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Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung von Chromniederschlägen
Die in der technischen Praxis gebräuchlichen Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung
von Chromniederschlägen verwenden meist wäßrige Chromsäurelösungen als Elektrolyten.
Eirie Chromabscheidung erfolgt aus diesen Lösungen aber nur bei Anwendung verhältnismäßig
hoher Stromdichten- Auch ist die Arbeit mit chromsauren Bädern wegen der erforderlichen
Vorrichtungen zum Absaugen der gesundheitsschädlichen Chromsäurenebel umständlich
und nicht ohne Gefahr für die Bedienung.
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Es sind auch schon Vorschläge für die Abscheidung von Chromniederschlägen
aus Lösungen drei- oder niederwertiger Chromverbindungen gemacht worden, jedoch
genügen die aus solchen Lösungen gewbnnenen Chromniederschläge vielfach nicht den
Anforderungen, welche an die Geschmeidigkeit und Haftfähigkeit des Chrombelages
zu stellen sind. Auch ist eine Chromabscheidung nur unter Anwendung' hoher Stromdichten
von mehreren Ampere pro Quadratdezimeter möglich.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung
von geschmeidigen, festhaftenden Chromniederschlägen aus Lösungen drei- oder niederwertiger
Chromverbindungen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß der Elektrolyt möglichst
neutral gehalten wird, so daß die Wasserstoffzahl pFi in den Grenzen von etwa 4.
bis 6 liegt, und außcrdein Zusiitzc von bei anderen Chromabscheidungsverfahren bekannten
Stoffen, wie Seignettesalz, Natriumcitrat, Alkohol, Glycerin, Bisulfit, Chromosalze
o. dgl., enthält, welche Oxyde des Chroms oder entsprechende basische Salze zu lösen
oder zu reduzieren vermögen. Es hat sich gezeigt, daß aus solchen Bädern Chromniederschläge
von vorzüglicher Beschaffenheit -erhalten werden, die allen technischen Anforderungen
entsprechen. Die besten Resultate werden erhalten, wenn die Wasserstoffzahl PH im
Elektrolyten innerhalb der Grenzen von ¢ bis 6, vorzugsweise nach der Zahl 6 hin
gehalten wird, weil hierbei die Stromausbeute am günstigsten ist. Die Metallabscheidung
kann unter Anwendung geringer kathodischer Stromdichten ausgeführt werden, gemäß
der Erfindung schon angefangen von etwa o,26 Amp./qdm.
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Zum Ansetzen des Bades können z. B. Chromacetat, Chromsulfat, Chromchlorid
oder andere dreiwertige Chromverbindungen als Ausgangsstoffe dienen. Die Chromsalze
oder anderen Chromverbindungen können dabei in ihrer einfachen, meist violett gefärbten,
oder einer komplexen, meist grün gefärbten Form zur Anwendung gelangen. Als Zusatzstoffe
werden Natriumcitrat, Seignettesalz oder andere Salze ähnlich wirkender Säuren,
wie Oxalsäure. Phenolsulfosäure usw., dem Bade zugesetzt. Auch Alkohole, Glycerin,
Zucker und ähnliche Verbindungen kommen als Zusatzstoffe in Betracht, da sie ebenfalls
geeignet
sind, Chromoxyde auch bei neutraler Reaktion des Bades in Lösung zu halten. Auch
geringere 1N7engen der genannten Zusatzstoffe wirken bereits günstig auf die Chromäbscheidung
ein; der volle Effekt tritt jedoch erst ein, wenn solche Mengen der Zusatzstoffe
anwesend sind, daß jede Oxydabscheidung beim Betrieb des Bades ausgeschlossen ist.
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Die Anwesenheit zweiwertiger Chromverbindungen im Elektrolyten ist
im allgemeinen nicht schädlich, sofern die neutrale Reaktion hierdurch nicht beeinträchtigt
wird. Im wesentlichen hat der Elektrolyt aus Verbindungen des dreiwertigen Chroms-zu
bestehen, -zumal -Grund zu der Annahme besteht, daß die Metallabscheidung unmittelbar
aus der dreiwertigen Stufe erfolgt. Der Zusatz sechswertiger Chromverbindungen ist
zwecklos und geeignet, die neutrale Reaktion des Bades zu beeinträchtigen. Eine
stärkere Ansäuerung darf aber keinesfalls vorgenommen werden. Nur ein Zusatz der
schwachen Borsäure oder ähnlicher Säuren bzw. Salze ist zur Pufferung der Wasserstoffzahl
zweckmäßig.
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In einem neutralen Verchromungsbade, «-elches genügende Mengen von
Zusatzstoffen, wie Seignettesalz, Natriumcitrat o. dgl., enthält, ist die Ausscheidung
von oxydischen Verunreinigungen des Elektrolyten auch während der Elektrolyse vollkommen
vermieden, und die Abscheidung festhaftender, geschmeidiger und blanker Chromniederschläge
gelingt bereits 'bei Zimmertemperatur. Das Bad kann jedoch auch in warmem Zustande
betrieben werden. Für den praktischen Betrieb kommen hauptsächlich Temperaturen
zwischen 2o' und 6o° in Betracht.
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Bei Ausführung des neuen Verfahrens werden im allgemeinen Stromdichten
von 0,5 bis i Amp. pro Quadratdezimeter benutzt. Es steht andererseits nichts
im Wege, auch höhere Stromdichten. z. B. 2 Amp. oder g Amp. pro Quadratdezimeter,
anzuwenden; jedoch bezweckt die Anwendung derart hoher Stromdichten bei dem neuen
Verfahren lediglich eine Beschleunigung der Metallabscheidung und dient nicht wie
bei anderen Verfahren dazu, überhaupt erst eine Metallabscheidung zu ermöglichen.
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Die gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Bäder zeigen eine ausgezeichnete
Tiefenwirkung und Streufähigkeit, und die Verchromung kann beliebig lange ausgedehnt
werden, ohne daß sich ein Abblättern bemerkbar macht. ES entstellen leicht blanke
Niederschläge. welche auch noch bei Abscheidung in dickeren Schichten glänzend bleiben
und erst bei sehr großer Schichtstärke eine matte Oberfläche zei--en. ähnlich wie
dies bei der Erzielung; starker Nickelniederschläge bekamst ist. Die Niederschläge
sind außerordentlich leicht polierfähig und wenig spröde, da offenbar weniger Wasserstoff
okkludiert wird als bei den bisher bekannten Verchromungsverfahren.
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Zur Erzielung besonders blanker, glänzender Chromniederschläge können
dem Elektrolyten noch Verbindungen fremder Metalle, Kolloide oder kapillaraktive
Stoffe, beispielsweise Hydrotylgruppc-n enthaltende, aromatische Kohlenwasserstoffe
oder deren Derivate, zugesetzt werden, welche das Kristallwachstum hindern.
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Das Umrühren des Elektrolyten hat sich als vorteilhaft erwiesen. Auch
die dauernde Filtration des Bades ist zweckmäßig. Ferner hat sich erwiesen, daß
die Anwesenheit gelöster Kohlensäure im Katholyten vorteilhaft ist. Man kann die
Sättigung mit Kohlensäure z. B. dadurch erreichen, daß Chromcarbonat in Leinewandbeuteln
in den Kathodenraum eingehängt wird. Auf diese Weise wird der Katholyt dauernd durch
Kohlensäure gesättigt erhalten und die neutrale Reaktion des Bades gewährleistet.
Mit Hilfe derartiger Elektrolyten gelingt die Verchromung auch sehr kompliziert
geformter Gegenstände aus allen Metallen ohne weiteres, insbesondere ohne die Anwendung
besonderer Hilfsanoden. Ebenso können auf diese Weise kleine Massenartikel in den
üblichen llassen-alvanisierapparaten verchromt werden.
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Zur beispielsweisen Erläuterung der Erfindung wird im folgenden die
Zubereitung einiger Verchromungsbäder mitgeteilt, welche zur praktischen Ausführung
des neuen Verfahrens geeignet sind.
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I. 1509 Chromacetat werden in r 1 Wasser gelöst und die Lösung zur
Vertreibung überschüssiger Essigsäure abgekocht. Hierauf werden 509 Seignettesalz
und 2o- Borsäure pro Liter zugesetzt, das Ganze gegebenenfalls nochmals aufgekocht
und sorgfältig filtriert, worauf der Elektrolyt gebrauchsfertig ist. I I.
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Zoo g Chromcarbonat «erden in 11 Wasser mit solcher Menge Weinsäure
v elsetzt und aufgekocht, bis neutrales, weinsaures Chrom in der Lösung enthalten
ist. Hierzu werden 5o g Natriumacetat als Leitsalz und außerdem 25g- Borsäure gegeben.
Das Ganze wird nochmals gut abgekocht und filtriert.
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III. a5o g Chromsulfat, 5o- Seignettcsalz. 5o g Natriumacetat und
log Borsäure werden in
i 1 Wasser ahgekocht und dir Lösung dann
iiltriert.
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Die genaue Einstellung der erwünschten MVasserstotizahl läßt sich
durch entsprechende Neutralisation des Bades bzw. durch Abdampfen überschüssiger
Säure leicht bewirken. Es ist für diesen Zweck vorteilhaft, daß zum Ansetzen des
Bades Stotte verwendet werden, welche eine beim Erhitzen, insbesondere bei Anwesenheit
von Wasser, leicht fluch= tige Säure, z. B. Essigsäure, Salzsäure, Kohlensäure o.
d-1., enthalten. Selbstverständlich können statt der in den Beispielen angegebenen
Konzentrationen auch geringere oder höhere Konzentrationen angewendet werden, solange
kein starkes Auskristallisieren der im Bad enthaltenen Bestandteile stattfindet.
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Als Anoden können bei den drei vorgenannten Ausführungsbeispielen
zweckmäßig lösliche Chromanoden ohne Diaphragma benutzt werden. Es können jedoch
auch unlösliche Anoden, z. B. aus Graphit oder Kohle, verwendet werden. wenn man
den Anodenraum durch ein Diaphragma abtrennt und als Anolyt eine Lösung von Seignettesalz
benutzt, deren osmotischer Druck zweckmäßig etwas geringer ist als der des Katholy
ten, um _ zu verhindern, daß der Anolyt durch das Diaphragmä in den Kathodenraum
gelangt.