DE2639247A1

DE2639247A1 - Vorrichtung zur aussenstromlosen metallbeschichtung von gegenstaenden

Info

Publication number: DE2639247A1
Application number: DE19762639247
Authority: DE
Inventors: Heinz Bollhalder; Vladimir Dipl Ing Sova
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1976-07-28
Filing date: 1976-09-01
Publication date: 1978-02-02
Also published as: FR2359907A1; CH613475A5; IT1081633B

Description

82/76 Me/Ca 21.7.76

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Vorrichtung zur aussenstromlosen Metallbeschichtung von Gegenständen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur aussenstromlosen Metallbeschichtung von Gegenständen mittels hochalkalischer Bäder.

Zum direkten aussenstromlosen Metallbeschichten von nichtmetallischen bzw. metallischen Teilen aus stark alkalischen Lösungen konnten bis jetzt Vorrichtungen wie Wannen, Gestelle usw. aus Plastik, Keramik, Glas oder mit Plastik bzw. Keramik überzogenes Metall verwendet werden. Neben dem erwähnten Material ist es auch möglich, bei aussenstromlosen Nickelbädern chromhaltige Stähle zu verwenden, durch eine relativ kompli-

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zierte Schaltung im passiven Spannungsbereich zu halten und dadurch als Wannenmaterial für die Vernicklung verwendbar zu machen (s. DT-AS 1'277*642).

Die vorbeschriebenen Lösungen sind jedoch mit z.T. erheblichen Mängeln behaftet. Bei nichtmetallischen Werkstoffen wie Plastik, Glas usw. werden infolge der hohen Reduktionsaktivität der Bäder - wie z.B. bei der Kupferabscheidung - die Wannenwände oder Gestelle durch unerwünschte Kupferablagerungen überzogen. Diese Nebenprodukte vergrössern die zu beschichtende Oberfläche und verursachen dadurch eine enorme spezifische Belastung. Dies zeigt sich in der erschwerten Badführung mit erhöhtem Chemikalienverbrauch, verringerter Stabilität sowie erhöhter Badverunreinigung durch Metallpartikel, die bis zum plötzlichen Badzusammenbruch führen können. Die erwähnten Kupferablagerungen müssen daher nach jeder Verkupferung mühsam weggeätzt werden. Weitere Nachteile der geschilderten Methode sind schlechte Wärmeübergänge bei der Badbeheizung und, bei der Verwendung von Kunststoff, abnehmende mechanische Festigkeit bei steigender Badtemperatur. Die oben er wähnten Passivbereiche des chromhaltigen Metalls sind stark von der Badzusammensetzung abhängig, bei Kupferbädern nicht einstellbar und schwer zu überwachen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile zu beheben. Dies wird bei einer Vorrichtung der eingangs definierten Art dadurch erreicht, dass zur Herstellung der Wannen resp. Gestelle Metalle der Gruppe 8 des periodischen Systems verwendet werden, dass während der aussenstromlosen Metallabscheidung die betreffende Wanne resp. das Gestell durch eine Stromdichte von mindestens ¹I mA/dm anodisch belastet wird, dass die dazu benötigte kathodische Gegenelektrode aus einem beliebigen elektrisch leitenden Material angefertigt ist und dass die wirksame Kathodenfläche mindestens eine Grössenordnung kleiner ist als die wirksame Anodenfläche.

Es werden also erfind.ungsgemäss zur Herstellung der Wannen resp. Gestelle statt Kunststoff, Glas oder Keramik bzw. plastifiziertem Metall geeignete metallische Materialien - und zwar mit besonderem Vorteil gewisse Metalle der Gruppe 8 des periodischen Systems wie z.B. Nickel und Kobalt - oder Ueberzüge von solchen Metallen verwendet. Während der aussenstromlosen Metallabscheidung wird dann die betreffende Wanne bzw. das Gestell durch eine Stromdichte von mindestens ¹I mA/dm anodisch belastet. Nach oben ist die Stromdichte, abgesehen von natürlichen Gegebenheiten, nicht begrenzt. Die erforderliche Gegenelektrode kann z.B. aus Nickel, Kupfer oder einem anderen metallisch leitenden Material bestehen.

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Bei dieser Disposition kommt es an den anodisch geschalteten Teilen ab der gegebenen minimalen Stromdichte zu keinen Metallabscheidungen. Durch die richtige Wahl des Metalls kann also an der anodischen Seite keine Metallablagerung oder Korrosion entstehen. An der kathodischen Seite ergibt sich aus dem bei galvanischen Abscheidungen ungünstigen Flächenverhältnis Anode : Kathode z.B. 100 : 1 eine hohe Stromüberlastung und dadurch ein verminderter Metallxonentransport, was überwiegend zur Wasserstoffabscheidung führt. Gerade ein solches Flächenverhältnis, bei dem die wirksame Kathodenfläche erheblich, mindestens aber eine Grössenordnung kleiner ist als die wirksame Anodenfläche, ist für die aussenstromlose direkte Metallbeschichtung wichtig, um das Bad durch parallele kathodische Metallreduktion nicht zu verarmen .

Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Vorrichtung. W ist eine aus Nickelblech hergestellte Wanne von quaderförmiger Gestalt. Die Wannenwände sind, wie durch die "+"-Zeichen angedeutet, positiv, d.h. anodisch polarisiert. Die mit dem Minuspol der Stromquelle verbundenen Gegenelektroden sind mit G bezeichnet. Es sind dies Nickelstreifen von 10 mm Breite, die wenigstens längs eines Teils der Innenkanten der Wanne verlaufen, und

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zwar in einem Abstand von ca. 5 mm von der jeweiligen Wannen-Innenwand. Die Streifen G sind durch geeignete Isolierstützen mit den Wannen-Innenwänden mechanisch verbunden, so dass ein galvanischer Kontakt mit der Wanne ausgeschlossen ist. Wie

ρ schon bemerkt, soll die Mindeststromstärke hier ca. H₃Q mA/dm betragen. Die Anordnung der Kathoden G dient dem Schutz des Ni-Behälters bei der aussenstromlosen Cu-Abscheidung.

Der technische Portschritt der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Vorrichtung gegenüber dem Stand der Technik besteht also darin, dass durch Beseitigung der erwähnten metallischen Nebenablagerungen, welche bei allen bekannten hochalkalischen aussenstromlosen Metallabscheidungen entstehen, eine wesentliche Verbesserung und Vereinfachung der Abscheidungsprozesse erzielt wird.

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Leerseite

Claims

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Patentansprüche

f 1.) Vorrichtung zur aussenstromlosen Metallbeschichtung von Gegenständen mittels hochalkalischer Bäder, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Wannen resp. Gestelle Metalle der Gruppe 8 des periodischen Systems verwendet werden, dass während der aussenstromlosen Metallabscheidung die betreffende Wanne resp. das Gestell durch eine Stromdichte von mindestens 4 mA/dm anodisch belastet wird, dass die dazu benötigte kathodische Gegenelektrode aus einem beliebigen elektrisch leitenden Material angefertigt ist und dass die wirksame Kathodenfläche mindestens eine Grössenordnung kleiner ist als die wirksame Anodenfläche.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung von Nickel für die Herstellung der Wannen resp. Gestelle.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Herstellung der Wannen und Gestelle unter Verwendung von Kobalt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass parallel und in relativ geringem Abstand zu den Innenkanten

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einer Wanne (W) streifenförmige Gegenelektroden (G) angebracht sind, die von der Wanne (W) isoliert sind und eine gegenüber den Wannenabmessungen geringe Breite haben, und dass die Wanne (W) mit der Anode einer Gleichstromquelle verbunden ist, während die miteinander galvanisch verbundenen streifenförmigen Gegenelektroden (G) an die Kathode derselben Gleichstromquelle angeschlossen sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch ¹J, dadurch gekennzeichnet, dass die streifenförmigen Gegenelektroden (G) 10 mm breit sind und in einem Abstand von 5 mm von den Wannen-Innenwänden isoliert angebracht sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Wanne (W) als auch die streifenförmigen Gegenelektroden (G) aus Nickelblech hergestellt sind.

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.

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