DE2634128C2

DE2634128C2 - Bad und Verfahren zum galvanischen Abscheiden von Nickel-Graphit-Dispersionsüberzügen

Info

Publication number: DE2634128C2
Application number: DE19762634128
Authority: DE
Inventors: Georg 8802 Clarsbach Behringer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-07-29
Filing date: 1976-07-29
Publication date: 1985-01-17
Also published as: DE2634128A1

Description

2 Mol/l, einem pH-Wert von 2 bis 4 und einer Stromdichte von 1 bis 20 A/dm² bei 40 bis 60⁰C unter intensiver Badbewegung und unter Einhaltung eines relativ großen Anoden-Kathoden-Abstandes durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß das Bad mit einer Stromdichte von 5 bis 10 A/dm² betrieben wird.

Die Herstellung von Nickel-Graphit-Überzügen auf galvanischem Wege ist bekannt Die graphithaltigen Nickelüberzüge werden vor allem aus sulfathaltigen Bädern mit relativ geringem Metallgehalt abgeschieden (Galvanotechnik 65 (1974) Nr. 5, S. 360).

Aus den bekannten Nickelelektrolyten können aber nicht über einen längeren Zeitraum gleichmäßige Nikkel-Graphit-Dispersionsüberzüge abgeschieden werden. Die bekannten Bäder zur Nickel-Graphit-Abscheidung enthalten wenig Nickel und werden bei relativ niedriger Temperatur, nämlich unterhalb Raumtemperatur betrieben. Der Graphit scheidet sich beim Aufbau des Nickel-Graphit-Überzuges in relativ großer Menge zusammen mit dem Nickel ab, und es bilden sich rauhe und poröse Schichten. Ferner findet bei den bekannten Elektrolyten ein starkes Kantenwachstum statt, wobei sich an den Kanten Graphitbäumchen bilden. Die genannten Erscheinungen machen sich insbesondere bei dickeren Überzügen sehr störend bemerkbar. Auch sind die bekannten Elektrolyte sehr unbeständig und die Abscheidungsgeschwindigkeit ist relativ gering. Dazu kommt noch, daß sich bei der Abscheidung an der Kathode sehr leicht Nickelhydroxyd bildet, was zu unbrauchbaren Überzügen führt

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Bad zum galvanischen Abscheiden von Nickel-Graphit-Dispersionsüberzügen anzugeben, bei dem die vorstehend geschilderten Nachteile nicht auftreten und mit dem glatte und gleichmäßige Nickel-Graphit-Dispersionsüberzüge auch bei Abscheidung von dicken Schichten (~ 10 μπι) aus einem Elektrolyten in kontinuierlichem Betrieb hergestellt werden können. Überzüge dieser Art sollen zu dem Zweck erzeugt werden, den Verschleiß von mechanisch, z. B. durch Reibung beanspruchten Nickeloberflächenschichten durch Einlagerung von Graphit herabzu

setzen!

Diese Aufgabe kann erfindungsgemäß mit einem wäßrigen Nickelsulfamatbad gelöst werden, das 300 bis 450 g/l Nickelsulfamat, 2 bis 50 g/l feinverteilten Graphit 0,05 bis i g/l eines für saure Nickelbäder geeigneten Netzmittels, 20 bis 50 g/l Nickelchlqrid und 20 bis 40 g/l Borsäure enthält Die Graphitteilchen können eine Größe von < 1 bis 5 μπι haben.

Das erfindungsgemäße Bad liefert Nickelgraphit-

überzüge, insbesondere auch dickere Nickel-Graphit-Dispersionsüberzüge, in denen der Graphit in außerordentlich feiner und gleichmäßiger Verteilung und in optimaler Konzentration vorhanden ist Die Überzüge weisen eine ausgezeichnete Abriebbeständigkeit auf.

Abriebversuche mit Nickel-Graphitüberzügen, die ca. 13 Gew.-% Graphit enthalten, haben gezeigt, daß der Verschleiß derartiger Überzüge um min^i-jtens eine Größenordnung niedriger liegt als bei reinen Nickelüberzügen.

Geeignete Netzmittel sind Sulfate primärer aliphati-

sCiici .-viKuiiuic, i.D. uauiyaunui, aiipiiaiiäciic oUiiaic

mit verzweigter Kette, z. B. Äthyl-2-MethyI-undecanol-4-sulfat oder aliphatische Sulfonate, z. B. Natrium-2-äthyI-hexyl-suIfonat Die erforderliche optimale Menge des Netzmittels hängt von dem Graphitgehalt des Elektrolyten ab. Sie kann 0,05 bis 1 g/l, vorzugsweise 0,05 bis 03. betragen.

Durch Zusatz von Nickelchlorid zum Bad wird die erforderliche Leitfähigkeit erreicht. Der Gehalt an Borsäure gewährleistet eine optimale pH-Stabilität des

Elektrolyten. Die Nickelionenkonzentration beträgt bei

einer Badtemperatur von 40 bis 60⁰C vorzugsweise 75 bis 120 g/I.

Gegenstand der Erfindung ist ferner noch ein Verfah-

ren zum galvanischen Abscheiden von Nickel-Graphit-Dispersionsüberzügen unter Verwendung eines Bades der vorstehend angegebenen Zusammensetzung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Abscheidung bei einer Nickelionenkonzentration von 13 bis 2 Mol/i, einem pH-Wert von 2 bis 4 und einer Stromdichte von 1 bis 20 A/dm² unter intensiver Badbewegung und Einhaltung eines relativ großen Anoden-Kathoden-Abstandes durchgeführt wird.

Die intensive Badbewegung kann durch Einblasen

von Luft, Umpumpen oder Rühren erfolgen. Dadurch wird die Bildung von Nickelhydroxyd im kathodennahen Bereich verhindert. Durch die Badbewegung in Verbindung mit dem Netzmittelzusatz wird außerdem die für den Graphiteinbau in den Übercug erforderliche

so feine Verteilung des Graphits erreicht.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können Nickel-Graphit-Dispersionsüberzüge unter Verwendung von Zwischenschichten, z. B. Nickel auf Edelstahlen, Eisen, Kupfer und Kupferlegierungen, Aluminium,

Nickel und weiteren Metallen abgeschieden werden.

Mit einem Elektrolyten gemäß der Erfindung können Nickel-Graphit-Dispersionsüberzüge mit einem Graphitgehalt von 0,1 bis 5 Gew.-% bei Stromdichten von 5 bis 15 A/dm² abgeschieden werden. Die Überzüge haben eine wesentlich höhere Verschleißfestigkeit als einfache Nickelüberzüge. Die Härte der Nickel-Graphitüberzüge liegt bei 2500 bis 3000 HV in N/mm². Solche Überzüge eignen sich insbesondere als Endoberfläche für Teile, die einem hohen mechanischen Verschleiß ausgesetzt sind, beispielsweise für Anker von Relais. Die Funktionssicherheit und Lebensdauer der Relais ist erhöht. Sie können auch für andere Zwecke, etwa zur Auskleidung von Lagern verwendet werden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert

Beispiel 1

Metallgegenstände werden nach einer in der Galvanotechnik üblichen Vorbehandlung (evtL Zwischenschicht) in einem wäßrigen Elektrolyten folgender Zusammensetzung mit einem Nickel-Graphit-Dispersionsüberzug beschichtet:

sammensetzung mit einem Nickel-Graphit-Dispersionsüberzug beschichtet:

Nickelsulfamat Ni(NH₂SOs)₂
Nickelchlorid NiCI₂ 6H₂O
Borsäure H₃BO₃
Graphit Korngröße 1 —5 μπι
Natriumlaurylsulfat

Temperatur:

Stromdichte:
Schichtdicke:
Graphitgehalt des Überzuges:

Beispiel 2

363 g/l (=85 g/l Ni) 30 g/l 30 g/l

5 g/l

0,05 g/l

50⁰C

pH-Wert 2,5-3

15 A/dm²

50μΐη

0,5 Gew.-% Nickelsulfamat Ni(NH₂SO₃)₂ Nickelchlorid NiCI₂H₂O Borsäure H₃BO₃ Graphit Korngröße 1 —5 μηι Natriumlaurylsulfat

ίο Temperatur:

Stromdichte: Schichtdicke: Graphitgehalt des Oberzuges:

=85 g/l Ni)

363 g/l (=

30 g/l

30 g/1

30 g/l

03 g/l

50⁰C pH-Wert 2,5-3

5 A/dm²

6 μπι

2,5 Gew.-%

Metallgegenstände werden nach einer in der Galvanotechnik üblichen Vorbehandlung (evtl. Zwischenschicht) in einem wäßrigen Elektrolyten folgender Zusammensetzung mit einem Nickel-Graphit-Dispersionsüberzug beschichtet:

Nickelsulfamat Ni(NH₂SO₃), 363 g/l (=85 g/l Ni) Nickelchlorid NiCi₂ H₂O 30 g/l Borsäure H₃BO₃ 30 g/i Graphit Korngröße 1 —5 μπι IU g/l Natriumlaurylsulfat 0,1 g/l Temperatur: 50"C

pH- Wert 2,5-3

Stromdichte: 10 A/dm² Schichtdicke: 20 μπι Graphitgehalt des Überzuges: 1,0 Gew.-% Beispiel 3

Nickelsulfamat Ni(NH₂SO₃)₂ 363 g/l (= 85 g/l Ni) Nickelchlorid NiCl₂ H₂O 30 g/l

Borsäure H₃BO₃ 30 g/l Graphit Korngröße 1 —5 μπι

Natriumlaurylsulfat 0,15 g/l Temperatur: 50⁰C

pH-Wert 2,5-3

Stromdichte: 10 A/dm² Schichtdicke: 10 μπι Graphitgehalt des Überzuges: 13 Gew.-% Beispiel 4

Metallgegenstände werden nach einer in der Galvanotechnik üblichen Vorbehandlung (evtl. Zwischenschicht) in einem wäßrigen Elektrolyten folgender Zu-

Claims

Patentansprüche:

1. Bad zum galvanischen Abscheiden von Nickel-Graphit-Dispersionsüberzügen aus einer wäßrigen Lösung von Nickelsulfamat, dadurch gekennzeichnet, daß das Bad 300 bis 450 g/l Nickelsulfamat, 2 bis 50 g/I feinverteilten Graphit, 0,05 bis 1 g/l eines für saure Nickelbädei geeigneten Netzmittels, 20 bis 50 g/l Nickelchlorid und 20 bis 40 g/l Borsäure enthält

2. Bad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Netzmittel Natriumlaurylsulfat enthält

3. Bad nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet daß der Graphit eine Korngröße von < 1 bis 5 μπι hat

4. Verfahren zum galvanischen Abscheiden von Nickel-Graphit-Dispersionsüberzügen unter Verwendung eines Bades nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß das Abscheiden