DE3102585C2 - Verfahren zur galvanischen Abscheidung von Chrom mittels eines dreiwertiges Chrom enthaltenden Bades - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zur Bildung eines elektrolytischen Chromniederschlags mittels einer dreiwertiges Chrom enthaltenden Badflüssigkeit wird wie folgt vorgegangen. Es wird eine als Elektrolyt dienende Lösung verwendet, welche durch schonende Reduktion von Chromsäure im schwefeligen Medium erhalten und wobei Alkohol, beispielsweise Methanol, als Reduktionsmittel verwendet wird. Danach wird die Lösung mit Wasser ohne Hinzufügung notwendiger Zusatzstoffe verdünnt. Dann wird die Elektrolyse mit einer Spannung von mehr als 6 Volt und einer Stromdichte von 10 bis 40 Ampere pro dm ↑2 durchgeführt, wobei Anode und Kathode nicht in getrennten Bereichen oder Behältern angeordnet sind.

Description

30

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Ein solches Verfahren zur galvanischen (elektrolytisehen) Abscheidung von Chrom unter Verwendung eines wäßrigen sauren Bades, welches dreiwertiges Chrom und Sulfationen enthält, ist bekannt (DE-OS 24 47 897).

Die Stromausbeute bei diesem bekannten Verfahren ist mäßig und liegt immer noch bei weniger als 30%. Der Metallverbrauch ist sehr hoch, zum Beispiel beim Spülen der verchromten Teile oder aufgrund der hohen Konzentration des Chrombades bei dessen Erneuerung.

Um eine bessere Leistung bzw. Wirksamkeit zu erzielen, wurden für Bäder der genannten Art zahlreiche Änderungsvorschläge gemacht, insbesondere mit Hinblick auf die Stromausbeute der Elektrolyse und die Qualität des Überzugs.

So sind Verfahren bekannt, die als Elektrolyt dreiwertiges Chrom in Form einer organischen oder halb-wäßrigen/halb-organischen Lösung verwenden, und bei welchen Anoden- und Kathodenbehälter im allgemeinen getrennt angeordnet sind. Solche Verfahren sind in jedem Fall von Nachteilen begleitet. Die Haftfestigkeit des Chroms ist begrenzt, die Schichtdicke ist im allgemeinen weniger als 3 Mikrometer und die Stromausbeute ist niedrig. Diese Verfahren sind außerdem kostenintensiv, weil sie saure organische bzw. wäßrig-organische Lösungen verwenden. Die Wirtschaftlichkeit, die dadurch gegeben wäre, daß dreiwertiges Chrom auf einfachere Weise zu verwerten ist als sechswertiges Chrom, trifft nicht mehr zu. Desweiteren sind die zu verchromenden Teile wegen der erforderlichen Getrenntanordnung von Anoden- und Kathodenbehälter in ihren Abmessungen begrenzt.

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, die Nachteile bei diesen bekannten Verfahren, die dreiwertiges Chrom als Elektrolyt verwenden, auf besonders einfache Weise zu beseitigen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Merkmalen.

Vorteilhafte Ausbildungen des Verfahrens nach dem Hauptanspruch sind in den Ansprüchen 2 bis 4 angegeben.

Als Reduktionsmittel dient beispielsweise Methanol. Der pH-Wert des Bades liegt zwischen 1 und 1,5. Demnach liegt der Gehalt an dreiwertigem Chrom im Bad weit unter dem Gehalt an sechswertigem oder dreiwertigem Chrom bei bekannten Bädern. Gute Ergebnisse werden mit einem Bad erzielt, das 0,2 Gramm pro Liter dreiwertiges Chrom enthält

Für die Anode wird ein Metall verwendet, welches so wenig wie möglich erlaubt, daß sich bei der anodischen Oxidation sechswertiges Chrom bildet. Tatsächlich beeinträchtigt sechswertiges Chrom ab einer bestimmten Konzentration der Badflüssigkeit in erheblichem Maße sowohl die Qualität des Überzugs (körnig, jedoch haftend) als auch die Quantität (deutliche Abnahme der Ausbeute an der Kathode). Versuche, bei welchen das erfindungsgemäße Verfahren unter Verwendung von Platin- oder Nickelanoden durchgeführt wurde, haben ausgezeichnete Ergebnisse gezeigt.

Bei einem pH-Wert von 1,3 und einer Temperatur von 2O⁰C konnte eine Stromausbeute von mehr als 30% verzeichnet werden. Die Niederschlagsgeschwindigkeit bei einer fünf Minuten dauernden Elektrolyse betrug über 1 Mikron pro Minute, und der Chromüberzug auf Werkstücken aus verschiedenen Werkstoffen, insbesondere aus Zink, erwies sich als ausgezeichnet.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist gegenüber bekannten Verfahren eine Reihe von Vorteilen auf:

Die Kosten für die Herstellung der bekannten Badflüssigkeit, ausgehend von dreiwertigem Chrom sind aufgrund der extremen Einfachheit gering. Die Stromausbeute ist höher als bei bekannten Verfahren. Der Chromgehalt des Bades ist niedriger, wodurch der Chromverlust beim Spülen und infolge der unvermeidbaren mechanischen Beanspruchung der zu verchromenden Werkstücke ebenfalls geringer ist. Bei Erneuerung des gebrauchten Bades ist die Menge des Chromverlusts in Form von Abfall weniger bedeutend. Da bei den meisten Chrombädern Anode und Kathode nicht in getrennten Bereichen bzw. Behältern angeordnet sind, können auch Teile mit größeren Abmessungen verchromt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verchromungsverfahren läßt sich eine Schichtdicke von mehr als zehn Mikrometer erzielen, wobei das glatte und blanke Aussehen erhalten bleibt. Färbung und Aussehen bzw. Beschaffenheit des Überzugs sind in jedem Falle mit den Ergebnissen vergleichbar, die mit Bädern auf der Basis von sechswertigem Chrom erreicht werden.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber Verfahren, die Bäder auf der Grundlage von sechswertigem Chrom verwenden, sind im folgenden genannt. Dabei unterscheiden sich die Betriebsbedingungen nur geringfügig von denjenigen unter Verwendung von Bädern auf der Grundlage von sechswertigem Chrom.

Die Stromausbeute liegt höher als 30%. Verglichen mit dem Energieaufwand bei Bädern auf der Grundlage von sechswertigem Chrom, wird somit eine bedeutende Energieeinsparung erreicht. Die Probleme mit der Giftigkeit und bei der Behandlung der Abwässer werden merklich verringert. Das erfindungsgemäße Verfahren

erlaubt die Unterbrechung des elektrischen Stroms und ermöglicht bei gewissen Bedingungen eine nochmalige \'erchromung der Teile. Schließlich ist es möglich, das erfindungsgemäße Verfahren bei Bädern auf der Basis von sechswertigem Chrom anzuwenden, wenn diese das Ende ihrer Wirkung erreicht haben.

10

15

«0

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur galvanischen Abscheidung von Chrom mittels eines wlürigen sauren Bades, das dreiwertiges Chrom und Sulfationen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß als Bad eine durch schonende Reduktion von Chromschwefelsäure mit Alkohol und anschließende Verdünnung mit Wasser enthaltene Lösung verwendet wird und die Chromabscheidung bei einer Spannungsdifferenz von mehr als 6 Volt zwischen Anode und Kathode und bei einer kathodischen Stromdichte zwischen 10 und 40 Ampere pro dm², wobei Anode und Kathode nicht in getrennten Bereichen bzw. Behältern angeordnet sind, durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen 0,1 und 1 Gramm pro Liter dreiwertiges Chrom enthaltendes Bad verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Anode ein Metall verwendet wird, welches so wenig wie möglich erlaubt, daß bei der anodischen Oxidation sechswertiges Chrom gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus Platin oder Nickel bestehende Anode verwendet wird.