DE2618638B2

DE2618638B2 - Galvanisches Bad und Verfahren zur Abscheidung von Überzügen aus Zinn-enthaltenden Legierungen

Info

Publication number: DE2618638B2
Application number: DE2618638A
Authority: DE
Inventors: Walter J. Sterling Heights Mich. Wieczerniak (V.St.A.)
Original assignee: Oxy Metal Industries Corp., Detroit, Mich. (V.St.A.)
Current assignee: OMI International Corp
Priority date: 1975-06-10
Filing date: 1976-04-28
Publication date: 1979-07-05
Also published as: ES448766A1; IT1061232B; DE2618638A1; JPS51149836A; AU499680B2; US4035249A; CA1062649A; AU1329976A; BR7603673A; FR2314272A1; DE2618638C3; JPS6025515B2; FR2314272B1

Description

Die Erfindung betrifft ein wäßriges galvanisches Bad zur Abscheidung von glänzenden, festhaftenden Überzügen von Legierungen aus Zinn mit Kobalt, und Nickel oder Eisen, das Zinn-, Kobalt-, Nickel- und/ oder Eisen-Ionen und als Zusatz mindestens eine Hydroxycarbonsäure bzw. ein Salz davon enthält. Darüber hinaus ist die Erfindung auf ein Verfahren zur Abscheidung von glänzenden Überzügen von Zinnenthaltenden Legierungen gerichtet.

Die mit derartigen Bädern hergestellten Abscheidungen werden insbesondere als Chrom-Ersatzüberzüge eingesetzt, da sie eine etwa gleich gute Korrosionsbeständigkeit aufweisen wie Chrom-Überzüge. Ein eingangs beschriebenes Bad ist aus der DE-AS 2141940 bekannt. Mit diesem bekannten Bad lassen sich glänzende Legierungsschichten abscheiden. Gemäß der Lehre der DE-AS 2141940 soll durch den Zusatz der Hydroxycarbonsäure die Fähigkeit des Bades, den Glanz des Untergrundes bei den Überzügen beizubehalten, verbessert werden. Derartige Bäder lassen jedoch bezüglich ihrer Beständigkeit noch Wünsche offen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wäßriges galvanisches Bad zur Abscheidung von glänzenden, festhaftenden Überzügen von Legierungen aus Zinn mit Kobalt, Nickel und/oder Eisen zu schaffen, das beständiger ist als derartige bekannte Bäder und das zu Überzügen mit verbesserter Gleichmäßigkeit und Farbe führt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein eingangs beschriebenes Bad gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es Gluconat und/oder Glucoheptonat enthält

Im Gegensatz zu der DE-AS 2141940, gemäß der zur Verbessreung des Glanzes des Überzuges dem Bad eine organische Säure (Milchsäure, Zitronensäure, Essigsäure etc.) und/oder eine anorganische, nichtoxydierende Säure (Salzsäure, Schwefelsäure etc.) zugesetzt werden soll, wird nach der erfindungsgemäßen Lehre dem Bad ein ganz spezielles Salz einer Hydroxycarbonsäure, nämlich Gluconat und/oder Glucoheptonat, zugesetzt. Es hat sich gezeigt, daß durch die Verwendung von Gluconat und/oder Glucoheptonat als Komplexreagens eine weserdich beständigere Lösung erzielbar ist als durch Zusatz von Salzen anderer Hydroxycarbonsäuren, beispielsweise von CitratoderTartrat. Läßt man beispielsweise eine Tartrat-enthaltende Lösung über eine entsprechend lange Zeitspanne stehen, so scheiden sich Zinn-Salze aus der Lösung ab. Hinzu kommt, daß das Aussehen der galvanischen Abscheidung, die aus einer Gluconat- und/oder Glucoheptonat-enthaltenden Lösung abgeschieden wurde, deutlich dem Aussehen von Überzügen an Gleichmäßigkeit und Farbe überlegen ist, die aus Bädern abgeschieden wurden, welche andere Komplexreagenzien enthalten.

Das Substrat, auf dem die Überzüge abgeschieden werden sollen, besteht im allgemeinen aus einer metallischen Fläche, beispielsweise aus Messing, Stahl, Zinkguß, oder es kann sich um eine polymere Substanz handeln, wie Acrylnitril-Butadien-Styrol, Polyäthylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid oder Phenolformaldehydpolymerisat, die stromlos überzogen worden ist, bevor der Chrom-simulierende Überzug aus dem erfindungsgemäßen Bad aufgebracht wird.

Das erfindungsgemäße Bad enthält vorteilhafterweise 0,5 bis 5 g/l Zinn-, Nickel-, Kobalt- und/oder Eisen-Ionen und 5 bis 50 g/l Gluconat und/oder Glucoheptonat. Besonders bevorzugt wird ein Bad, das 1,5 bis 3 g/l Zinn-, Nickel-, Kobalt- und/oder Eisen-Ionen aufweist. Bezüglich der Zinn-Ionen wird die Zinn-II-Oxydationsstufe bevorzugt; die Zinn-Ionen sind vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 5 g/l vorhanden. Das erfindungsgemäß zugesetzte Gluconat und/oder Glucoheptonat wird vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 30 g/l eingesetzt

Um die Farbe und den Oberflächenglanz der galvanisch en Abscheidung weiter zu verbessern, kann das erfindungsgemä3e Bad zusätzlich Zink-Ionen enthalten, und zwar vorzugsweise in einer Menge von 1,0 bis 4,0 g/l, wobei ein Bereich von 2,0 bis 3,0 g/l besonders bevorzugt wird.

Wie erwähnt, betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zur Abscheidung von glänzenden Überzügen von Legierungen aus Zinn mit Kobalt, Nickel und/ oder Eisen unter Vervendung eines der vorstehend beschriebenen Bäder, Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert des Bades auf 4 bis 10 eingestellt und die Dicke des abgeschiedenen Überzuges so reguliert wird, daß diese 5 μΐη nicht übersteigt. Es ist ein wichtiger Aspekt der Erfindung, daß die Dicke des chromähnlichen Überzuges so reguliert wird, daß sie 5 μιη nicht übersteigt, um auf diese Weise einen feinkörnigen Überzug mit gleichmäßigem Aussehen und gutem Zusammenhalt zu er-

zielen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Temperatur des Bades zweckmäßigerweise innerhalb eines Bereichs von 24° C bis 60° C gehalten.

Allgemein läßt sich sagen, daß das erfindungsgemäße Verfahren als Ersatz für ein herkömmliches Verfahren zur galvanischen Abscheidung eines Chrom-Überzuges eine wesentliche Vereinfachung darstellt und eine beträchtliche Kostenersparnis mit sich bringt.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert.

Beispiel I

Ein Bad zum Herstellen eines chromähnlichen Oberflächenüberzuges auf Nickel wurde dadurch zubereitet, daß 15 g/l Natriumgluconat, 7 g/l Kobaltsulfat-Heptahydrat (CoSO₄ · 7H₂O), 3 g/lZinn-II-Sulfat und 20 g/l Natriumsulfat in Wasser aufgelöst wurden. Der pH-Wert der Lösung wurde dann mit Natriumhydroxid auf ungefähr 8 eingestellt. Ein mit Nickel frisch überzogenes Werkstück wurde in das Bad eingetaucht und annähernd eine Minute lang bei 49° C und 1,08 A/dm² elektrolysiert. Die Abscheidung war glänzend und besaß ein chromähnliches Erscheinungsbild.

Beispiel II

Zur Erstellungeines chromähnlichen Oberflächenüberzuges auf Nickel wurde ein Bad zubereitet.

Dazu wurden 15 g/l Natriumgluconat, 7 g/l Eisen-H-Sulfat, 3 g/l Zinn-Ji-Sulfat und 20 g/I Natriumsulfat in Wasser aufgelöst. Der pH-Wert des Bades wurde mit Natriumhydroxid auf ungefähr 8 eingestellt. Ein mit Nickel frisch überzogenes Werkstück wurde in das Bad eingetaucht und annähernd eine Minute lang bei 49° C und 1,08 A/dm² elektrolysiert. Es ergab sich eine glänzende Abscheidung, die deutlich wie Chrom aussah.

Beispiel III

Zum Herstellen eines chromähnlichen Überzuges auf Nickel wurde ein Bad dadurch zubereitet, daß 30 g/l von C₅H₁₁O₅COONa in Wasser aufgelöst wurden. Es wurden 7 g/l CoSO₄ · 7H₂O, 6 g/l ZnSO₄ · H₂0,2 g/l SnSO₄ und 20 g/l Na₂SO₄ zugegeben. Der pH-Wert der Lösung wurde mit NaOH auf 8 eingestellt. Ein mit Nickel neu überzogenes Werkstück wurde in die Lösung eingetaucht und mit der Kathode einer Gleichstromquelle verbunden. Rostfreie Stahlstreifen wurden dann mit der Anode der Stromquelle verbunden, um den Stromkreis zu schließen. Das Werkstück wurde dann eine Minute lang bei 24° C und 0,54 A/dm² elektrolysiert. Die Abscheidung war glänzend und sah wie Chrom aus.

Beispiel IV

Ein weiteres Bad zum Herstellen eines chromähnlichen Überzuges auf Nickel wurde dadurch gewonnen,

daß 25 g/I C₅H₁₁O₅COONa in Wasser aufgelöst wurden. Dazu wurden 7 g/l CoSO₄ · 7H₂Cs 2 g/l SnSO₄, 3 g/l ZnSO₄ · H₂O und 20 g/l Na₂SO₄ zugegeben. Der pH-Wert des Bades wurde mit NaOH auf 8 eingestellt. Ein mit Nickel neu überzogenes Werkstück wimL; in

ίο das Bad eingetaucht und eine Minute lang bei 24° C und 1,08 A/dm² elektrolysiert. Die Abscheidung war glänzend und sah wie Chrom aus,

Beispiel V

!5 Ei™ Bad zum Herstellen eines chromähnlichen Überzuges auf Nickel wurde ebenfalls dadurch zubereitet, daß 7 g/l CoSO₄ · 7H₂O, 4 g/l SnSO₄, 20 g/l Na₂SO₄ und 20 g/l Natrium-Alpha-Glucoheptonat in Wasser aufgelöst wurden. Der pH-Wert des Bades

;:o wurde mit NaOH auf 8 eingestellt. Ein mit Nickel neu überzogenes Werkstück wurde dann in das Bad eingetaucht und bei 1,08 A/dm² eine Minute lang elektrolysiert. Die Abscheidung war glänzend und sah wie Chrom aus.

Beispiel VI

Ein weiteres Bad wur-le durch Auflösen von 10 g/l CoSO₄ · 7H₂0,4 g/l SnSO₄,20 g/l Na₂SO₄ und 20 g/l Natrium-Beta-Glucoheptonat in Wasser hergestellt. w Der pH-Wert wurde mit NaOH auf 8 eingestellt. Ein mit Nickel neu überzogenes Werkstück wurde dann in das Bad eingetaucht und bei 1,08 A/dm² eine Minute lang elektrolysiert. Die Abscheidung war glänzend und sah wie Chrom aus.

Beispiel VII

Ein Bad zum Herstellen eines chromähnlichen Überzuges auf Nickel wurde dadurch hergestellt, daß 7 g/l Kobaltsulf at-Heptahydrat, 10 gT: Eisen-II-Sul-

i» fat-Heptahydrat, 4 g/l Zinn-II-Sulfat, 20 g/l Natriumsulfat und 20 g/l Natrium-Beta-Glucoheptonat in Wasser aufgelöst wurden. Der pH-Wert des Bades wurde mit Natriumhydroxid auf 8 eingestellt. Ein mit Nickel neu überzogenes Werkstück wurde in das Bad

⁴⁾ eingetaucht und eine Minute lang bei 49° C und 1,08 A/dm² elektrolysiert. Die Abscheidung war glänzend und sah wie Chrom aus.

Sowohl Natrium-Alpha- als auch Beta-Glucoheptonat ergeben beständige Lösungen, so daß ein größe-

>" rer Zinn-Anteil und größere pH-Schwankungen zugelassen werden können, ohne daß die Abscheidung beschrdigt wird. Von den beiden Substanzen wird Natrium-Beta-Glucoheptonat momentan bevorzugt, da es die besten Ergebnisse liefert.

Claims

Patentansprüche:

1. Wäßriges galvanisches Bad zur Abscheidung van glänzenden, festhaftenden Überzügen von Legierungen aus Zinn mit Kobalt, Nickel und/ oder Eisen, das Zinn-, Kobalt-, Nickel- und/oder Eisen-Ionen und als Zusatz mindestens eine Hydroxycarbonsäure bzw. ein Salz davon enthält, dadurch gekennzeichnet, daß es Gluconat und/oder Glucoheptonat enthält

2. Bad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es 0,5 bis 5 g/l Zinn-, Nickel-, Kobalt- und/oder Eisen-Ionen und 5 bis 50 g/l Gluconat und/oder Glucoheptonat enthält.

3. Bad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich Zink-Ionen enthält.

4. Bad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es 1,0 bis 4,0 g/I Zink-Ionen enthält.

5. Verfahren zur Abscheidung von glänzenden Überzügen von Legierungen aus Zinn mit Kobalt, Nickel und/oder Eisen unter Verwendung eines Bades nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert des Bades auf 4 bis 10 eingestellt und die Dicke des abgeschiedenen Überzuges so reguliert wird, daß diese 5 um nicht übersteigt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Bades innerhalb eines Bereichs von 24° C bis 60° C gehalten wird.