DE2744426C3 - Verfahren zum stromlosen Vernickeln von Oberflächen aus Metallen, Kunststoff und Keramik - Google Patents
Verfahren zum stromlosen Vernickeln von Oberflächen aus Metallen, Kunststoff und KeramikInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum stromlosen Venvckeln von Oberflächen aus Metallen. Kunststoff
und Keramik unter Verwendung eines wäßrigen Bades, das Nickelsalz. Natriumeitrat. Ammonchlorid. Ammoniak.
Nalriumhypophosphit. ein wasserlösliches Polyhydroxyben/ol
und ein Kupfersalz enthält mit einer Dichte im Bereich von 1.051 — 1.262 g/cm1.
Aus den deutschen Patentschriften 22 31 934 und
22 53 491 ist bekannt, dem neu angesetzten Bad mit einer Dichte von 1.043 g/cm' bei 98 C'*) Ergänzungslösungen
(Nickelkomplcxsal/Iösüng. Natriumhypophosphitlösung)
/u/ugeben. wobei die Dichte ansteigt. Der Betrieb des Bades erfolgt dann in einem Dichtebereich
von 1.091 - 1.1 hl g/cm1, und /war so. daß die Zugabe der
Ergün/ungslosungen von einer unteren Dichte (diese kann praktisch bei I.O75-1.OI9 g/cm' liegen) bis /u
einer bestimmten oberen Dichte (praktisch 1.099—1.116
g/cm') durchgeführt wird. Sobald die obere Dichlegrenze
erreicht ist. wird ein Teil des Badvolumens
ausgetauscht und durch Wasser und Ergänzungslösungen so erset/t. daß die Dichte auf die untere Grenze
sinkt. Der Volumenaustausch erfolgt gemäß den zitierten Patentschriften und dem Verfahren Her DE-OS
25 38 817. das bei einer Baddichtc im Bereich von
1.051 — 1.262 g/cm' arbeitet, in Perioden, deren Länge
bei bestimmter Flächenbelastung von der Dichte des Dichtebereiches abhängt. Innerhalb dieser Dichlebereiehe
— Schwankungsbereiche — werden die Bäder wahrend des Betriebes gemäß den angeführten
Schutzrechlen geführt.
Die Zusammensetzung des Bades bleibt bei dieser Vorgehensweise zwar im Durchschnitt konstant,
schwankt aber in einem bestimmten, durch die untere und obere Dichte gegebenen Bereich. Die Zugabe der
Ergänzungsiösungen erfolgt bei dem beschriebenen Verfahren periodisch, tB, alle IO Minuten, der VoIumenaustauisch
geschieht ebenfalls periodisch, jedoch in größeren Zeitabständen.
*) Sämtliche weiteren Dichteangaben beziehen sich auf diese Temperatur
Mit Bädern entsprechend den oben genannten Patentschriften lassen sich im Handbetrieb bezüglich
Aussehen. Korrosionsbeständigkeit und Haftfestigkeit ausgezeichnete Nickelüberzüge herstellen. Die genannten
Bäder sind jedoch für einen Automatenbetrieb weniger geeignet, weil die Zugabe der Ergänzungslösungen
und der Austausch eines Teilvolumens nicht zum gleichen Zeitpunkt erfolgen. Ein Volumenaustausch in
größeren Zeitabständen — wie in den genannten Patentschriften vorgeschrieben — ist aber nicht
automatisierbar.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum stromlosen Abscheiden von Nickemberzügen
anzugeben, bei dem die in kurzen Zeitabständen erfolgende Zugabe der Ergänzungslösungen mit dem
erforderlichen periodischen Volumenaustausch gekoppelt ist. so daß praktisch bei konstanter Baddichte
gearbeitet wird.
Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß zum Badansatz eine solche
Menge an Salzen, gegebenenfalls auch Blindsalze, in Wasser gelöst wird, daß eine Anfangsbaddichte von
1.075—1.116 g/cm3 erreicht wird und daß man dem Bad
während des Betriebes in kurzen periodischen Zeitabständen automatisch ein solches Volumen entnimmt und
durch Wasser und Ergänzungslösungen ersetzt, daß das Bad auf dieser Dichte, vorzugsweise auf einer Dichte
von 1.099 g/cm' gehalten wird. Es werden eng tolerierte
Schichtdicken des Nickelüberzuges zusammen mit einer korrosionsschützenden Wirkung erreicht.
Geeignete wasserlösliche Polyhydroxybenzole mit mindestens einer weiteren funktioncllen Gruppe sind
z. B. Resor/in. Pyrogallol und Tetrahydroxy-p-benzochinon. Der Gehalt an Kupfer beträgt 0,002 — 0.3 g/l in
Form eines wasserlöslichen Kupfersalzcs.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden dem Bad in kurzen periodischen Zeitab
ständen von 1 bis 10 Minuten eine bestimmte Menge Elektrolyt entnommen und sofort danach Ergänzungslösungen
(Nickelkomplexsalzlösung und Natriumhypophosphitlosung)
sowie Wasser bis zur Erreichung des ursprünglichen Badvolumens zugegeben. Die Wasserzugabe
erfolgt zweckmäßig in Verbindung mit einer Niveauregelung.
Die beschriebene Zugabe muß so e-'olgen, daß die
Verluste an Nickel und Natriumhypophosphit infolge Nicl'.'Habscheidung sowie sämtliche durch die Entnahme
eines Teilvolumers eingetretenen Salzverluste ausgeglichen werden.
Mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise, bei der
ein Bad einer ganz bestimmten Dichte vorgegeben wird, durch Zugabe von Salz, insbesondere bestimmten
Mengen an Natriumsulfat und die Dichte des Bades während des ganzen Betriebes praktisch konstant
gehalten wird, indem nämlich der Volumenaustausch synchron mjt der periodischen Zugabe der Ergänzungslösungen
erfolgt, ist ein »automatengerechter« kontinu* ierlicher Betrieb ttiit automatischer Zudösierting der
Ergänzungslösungen Und automatischem Volumenaus* tausch des Bades möglich, Die Dichte des jeweiligen
Bades kann dabei 1,075 oder 1,116 g/cm3 sein oder einen
Wert dazwischen haben,
Das effindungsgemäße Verfahren gestattet nicht nur
Das effindungsgemäße Verfahren gestattet nicht nur
bezüglich der Zugabe der Ergänzungslösungen, sondern
auch bezüglich des erforderlichen Volumenaustausches einen voll automatisierbaren Betrieb. Neben der
Möglichkeit eines Automatenbetriebes hat die erfindungsgemäße Verfahrensweise noch den besonderen
Vorteil, daß dadurch die Qualität der erhaltenen Nickelüberzüge in bezug auf Gleichmäßigkeit der
Schichtdicke, Korrosionsbeständigkeit und Haftfestigkeit gegenüber den bisherigen Verfahren noch weiter
verbessert werden. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es auch möglich, großflächige
Einzelteile zu vernickeln und dicke Nickelüberzüge von beispielsweise 50 μΐπ aufzubringen. Gerade solche dicke
Schichten zeichnen sich durch eine besonders gute Oberzugsqualität aus.
Für die erfindungsgemäße Vernickelung sind sowohl Metalle wie z. B. Eisen, Kupfer, Aluminium als auch
Metallegierungen wie z. B. Kupferlegierungen, Magnetwerkstoffe, Kunststoff und Keramik geeignet Gegenüber
Nickel edlere Metalle, beispielsweise Kupfer oder Nickel-Eisen-Legierungen werden für die Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens vorher einem kurzen kathodischen Stromstoß ausgesetzt. Dazu wird
zwischen einer nur zu diesem Zweck kurzzeitig automatisch eintauchenden Nickelanode und der
kathodisch geschalteten Ware für die Dauer von 2—10 Sekunden eine Spannung von 10— 1Γ* Volt angelegt.
Durch die sich auf der Teiloberfläche abscheidenden Nickelkeime kommt die stromlose Vernickelung in
Gang.
Die Vernickelung gemäß der Erfindung kann mit Hilfe eines Automatc.! erfolgen und es kann sowohl für
Trommelware, beispielsweise für kiel·-"; Polbleche für
Relais als auch für Gestellware beispielsweise große Polbleche für Relais angewendet werden. Es können
auch großflächige, vor allem kompliziert geformte Einzelteile wie z. B. Flansche, vernickelt werden, wobei
auch wesentlich dickere Nickelschichten von beispielsweise 50 μίτι aufgebracht werden können.
Die Erfindung wird durch folgende Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1
Kleinteile mit einer Gesamtfläche von ca. 220 cm2 aus Stahl werden in einem Bad mit 2201 Inhalt stromlos
vernickelt (Flächen/Volumenverhältnis= 1 dm2/l). Die Vernickelung wird in einer Trommel aus Polypropylen
durchgeführt. Die Vorbehandlung (Beizen, Entfetten) sowie die Nachbehandlung (Trocknen) erfolgt in der in
der Galvanotechnik üblichen Weise. Es wird ein Bad mit folgender Grundzusarnmensetzung verwendet:
Nickelsulfat
tri-Natriumcitrat
Ammoniumsulfat
Natriumsulfat
Kupfersulfat
Natriumhypophosphit
2,4-Dihydroxy-
benzoesäure
NiSO4 · 6 H2O 35 g/l
C6H5Na1O7 · 5,5H2O 70 g/I
(NH4J2SO4
Na2SO4
Na2SO4
CuSO4 · 5 H2O
NaPH2O2 ■ H2O
NaPH2O2 ■ H2O
62 g/I
40 g/l
0,05 g/l 15 g/l
40 g/l
0,05 g/l 15 g/l
(HO)2C6H4COOH 6 g/l
Betriebswerte des Bades:
pH-Wert 6,6-7,0
Badtemperatur 85—99°C
Dichte 1,099 g/cm3
(bei Arbeitstemperalur)
Abscheidungsgeschwindigkeit 20-^3O μπι pro Stunde Nach jeder Charge (5—7 min) entsprechend einer Schichtdicke von ca. 2,5 μιη werden dem Bad 2,34! entnommen. Dieses Volumen wird ersetzt durch
Abscheidungsgeschwindigkeit 20-^3O μπι pro Stunde Nach jeder Charge (5—7 min) entsprechend einer Schichtdicke von ca. 2,5 μιη werden dem Bad 2,34! entnommen. Dieses Volumen wird ersetzt durch
1100 cm3 Ergänzungslösung A
550 cm3 Ergänzungslösung B Rest Wasser
Zusammensetzung von Ergänzungslösung A (Nickelkomplexsalzlösung):
Nickelsulfat 265 g/l
tri-Natriumcitrat 128 g/l Ammoniumsulfat 40 g/I
2,4-Dihydroxybenzoesäure 13 g/l
Kupfersulfat 4 g/l
Ammoniaklösung konz. (25%ig) 250 cm3/!
Zusammensetzung von Ergänzungslösung B: Natriumhypophosphit 465 g/I
Die erhaltenen Nickelüberzüge sind haftfest, korrosionsbeständig und bezüglich ihrer Schichtdicke sowohl
innerhalb einer Charge als auch zwischen verschiedenen Chargen praktisch völlig gleichmäßig.
Teile aus Kupfer mit einer Gesamtfläche von ca. 220 dm2 werden in einem Bad mit 220 1 Inhalt stromlos
vernickelt. Die Teile werden dazu auf geeignete Gestelle aus kunststoffisoliertem Metall so aufgehängt,
daß die aufliegenden Stellen mit dem Metallgestell Berührung haben. Vor- und Nachbehandlung erfolgen
auf konventionelle Weise. Da bei Kupferteilen die Vernickelung nicht von selbst beginnt, wird der
Verhickelungsvorgang durch einen kurzen kathodischen Stromstoß in Gang gebracht.
Die Schichtdicke soll 20 μιη betragen.
Es wird ein Bad folgender Grundzusammensetzung verwendet:
Nickelsulfat
iri-Natriumcitrat
Ammoniumsulfat
Natriumsulfat
Kupfersulfat
Natriumhypophosphit
2.4-Dihydroxy-
benzoesäure
NiSO4-OH2O 35 g/l
5.5 H2O 70 g/l 62 g/l 40 g/l 0,05 g/l 15 g/l
(NH4J2SO4
Na2SO4
CuSO4 ■ 5 H2O
NaPH2O2 H2O
(HO)2C6H4COOH 6 g/I
60
65 Betriebswerte des Bades.
pH-Wert 6,6-7.0
Badtemperatur 95-99°C
Dicht«* 1.099 g/cm1
(bei Arbeitstemperatur) Abscheidungsgeschwindigkeit 20—30μπι pro Stunde
In Abständen von 5 bis 7 Minuten werden dem Bad 2,34 I entnommen. Dieses Volumen wird ersetzt durch
1100 cm' Ergänzungslösung A 550 cm3 Ergänzungslösung B
Rest Wasser
Zusammensetzung der ErgäiizüngsiösUng A
(Nickeikomplexsalzlösung):
Nickelsulfat | 265 g/l |
tri-Natriumcitrat | 128 g/l |
Ammoniumsulfat | 40 g/l |
2,4-Dihydroxybenzoesäure 13 g/l
«.upfersulfat 4 g/l
Ammoniaklösung konz, (25%ig) 250 cmVI
Zusammensetzung von Ergänzungslösung B:
Natriumhypophosph.it 465 g/I
Natriumhypophosph.it 465 g/I
Die Vernickelung ist nach 40 bis 55 Min, beendet
Claims (3)
1. Verfahren zum stromlosen Vernickeln von Oberflächen aus Metallen, Kunststoff und Keramik
unter Verwendung eines wäßrigen Bades, das Nickelsalz, Natriumeitrat, Ammonchlorid, Ammoniak,
Natriumhypophosphit, ein wasserlösliches Polyhydroxybenzol und ein Kupfersalz enthält mit
einer Dichte im Bereich von 1,061 — 1,262 g/cm3,
dadurch gekennzeichnet, daß zum Badansatz eine solche Menge an Salzen, gegebenenfalls
auch Blindsalze, in Wasser gelöst wird, daß eine Anfangsbaddichte von 1,075—1,116 g/cm3 erreicht
wird und daß man dem Bad während des Betriebes in kurzen periodischen Zeitabständen automatisch ein
solches Badvolumen entnimmt und durch Wasser und Ergänzungslösungen ersetzt, daß das Bad auf
dieser Dichte, vorzugsweise auf einer Dichte von 1.099 g/cmJgehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anfangsdichte und die Dichte während des Betriebes auf 1.099 g/cm3 eingestellt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Anfangsdichte von 1.075—1,116 g/cm3 durch Zugabe von Natriumsulfat als Blindsalz
erreicht wird.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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BR7806295A BR7806295A (pt) | 1977-10-03 | 1978-09-25 | Banho e processo para niquelagem sem corrente de superficies de metais,materias plasticas e ceramica |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19772744426 DE2744426C3 (de) | 1977-10-03 | 1977-10-03 | Verfahren zum stromlosen Vernickeln von Oberflächen aus Metallen, Kunststoff und Keramik |
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Publication Number | Publication Date |
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DE2744426A1 DE2744426A1 (de) | 1979-04-05 |
DE2744426B2 DE2744426B2 (de) | 1979-10-18 |
DE2744426C3 true DE2744426C3 (de) | 1980-07-03 |
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ID=6020530
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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BR (1) | BR7806295A (de) |
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EP1816237A1 (de) * | 2006-02-02 | 2007-08-08 | Enthone, Inc. | Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von Substratoberflächen |
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US10006126B2 (en) * | 2014-10-27 | 2018-06-26 | Surface Technology, Inc. | Plating bath solutions |
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1977
- 1977-10-03 DE DE19772744426 patent/DE2744426C3/de not_active Expired
-
1978
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- 1978-09-28 AT AT700678A patent/AT358353B/de not_active IP Right Cessation
Also Published As
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