DE2753591A1

DE2753591A1 - Galvanisches bad

Info

Publication number: DE2753591A1
Application number: DE19772753591
Authority: DE
Inventors: Clive Barnes; John Joseph Bernard Ward
Original assignee: BNF Metals Technology Centre
Current assignee: BNF Metals Technology Centre
Priority date: 1976-12-03
Filing date: 1977-12-01
Publication date: 1978-06-08
Also published as: BR7708054A; FR2372908A1; SE7713431L; NO774135L; NL7713288A; AU507305B2; US4159926A; ES464687A1; BE861459A; IT1088818B; JPS5387942A; GB1541118A; AU3118477A; DK537777A

Description

KRAUS a WEISERT ^₅₃₅₉₁ PATENTANWÄLTE

t-R. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER · DR.-ING. ANNEKÄTE WEISERT DIPL.-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE (RMGARDSTRASSE 15 · D-8OOO MÜNCHEN 71 · TELEFON 089/79 70 77-79 7078 ■ TELEX O5-212156 kpat d

TELEGRAMM KRAUSPATENT

1699 WK/rm

BNF METALS TECHNOLOGY CENTRE Wantage / England

Galvanisches Bad

809823/0780

Die Erfindung betrifft die Galvanisierung mit Nickel. Substrate aus Kupfer, kupferplattiertem Zink, Messing und Stahl werden in großem Ausmaß vernickelt. Der Nickelüberzug dient seinerseits als Substrat für eine dekorative Chromschicht. Bei typischen technischen Vernickelungsbedingungen verwendet man einen Elektrolyten, welcher an Nickel 1,1-molar ist sowie einen pH-Wert von 3 bis 4, eine Temperatur von 50 bis ! 60 C und eine Stromdichte an der Kathode von 430 A/m oder mehr aufweist. Bei diesen Bedingungen gehorcht das Nickel im wesentlichen den Faraday'sehen Gesetzen, d.h. eine Verdoppelung der Stromdichte führt zu einer Verdoppelung der Abscheidungsgeschwindigkeit des Nickels auf der Kathode. Daraus folgt, daß - wenn Gegenstände mit komplizierter Gestalt vernickelt werden sollen - die Dicke der Nickelabscheidung an zugänglichen Stellen höher ist als an nicht-zugänglichen Stellen, d.h., daß die Streukraft des Elektrolyten schlecht ist. Da es normalerweise erforderlich ist, daß der gesamte Gegenstand mit einer Nickelschicht mit einer minimalen Dicke bedeckt ist, ist es bislang die Praxis gewesen, einen erheblich dickeren Überzug auf bestimmten Bereichen vorzusehen, als es erforderlich ist. Hierdurch wird Nickel verschwendet. Angesichts der Tatsache, daß der Nickelpreis ansteigt und daß das Metall selten wird, nimmt dieses Problem zunehmende Bedeutung an.

Bei galvanischen Nickellösungen treten auch dann Probleme auf, wenn die Nickelkonzentration zu niedrig ist. Es erfolgt nämlich eine lokale Verarmung von Nickelionen, der pH-Wert steigt an und Nickel fällt aus der Lösung aus. Die erforderliche Nickelkonzentration, daß diese Schwierigkeiten überwunden werden, beträgt etwa 30 g/l. Bislang wurden jedoch technische Nickelbäder Im allgemeinen mit einem erheblichen Sicherheitsbereich gefahren, indem die Nickelkonzentration

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bei nicht weniger als 60 g/l gehalten wurde. Da hinsichtlich der Kosten in dem Bad das Nickel der Hauptbestandteil ist, werden durch dieses Erfordernis die Kosten des Bads praktisch gegenüber der theoretisch erforderlichen Menge verdoppelt.

Die herkömmlichen galvanischen Nickelbäder v/erden normalerweise bei einer Temperatur im Bereich von 50 bis 60°C betrieben. Diese erhöhten Temperaturen dienen dazu, um die Leitfähigkeit des Bads zu verbessern und um Probleme zu vermeiden, die durch Ausfällung des Nickels aus der Lösung entstehen. Hierdurch werden jedoch die Betriebskosten erhöht.

Die herkömmlichen galvanischen Nickelbäder werden normalerweise bei einem pH-Wert im Bereich von 3 bis 4 betrieben. Dieser pH-Wert wird ausgewählt, um Probleme zu vermeiden, die von einer Nickelausfällung herrühren, obgleich dieser pH-Wert stärker auf der sauren Seite liegt, als es angestrebt würde.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein galvanisches Nickelbad zur Verfügung zu stellen, das diese Nachteile überwindet.

Durch die Erfindung wird nun ein galvanisches Nickelbad zur Verfügung gestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es in v/äßriger Lösung bei einem pH-Wert von 4,0 bis 7,0 folgende Bestandteile:

Bestandteil molare Konzentration

Nickelionen mindestens 0,25

Chlorid mindestens 0,25

Sulfat (fakultativ) weniger als Chlorid

sowie einen schwachen Komplexbildner für das Nickel, ausgewählt aus der Gruppe Formiat, Acetat, Citrat, Glutamat,

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Anionen und Lactonen von Zuckersäuren, z.B. Polyhydroxy-C^- und -Cg-Säuren, sowie Anionen und Lactonen von Säuren mit der allgemeinen Formel:

X(C_nH_2n)COOH,

worin X für OH oder NH₂ steht und η den Wert 1 bis 5 hat, welcher in der 0,5- bis 4,0-fachen molaren Konzentration von derjenigen des Nickels vorhanden ist, enthält.

Die verbesserte Streukraft dieser Bäder tritt bei pH-Werten unterhalb 4 nicht zutage. Wenn der pH-Wert der Lösung oberhalb 6,5 erhöht wird, dann fällt das Nickel aus. Tatsächlich ist es erforderlich, in der Lage zu sein, das Nickel aus der Lösung bei einem pH-Wert von nicht mehr als 9 auszufällen, damit es durch eine herkömmliche Abstrombehandlung entfernt werden kann. Die erfindungsgemäßen galvanischen Bäder können bei jedem beliebigen pH-Wert von 4,0 bis zu 7,0 (oder dem pH-Wert, bei dem das Nickel ausgefällt wird, je nach dem, welcher niedriger ist) betrieben werden. Es wurde festgestellt, daß beim Betrieb bei einem pH-Wert von 4,6 bis 6,5 die Verbesserungen der Streukraft bei pH-Werten oberhalb von 5,5 besonders ausgeprägt sind. Die Verwendung eines Komplexbildners gemäß der Erfindung vermindert die Schwierigkeiten, die von einer niedrigen Nickelkonzentration herrühren, mit dem Ergebnis, daß die erfindungsgemäßen Bäder bei einer Nickelkonzentration von nur 30 g/l sicher betrieben werden können. Dies ist deswegen von Vorteil, weil hierdurch die Kapitalkosten des Nickels in dem galvanischen Bad vermindert werden. In den erfindungsgemäßen galvanischen Bädern beträgt die Nickelionenkonzentration mindestens 0,25M, vorzugsweise 0,25 bis 1,ON, insbesondere 0,3 bis 0,6M. Das Nickel wird zwar im allgemeinen als Chlorid verwendet, doch ist die Natur des Anions nicht kritisch.

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Überraschenderweise ist die Verbesserung der Streukraft, die von den schwachen Komplexbildnern für das Nickel herrührt, in Chloridlösungen stärker ausgeprägt als in Sulfatlösungen. Sulfatlösungen haben im Vergleich zu Chloridlösungen den weiteren Nachteil, daß die bei hoher Stromdichte gebildeten galvanischen Abscheidungen verbrannt und spröde sind. Aus diesen Gründen wird spezifiziert, daß die Chloridkonzentration in den erfindungsgemäßen Lösungen mindestens 0,25-molar, vorzugsweise mindestens 0,60-molar, ist und daß Sulfat, wenn es vorhanden ist, in einer geringeren molaren Konzentration als das Chlorid vorhanden ist, vorzugsweise in einer Konzentration von weniger als ein Drittel der Chloridkonzentration, und vorzugsweise in einer Menge von weniger als 0,75-molar und insbesondere von weniger als 0,25-molar.

Als schwacher Komplexbildner für das Nickel kann zu dem galvanischen Bad die Säure von einem oder mehreren der obengenannten Anionen oder ein Salz einer solchen Säure mit einer Base, deren Kation in dem galvanischen Bad inert ist, z.B. einem Alkalimetall, gegeben werden. Vermutlich ist es das Anion, das das Nickel in einen Komplex überführt, da diese Säuren nach Zugabe zu wäßrigen Lösungen von Nickelsalzen sehr wesentlich dissoziiert werden.

Bevorzugt werden solche Komplexbildner, die dazu imstande sind, das Nickel mittels eines zweizähnigen Liganden mit Einschluß einer Bildung eines 5- oder 6-gliedrigen Rings zu chelieren. Somit werden solche Verbindungen der oben angegebenen Formel bevorzugt, bei denen η 1 oder 2 ist, d.h. Glycin, Alanin, Glykolsäure und Milchsäure.

Der bevorzugte Komplexbildner ist Glykolsäure, die die folgenden überragenden Vorteile hat:

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a) Sie gestattet bei ziemlich mäßigen Konzentrationen, daß die Nickelabscheidungsraten bei variierender Stromdichte oberhalb einer gewählten kritischen Zahl, gewöhnlich von etwa 400 A/m , konstant gehalten werden können;

b) die Qualität des galvanisch abgeschiedenen Nickels ist Über den gesamten Bereich der Stromdichten gleichförmig gut;

c) es ist leicht möglich, das Nickel aus Lösungen, die Glycolat enthalten, für Abstrombehandlungszwecke auszufällen, und

d) bei den Konzentrationen, die benötigt werden, um die Streukraft zu verbessern, verringert sie die Stromleistung bei Stromdichten unterhalb der gewählten kritischen Zahl nicht signifikant.

Die anderen bevorzugten Komplexbildner besitzen diese besonderen Eigenschaften in variierendem Haß. Glycin kann in mäßigen Konzentrationen verwendet werden, um die Streukraft oberhalb einer kritischen Stromdichte zu verbessern, ohne daß die Stromleistung unterhalb der kritischen Stromdichte signifikant vermindert wird. Zitronensäure und Milchsäure können in mäßigen Konzentrationen zur Verbesserung der Streukraft verwendet werden und sie führen zu Abscheidungen mit guter Qualität, während Nickel leicht aus dieses Metall enthaltenden Lösungen zur Abstrombehandlung ausgefällt werden kann. Glutaminsäure, die geeigneterweise In Form von Mononatriumglutamat verwendet wird, zeigt eine sehr gute Streukraft, jedoch nur bei ziemlich hohen Konzentrationen. Auch die Qualität der galvanischen Abscheidung 1st gut und die Abstrombe-

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/to

handlung bringt keine Probleme mit sich.. Essigsäure und Ameisensäure sind bei hohen Konzentrationen wirksam, um galvanische Bäder mit guter Streukraft zu ergeben, die einen Nickelniederschlag mit guter Qualität liefern. Es entstehen keine Verwerfungsprobleme der Abströme. Gluconsäure und Gluconlacton sind bei mäßigen Konzentrationen wirksam und es werden galvanische Lösungen mit guter Streukraft erhalten, aus de*- nen Nickelabscheidungen mit guter Qualität erhalten werden können. Auch sie ergeben keine Probleme hinsichtlich der Verwerfung der Abströme.

Acetat, Formiat und Glutamat werden vorzugsweise in der 1-bis 4-fachen molaren Konzentration wie diejenige von Nickel verwendet. Die anderen Komplexbildner können vorteilhafterweise in einer molaren Konzentration von 0,5 bis 2,0, vorzugsweise 0,5 bis 1,0, der molaren Konzentration des Nickels vorhanden sein. Bei Komplexbildnerkonzentrationen von unterhalb der 0,5-fachen molaren Konzentration von Nickel v/ird nur ein geringer Stabilisierungseffekt und eine geringe Verbesserung der Streukraft festgestellt. Man nimmt an, daß ein Mol Komplexbildner pro Mol Nickel gerade ausreichend ist, um das gesamte Nickel in einen Komplex zu überführen. Das obere Ende des Konzentrationsbereiches des Komplexbildners ist nicht kritisch, doch vermindert eine hohe Konzentration des Komplexbildners die Galvanisierungsleistung des Bades.

Der Schwellenwert der kathodischen Stromdichte, bei dem der Komplexbildner gerade beginnt, die Nickelplattierungswirksamkeit zu vermindern, variiert in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren, der Natur des Komplexbildners, da die Komplexbildner unterschiedliche Komplexbildungsfähigkeiten mit Nikkei haben, der Konzentration des Komplexbildners, der Temperatur des Bades und dem pH-Wert des Bades. Es sollte daher

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möglich sein, diese Parameter so miteinander in Beziehung zu setzen, daß die Verminderung der Wirksamkeit der Nickelabscheidung bei einer ausgewählten kathodischen Stromdichte begonnen wird. Bei einer bevorzugten Verfahrensweise geht man so vor, daß man das gewünschte galvanische Bad herstellt und sodann seine Streukraft kontrolliert, indem man den pH-Werx und/oder die Temperatur des Bades einstellt. Im allgemeinen ist es so, daß, je höher der pH-Wert ist, desto wirksamer der Komplexbildner ist. Im allgemeinen ist es weiterhin so, daß, je niedriger die Temperatur des Bades 1st, desto wirksamer der Komplexbildner ist. Bs wird bevorzugt, die minimale praktikable Konzentration des Komplexbildners zu verwenden und eine Kompensation durch Einstellung des pH-Werts und der Temperatur vorzunehmen.

Dem galvanischen Nickelbad können andere Bestandteile in gleicher Weise wie bei herkömmlichen Bädern zugesetzt werden. So kann z.B. Borsäure zugesetzt werden, um die Pufferfähigkeit zu verbessern. Diese Verbindung wird normalerweise in einer gesättigten Lösung, d.h. mit einer Konzentration von 30 bis 60 g/l, verwendet. Leitfähigkeitssalze, im allgemeinen Alkalimetallchloride, können in Konzentrationen bis zu 2-molar, vorzugsweise jedoch weniger als 1-molar, zugesetzt werden, um die Leitfähigkeit der Lösung zu erhöhen und auf diese Welse die während des Galvanisierungsprozesses erzeugte Wärme zu vermindern. Organische Benetzungsmittel sowie Elnebnungsmlttel und Glanzbildner, wie z.B. Butindiol, Cu- . marin, para-Toluolsulfonamld und andere Substanzen, können in den üblichen Konzentrationen in üblicher Welse verwendet werden.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung 1st ein Verfahren zur galvanischen Abscheidung von Nickel auf einem Gegenstand mit

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4%

einer metallischen Oberfläche, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein galvanisches Nickelbad, wie vorstehend definiert, vorsieht, den zu galvanisierenden Gegenstand als Kathode in dem Bad und eine Anode vorsieht und daß man zwischen der Anode und der Kathode einen elektrischen Strom leitet.

Es wird insbesondere die Galvanisierung von Substraten aus Kupfer, mit einem galvanischen Kupferüberzug versehenem Zink, Messung und Stahl mit einer Dicke von mindestens 10 um in Betracht gezogen. In der Britischen Norm 1224 von 1975 wird als Substrat für Chrom ein Nickelfilm mit einer Dicke von mindestens 20 um vorgeschrieben. Einige Fachleute sind der Ansicht, daß auf einem Zinksubstrat mit einer 12,5 lim dicken Kupferschicht ein Nickelfilm mit einer Dicke von 15 um ausreichend ist, doch besteht Übereinstimmung darüber, daß dann das Chrom unter sorgfältig kontrollierten Bedingungen abgeschieden werden muß. Bei Filmdicken dieser Art sind für einen wirtschaftlichen Betrieb Leitfähigkeitssalze notwendig.

Die erfindungsgemäßen galvanischen Bäder können bei jeder Temperatur von Umgebungstemperatur aufwärts zufriedenstellend betrieben v/erden, obgleich der Betrieb im Bereich von 35 bis 50⁰C bevorzugt wird.

Die Anode enthält vorzugsweise Nickel oder besteht daraus. Wenn der Komplexbildner die Nickelgalvanisierungsleistung bei hohen Stromdichten vermindert, dann tritt der Effekt auf, daß an der Kathode Wasserstoff anstelle von Nickel gebildet wird. Unter diesen Umständen könnte es sein, daß eine ganz aus Nickel bestehende Anode im Verlauf der Zeit eine Erhöhung der Nickelkonzentration des galvanischen Bades bewirken würde. Es kann daher zu bevorzugen sein, die Anode

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auszugleichen, indem man beispielsweise eine Hilfsanode aus Graphit oder einem anderen inerten Material vorsieht. Um die galvanische Lösung sauber zu halten, kann die Anode in einem porösen Beutel enthalten sein. Es ist üblich, eine kontinuierliche und mit einer Filtration verbundene Umleitung der gewerblichen galvanischen Nickelbäder durchzuführen, wobei die erfindungsgemäßen Bäder keine Ausnahme bilden. Während der Nickelgalvanisierung ist eine Durchbewegung des Bades üblich. Auch bei den erfindungsgemäßen Bädern wirkt sich eine solche Durchbewegung günstig aus.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geht man so vor, daß die durchschnittliche Stromdichte auf den zu galvanisierenden Gegenständen im allgemeinen im Bereich von 50 bis 800 A/m liegt. Für dekorative Galvanisierungen unter Verwendung von Gestellen wird typischerweise eine Kathodenstromdichte

von etwa 430 A/m verwendet. Für optimale Galvanisierungsgeschwindigkeiten und die Nickeleinsparungen, die durch die Erfindung ermöglicht werden, fällt die angewendete durchschnittliche Stromdichte mit der kritischen Stromdichte für die entsprechende galvanische Nickellösung zusammen.

Obgleich keine Bindung an irgendeine Theorie erfolgen soll, wird doch angenommen, daß der Komplexbildner wirksam einen Teil des Nickels in dem galvanischen Bad bindet, so daß es für die Abscheidung bei hohen Stromdichten nicht verfügbar ist. Daraus ergibt sich der Effekt, daß die Galvanisierungsleistung bis zu der ausgewählten kritischen Stromdichte nicht verschlechtert wird und daß sie bei Stromdichten oberhalb dieses Werts fortschreitend verschlechtert wird. Dies führt zu dem Ergebnis, daß die Streukraft des Bades verbessert wird. Die kritische kathodische Stromdichte, oberhalb derer

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dieser Effekt auftritt, v/ird von mehreren Faktoren kontrolliert, beispielsweise der Nickelkonzentration, der Konzentration des Komplexbildners oder spezifischer von dem Verhältnis dieser Konzentrationen, dem pH-Wert, der Temperatur und dem Durchbewegungsgrad. Durch die Kontrolle dieser Parameter ist es möglich, wie oben beschrieben wurde, zu erreichen, daß sich die verbesserte Streukraft oberhalb jeder gewünschten kritischen Stromdichte manifestiert. Für die Dekorationsgalvanisierung unter Verwendung von Gestellen beträgt der optimale Wert der kritischen Stromdichte etwa 430 A/m . Für andere Anwendungszwecke kann eine höhere oder eine niedrigere kritische Stromdichte angemessen sein Im Einzelfall können die Zusammensetzungen des Bades und die Betriebsbedingungen entsprechend dem Anwendungszweck ausgewählt werden.

Durch die Erfindung kann ein ausgewogenes Bad zur Verfügung gestellt werden, das bewirkt, daß die Geschwindigkeit der galvanischen Abscheidung von Nickel auf allen Bereichen, die Stromdichten oberhalb des kritischen Werts ausgesetzt sind, im wesentlichen gleich ist. Eine typische Geschv/indigkeit der galvanischen Abscheidung von Nickel beim Betrieb gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt 30 um pro h.

Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert.

Beispiel 1

In der Hull-Zelle wurde das folgende Bad getestet:

30 g/l Ni⁺⁺ als Chlorid (0,5 M)

45 g/l Borsäure

96 g/l Glykolsäure (1,28 K)

pH = 5,8

Temperatur = 38°C.

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ORIGINAL INSPECTED

Ein Strom mit 2 A wurde 2 min lang durch das Bad in einer Hull-Zelle geleitet, wobei eine Spannung von 5 V angelegt wurde und eine Nickelanode und eine Luftdurchbewegung an der Kathode verwendet wurde, über den gesamten Stromdichtebereich wurde ein halbglänzendes Metall erhalten. Die Dickenverteilung des Metalls wurde koulometrisch bestimmt. Die erhaltenen Werte sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

Stromdichte

A/m² 120 250 400 750 880

Dicke, pm 0,30 0,62 1,25 1,32 1,33 1,30

Zum Vergleich wurde ein Watt¹sehes Standardnickelbad bei identischen Bedingungen getestet. Es wurde die folgende Dickenverteilung erhalten:

Stromdichte,

A/m² 125 250 400 700 800 900

Dicke, um 0,33 0,65 1,26 2,40 2,06 2,70 Die Abscheidung war oberhalb 450 A/m matt. Beispiel 2

¹Js wurde das gleiche Bad wie im Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß anstelle der Glycolsäure 70 g/l Glycin (0,93M) verwendet wurden. Es wurde bei den gleichen Bedingungen gearbeitet. Es wurde die folgende Metallverteilung erhalten:

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- ν

Stromdichte,

A/m² 120 240 400 700 850 950

Dicke, um 0,30 0,61 1,25 1,20 1,20 1,19 Beispiel 3

Es wurde das gleiche Bad wie im Beispiel 1 hergestellt, wobei anstelle der Glykolsäure 80 g Zitronensäure (0,4M) verwendet wurden. Es wurde bei den gleichen Betriebsbedingungen gearbeitet. Es wurde die folgende Metallverteilung erhalten:

Stromdichte,

A/m² 130 250 500 700 900

Dicke, um 0,35 0,66 1,30 1,38 1,43 Beispiel 4

Es wurde das Bad gemäß Beispiel 1 verwendet, das jedoch zusätzlich 50 g/l Kaliumchlorid enthielt. Die Metallverteilung war identisch, doch wurde die Spannung der Hull-Zelle auf 3 V vermindert.

Beispiel 5

In der Hull-Zelle wurde gemäß Beispiel 1 ein Bad mit folgender Zusammensetzung getestet. Die Zellspannung betrug 3,5 V und die Temperatur 40⁰C.

30 g/l Ni⁺⁺ als Chlorid
25 g/l NaCl
128 g/l Glykolsäure

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Bei verschiedenen pH-Werten der Lösung wurden die bei verschiedenen Stromdichten erhaltenen Dicken gemessen.

Stromdichte,

A/m² 120 240 400 700 900 1000

_a PH = 3,0 pH » 4,0

0,30	0,60	1,20	2,40	2,00	1,80
0,31	0,60	1,25	2,38	2,40	2,43
0,31	0,60	1,26	1,50	1,40	1,40
0,30	0,60	1,26	1,33	1,33	1,30
0,31	0,60	1,16	1,20	1,10	1,05

• pH = 5,0 I PH = 5,5 ρ PH = 6,5

Die Lösung mit der optimalen Streukraft wurde bei einem pH-Wert von 5,5 betrieben. Bei einem pH-Wert von 6,5 war die Gesamtleistung vermindert.

Beispiel 6

Ein Bad wurde hergestellt und wie im Beispiel 5 bei einem pH-Wert von 5,5, jedoch bei verschiedenen Temperaturen getestet.

Stromdichte,

A/m2 120 240 400 800 1000

* Tem.

j 25°C 0,28 0,56 1,20 1,10 1,05

•g 40°C 0,30 0,62 1,26 1,28 1,24

Q 55°C 0,32 0,65 1,30 1,35 1,55

Beispiel 7

Ein Bad wurde wie im Beispiel 5 hergestellt und bei 42°C und einem pH-Wert von 5,5, jedoch einmal mit und einmal ohne Luftdurchbewegung betrieben.

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Stromdichte, Dicke, um

A/m2 Luftdurchbewegung' keine Luftdurchbewegung

120 0,31 0,30

240 0,60 0,60

400 1,26 0,95

800 1,32 0,98

Beispiel 8

Es wurde ein Bad mit der folgenden Zusammensetzung hergestellt und in der Hull-Zelle getestet. Die Stromstärke in der Hull-Zelle betrug 2 A. Die Galvanisierzeit betrug 5 min.

35 g/l Nickel als Chlorid 180 g/l Mononatriumglutamat pH = 5,5
Temperatur = 40°C

Stromdichte,

A/m² 200 400 600 800

Dicke der Abscheidung, um 1,3 2,8 3,0 2,9

Beispiel 9

Eine Lösung gemäß Beispiel 5 wurde getestet, wobei 140 g/l Gluconolacton anstelle von Glykolsäure verwendet wurden. In der Hull-Zelle wurden bei den gleichen Elektrolysebedingungen die folgenden Ergebnisse erhalten:

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	5,0 5,8 6,0	120	Yf - 19	400	,29 ,23 ,11	700	2	755	,32 ,20 ,11	I5	91	,29 ,10 ,08
	10	0,32 0,30 0,26	240	1 1 1		1,33 1,26 1,11	900		1000
Stromdichte, A/m²			0,64 0,60 0,51				1 1 1	1 1 1
φ PH - 'S ^PH = η V-
Beispiel

Ein Bad mit folgender Zusammensetzung wurde hergestellt und in der Hull-Zelle unter Verwendung eines Stroms mit 2 A und Anwendung einer Temperatur von 40°C getestet. Die Galvanisierzeit betrug 5 min.

35 g/l Nickel als Chlorid
80 g/l Natriumacetat
25 g/l Natriumchlorid
pH-Wert 5,5

Stromdichte,

A/m² 100 400 600 800 1000

Dicke der Abscheidung, um 0,5 2,1 2,3 2,5 2,5

Beispiel 11

Ein Bad mit folgender Zusammensetzung wurde hergestellt und in der Hull-Zelle bei einer Stromstärke von 2 A und einer Temperatur von 40⁰C getestet. Die Galvanisierzeit betrug 5 min.

35 g/l Nickel als Chlorid
120 g/l Gluconsäure
25 g/l Natriumchlorid
pH-Wert 5,5.

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χο

Stromdichte,

A/m² 100 400 600 800 1000

Dicke der Abscheidung, um 0,5 2,25 2,55 2,55 2,30

Beispiel 12

Ein Bad mit folgender Zusammensetzung wurde hergestellt und in der Hull-Zelle bei einer Stromstärke von 2 A und bei einer Temperatur von 40⁰C getestet. Die Galvanisierzeit betrug 5 min.

35 g/l Nickel als Chlorid
80 g/l Natriumformiat
25 g/l Natriumchlorid
pH-Wert 5,5

Stromdichte,

A/m² 100 200 400 800

Dicke der Abscheidung, um 0,5 1,2 2,2 2,5

In allen Beispielen wurde die gleiche Hull-Zelle verwendet.

Ende der Beschreibung.

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Claims

PATE NTANWÄLTE DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER · DR.-ING. ANNEKÄTE WEISERT DIPL.-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE IRMGARDSTRASSE 15 · D-8OOO MÜNCHEN 71 · TELEFON 089/797077-79 70 78 · TELEX O5-312156 kpat d TELEGRAMM KRAUSPATENT Patentansprüche

1.' Galvanisches Nickelbad, dadurch gekennzeichnet, daß es in wäßriger Lösimg bei einem pH-Wert von 4,0 bis 7,0 folgende Bestandteile:

Bestandteil molare Konzentration

Nickelionen mindestens 0,25 Chlorid mindestens 0,25

Sulfat (fakultativ) weniger als Chlorid

sowie einen schwachen Komplexbildner für das Nickel, ausgewählt aus der Gruppe Fprmiat, Acetat, Citrat, Glutamat, Anionen und Lactonen von Zuckersäuren, z.B. Polyhydroxy-C,-- und -Cg-Säuren, sowie Anionen und Lactonen von Säuren mit der allgemeinen Formel:

X(C_nH_2n)COOH,

worin X für OH oder NH₂ steht und η den Wert 1 bis 5 hat, welcher in der 0,5- bis 4,0-fachen molaren Konzentration von derjenigen des Nickels vorhanden ist, enthält.

2. Bad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickelionenkonzentration 0,5-bis 0,6-molar ist.

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3. Bad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der schwache Komplexbildner Glycolat ist, welches in der 0,5- bis 2,0-fachen molaren Konzentration derjenigen von Nickel verwendet wird.

4. Bad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß es weiterhin Borsäure in einer Konzentration von 30 bis 60 g/l und/oder ein oder mehrere Leitfähigkeitssalze in einer Konzentration von bis zu 2-molar enthält.

5. Verfahren zur galvanischen Abscheidung von Nickel auf einem Gegenstand mit einer metallischen Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß man ein galvanisches Nickelbad nach einem der Ansprüche 1 bis 4 vorsieht, den zu galvanisierenden Gegenstand als Kathode in einem Bad sowie eine Anode vorsieht und daß man einen elektrischen Strom zwischen der Anode und der Kathode leitet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode aus Kupfer, aus mit einem galvanischen Kupferüberzug versehenem Zink, aus Messing oder Stahl besteht und daß sie bis zu einer Dicke von mindestens 10 um galvanisiert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß man das Bad bei einer Temperatur von 35 bis 50⁰C und einem pH-Wert von 4,6 bis 6,5 betreibt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromdichte an allen

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Punkten des zu galvanisierenden, als Kathode geschalteten Gegenstands 50 bis 800 A/m "beträgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man weiterhin auf dem Nickel eine Chromschicht galvanisch abscheidet.

8 0 9 B ',' '■ I f: 7 8 0