 2.622.063 wird ein Verfahren angegeben, um Legierungen von Eisen mit einem anderen Material, wie beispielsweise Mangan, Molybdän und Tungsten als Überzüge galvanisch abzuscheiden, wobei die Anoden aus Nickel, Eisen oder Nickel-Eisen bestehen, während die anderen Metalle in der Form von Oxyden dem Elektrolyten beigegeben werden, um eine Eisen-Legierung der gewünschten Zusammensetzung zu bilden.

Im US-Patent 2.418.970 soll durch Zufügung eines Zink-Hyposulfits im Elektrolyten erreicht werden, daß die aus Eisen oder Nickel-Eisen bestehende Überzüge sehr glatt und frei von Poren sind.

Im US-Patent 1.906.029 wird gezeigt, wie man eine 79%igen Nickel-Eisenlegierung dadurch erreichen kann, daß man dem Elektrolyten ein Magnesiumsalz beigibt.

Das US-Patent 1.837-355 beschreibt die Herstellung einer Legierung mit 79% Nickel und dem Rest Eisen durch Verwendung zweier Anoden, und zwar einer aus Nickel und einer aus Eisen bestehenden Anode. Im Gegensatz hierzu besteht die im US-Patent 2.131.427 beschriebene Nickel-Eisenlegierung aus weniger als 5 % Nickel, falls der Elektrolyt Eisen-Sulfat-Salze und Nickel-Sulfat-Salze enthält, nebst Beigabe einer fluorhaltigen und einer natriumhaltigen Säure.

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Aus der Vielzahl dieser älteren Patente und Literatur stellen geht hervor, daß schon die unterschiedlichsten Möglichkeiten zur Bildung von Nickel-Eisenüberzügen untersucht und vorgeschlagen wurden. Es zeigt sich aber immer wieder, daß Verfahren und Mengenangaben, die für eine ganz bestimmte Zusammensetzung geeignet sind, bei einer anderen Zusammensetzung keine günstigen Werte ergeben und deshalb nicht in einfacher Weise auf andere Bedingungen zu übertragen sind. Ausdiesem Grunde wird durch die vorliegende Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein legierter überzug auf galvanotechnischem Wege geschaffen wird, der 40 bis 50 % Nickel und den Jeweiligen Rest Eisen enthält. Dieses Verfahren ist besonders geeignet zur galvanotechnischen Behandlung von Gitterstrukturen, die bis zu 1500 Drähte im Bereich von etwa 25 mm aufweisen können.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur galvanotechnischen Bildung von Nickel-Eisenüberzügen besteht in der Verwendung eines sulfatierten Bades unter Verwendung von Nickelsulfat und Eisensulfat, in der Ausbildung einer Legierung-Anode, deren Zusammensetzung aus 40 % Nickel und dem Rest Eisen besteht, in der Kontrolle der Temperatur des Elektrolyten und des Pjj-Wertes, damit diese Größen innerhalb bestimmter Bereiche bleiben und schließlich in der Verwendung einer Konstant-Spannungsquelle zur Durchführung des galvanotechnischen Vorganges.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird nachstehend eine von den Erfindern benutzte Galvanisierungsvorrichtung beschrieben:

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Es wurde zunächst ein galvanisches Bad hergestellt, und zwar unter Verwendung von Nickel sulfat NiSO^, " 6H₂ O und Eisensulfat FeSO^ · 7H₂O und Wasser, wobei das Verhältnis von Nickel zu Eisen in diesem Bad etwa Λ zu 1 beträgt und wobei jeweils 30 Gramm Nickel und Eisen pro Liter Flüssigkeit enthalten sind. Diesem elektrolytischen Bad wurde ein Nassmacher zugeführt, um die Oberflächenspannung der elektrolytischen Flüssigkeit abzubauen. Hierfür ist jeder handelsüblicher Nassmacher brauchbar einschließlich der Alkohole oder Seifen, wobei in dem beschriebenen Versuch der Nassmacher "FC-I70" (Handelsname der 3^ Corporation) verwendet wurde. Der Nassmacher soll in jedem Fall die Oberflächenspannung unter einen Wert von 40dyn-cm verbinden.

Der mit dem Überzug zu versehende Artikel wurde zunächst durch Spülen im heißen Leitungswasser für die Dauer von 15 Minuten gereinigt. Anschließend wurde der Artikel in eine Reinigungslösung getaucht und es erfolgte eine erneute Spülung und schließlich das Eintauchen des Artikels in destilliertes Wasser. Dann wurde der Artikel in das galvanische Bad gebracht und durch Schütteln wurde dafür gesorgt, daß Luft- und sonstige Gasblasen, die sich an der Oberfläche des Artikels gebildet hatten, entfernten.

Die Legierungsanode bestand aus 40 % Nickel mit restlichem Eisen und wurde in einem aus Polypropylen bestehenden Beutel in die Elektrolytflüssigkeit eingehängt. Der Galvanisierungsvorgang wurde durch Anschalten einer Spannung zwischen die durch den Artikel gebildete Kathode und die durch die Legierung gebildete Anode eingeleitet. Dabei verhinderte der gewebte, aus Polypropylen bestehende Beutel, daß der Inhalt dieses Beutels durch Abblättern und Schuppenbildung in den Elektrolyten gelangen konnte, da sonst eine

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starke Verunreinigung des Elektrolyten durch abgeblätterte Legierungsbestandteile nicht vermieden werden könnte. Die Temperatur des Elektrolyten betrug 80 Grad und der Pjj-Wert der Lösung hatte die Größenordnung von 2,3·

Als Spannungsquelle wurde, wie erwähnt, eine Konstantspannungsquelle verwendet, die entweder einen dauernden oder einen pulsierenden Gleichstrom den Elektroden zuführte.

Es ist bekannt, daß die Intensität des Niederschlages sowohl von der Stromdichte als auch von Temperatur des Elektrolyten abhängt. Wenn die Stromdichte vergrößert wird, so vermindert sich der prozentuale Anteil des Nickels und wenn die Temperatur vergrößert wird, vergrößert sich dieser Anteil des Nickels entsprechend. Wird ein konstanter Strom während des ganzen Galvanisierungsvorganges verwendet und geht man davon aus, daß sich während dieser Galvanisierung die Oberfläche gleichmäßig vergrößert, wie dies bei Gitterstrukturen und ähnlichen Artikeln der Fall ist, so würde sich durch die Vergrößerung der Oberfläche die Stromdichte allmählich vermindern. Diese Verminderung der Stromdichte hätte eine Änderung in der Zusammensetzung der Legierung zur Folge. Um dies zu vermeiden, verwendet die vorliegende Erfindung eine Konstantstromquelle, wobei die Stromdichte während des ganzen Galvanisierungsvorganges unabhängig von der Änderung der zu überziehenden Oberfläche konstant gehalten und dadurch die Legierungszusammensetzung nicht beeinflußt wird.

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Um einen Legierungsüberzug zu erhalten, der aus 40 % - 50 % Nickel und dem Rest Eisen besteht, müßten verschiedene Bedingungen eingehalten werden. Diese bestehen darin, daß der Artikel zunächst gereinigt werden muß und daß das Verhältnis von Nickel zu Eisen in dem Sulfatbad 1 zu Λ beträgt und daß ferner die Anode aus einer Nickel-Eisenlegierung besteht. Hierbei ist eine Legierung mit 40 % Nickel und dem Rest Eisen von besonderem Vorteil. Es sind natürlich auch andere Legierungszusammensetzungen denkbar.

Hält man die Temperatur, den Pu—Wert und den Strom konstant, so kann man auf diese Weise einen gleichmäßigen Überzug mit 40 bis 50 % Nickel und dem Rest Eisen erhalten. Beträgt der Pjj-Wert des Elektrolyten 2,3 und hat der Elektrolyt eine Temperatur von mindestens 80 Grad Celsius, so erhält man auch reproduzierbare konstante Werte. Von besonderem Vorteil ist dieses Verfahren für die Galvanisierung von Folien und Sieben. Falls ein aus der Nickel-Eisen-Legierung gebildetes Sieb hergestellt werden soll, so erfolgt dies durch Galvanisierung eines metallischen Gittersystems in der vorbeschriebenen Weise.

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Claims (6)

Patentansprüche :

1. Verfahren zur galvanotechnischen Bildung von aus einer Nickel-Eisen-Legierung bestehenden Überzügen mit 40 bis 50 % Nickel und dem Rest Eisen, gekennzeichnet, durch nachstehende Verfahrensschritte :

a) Herstellung eines Elektrolyt-Bades mit Nickel-Sulfat und Eisen-Sulfat,

b) Einführung einer aus einer Eisen-Nickel-Legierung bestehenden Anode in das Bad,

c) Einstellung des P^-Wertes 2,3

d) Eintauchen des mit dem Überzug zu versehenden Artikels in das Bad und Bildung einer konstanten Stromdichte im Elektrolyten durch Anschalten der Galvanisierungsspannung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden an eine Konstantspannungsquelle angeschaltet sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Eisen-Legierung enthaltende Anode von einem porösen Beutel umgeben ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden-Legierung 40 % Nickel und den Hest Eisen enthält.

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5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Elektrolytflüssigkeit Nickel-Sulfat und Eisen-Sulfat im Verhältnis 1 zu 1 enthalten ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenspannung des Elektrolyten kleiner als 4-Odyn-cm ist.

7- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantspannungsquelle eine pulsierende Gleichspannung liefert.

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