DE60038700T2 - Verfahren für den erweiterten gebrauch von elektrolyten - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verlängerung der Benutzung von Elektrolyten, insbesondere für die Abscheidung von blendfreien Metallüberzügen auf Metalloberflächen.
• Es versteht sich, dass Metallüberzüge auch Metalllegierungsüberzüge umfassen und dass Metalloberflächen auch metallisierte Oberflächen von nichtmetallischen Objekten umfassen.
• Die Elektrolyten, die für die Plattierung im Allgemeinen verwendet werden, basieren auf den üblichen bekannten Komponenten der Zusammensetzung für das zu plattierende spezielle Metall. Zum Beispiel im Fall von Nickelabscheidungen aus Watts Nickel-Elektrolyten wären dies Nickelsulfat, Nickelchlorid und Borsäure.
• Elektrolyten auf der Basis von Chlorid, Sulfat, Sulfamat, Fluorborat oder deren Gemische können für die Metalle Nickel, Kupfer, Zink, Zinn sowie Edelmetalle verwendet werden. Außerdem können die Elektrolyten ausgewählte organische und anorganische Basis-Glanzbildner, Kornverbesserungsmittel, Glanzbildner oder Komplexbildner enthalten.
• Um Blendfreiheit zu erzielen, wird durch die Zugabe von anorganischen oder organischen Fremdstoffen ein fein dispergiertes System in dem Elektrolyten erzeugt, so dass diese Zusätze während des Niederschlags entweder in die Ablagerung eingebaut werden und/oder den Niederschlag des Kathodenfilms lokal für kurze Zeit unterbrechen.
• Bei den bekannten Verfahren werden dem Elektrolyten fein zermahlene unlösliche Stoffe wie Graphit, Bariumsulfat, Aluminiumoxid, Glas etc. zugegeben. Diese Produkte werden durch kräftiges Bewegen des Elektrolyten in Suspension gehalten und werden während des Niederschlags in die Ablagerung eingebaut.
• Bei modernen Verfahren wird die Feindispersionsphase in den Elektrolyten selbst erzeugt. Der Lösung werden ein oder mehrere Tenside zugegeben, die eine homogene Lösung unterhalb ihres Trübungspunkts bilden, die aber eine fein dispergierte Emulsion oberhalb ihres Trübungspunkts bilden.
• Wie bei allen Emulsionen ist die Stabilität der fein dispergierten Phase begrenzt. Über die Zeit nimmt die Größe der Tröpfchen zu und beeinflusst die Gleichmäßigkeit des Niederschlags.
• In der Praxis wird die Emulsion dadurch stabilisiert, dass ein Elektrolyt fortwährend auf eine Temperatur unterhalb des Trübungspunkts gekühlt wird, wodurch das Tensid in dem Elektrolyten erneut voll in Lösung geht. Anschließend wird der Elektrolyt wieder auf Arbeitstemperatur gebracht. Der erforderliche Wärme-/Kühlkreislauf verursacht ein erhebliches Maß an zusätzlichen Betriebskosten.
• Wenn man mit einem höheren Salzgehalt arbeitet, reicht bereits die Zugabe von wenigen Milligramm ausgewählter Tenside pro Liter, um einen blendfreien Niederschlag zu erhalten. Selbst ohne die Bildung einer sichtlich trüben Emulsion wird eine qualitativ hohe Blendfreiheit erreicht. Das Tensid kann anschließend mehrmals wiedereingestellt werden, so dass eine Verschlechterung der Erscheinung der Schichten aufgrund von Koagulation erst nach einer Dauer von 12 bis 14 Stunden eintritt. Der Elektrolyt funktioniert ohne zweiten Kreislauf. Das Koagulat kann durch eine Filtration über Aktivkohle entfernt werden.
• Außerdem lässt sich eine fein dispergierte Phase durch die Reaktion von löslichen anionischen und kationischen, kombiniert mit schwer löslichen, höher molekularen Salzen in Elektrolyten erzielen. Aber auch in diesem Fall muss nach einem Arbeitszyklus von 8 bis 10 Stunden das Fremdmaterial aufgrund von Koagulation durch Filtration vollständig aus dem Elektrolyten entfernt werden. Für den nächsten Arbeitszyklus muss die Dispersionsphase durch die Zugabe der Komponenten jedesmal neu aufgebaut werden.
• Die höher molekularen Verbindungen können den Elektrolyten auch direkt zugegeben werden.
• Stoffe wie Proteine oder Polysaccharide sind in Kolloidform in wässrigen Lösungen vorhanden und sie führen mit geeigneten Elektrolytzusammensetzungen zu blendfreien Beschichtungen. Diese Verbindungen werden durch Hydrolyse und/oder Reaktion an den Elektroden reduziert, und die Glanzentfernungseigenschaft wird zunehmend zerstört.
• Die Erfindung befasst sich mit dem technischen Problem der Vorbereitung eines Verfahrens für eine verlängerte Benutzung von Elektrolyten, das bei geringer Investition eine hohe Elektrolytqualität sichert, ohne dass zwecks Regenerierung Produktionsunterbrechungen hingenommen werden müssen.
• Das Ziel ist insbesondere die Durchführung des Verfahrens für den Niederschlag von blendfreien Metallüberzügen auf eine solche Weise, dass die Arbeit in drei Schichten fünf Tage pro Woche und ohne Unterbrechungen jeweils aufgrund von Koagulation oder Zerstörung der fein dispergierten Phase und ohne zusätzliche Betriebskosten eines Wärme-/Kühlkreislaufs stattfinden kann.
• Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ist, dass während der fortgesetzten Verwendung des Elektrolyten ein Teil des Elektrolytflusses abgeleitet, gefiltert und, falls notwendig, durch die Zugabe von aktiven Substanzen rekonstituiert und anschließend wieder in den Betriebszyklus zurückgeführt wird.
• Deshalb wird vorgeschlagen, in einem Teilfluss des Elektrolyten die geronnenen Partikel, die noch nicht geronnenen Partikel sowie die hochmolekularen Verbindungen und ihre Zerfallsprodukte durch Filtration ganz oder teilweise zu entfernen und dem Filtrat vor seiner Rückführung die geeignete Menge an Zusatzstoffen zuzugeben.
• Verlängerte Filtration bedeutet, dass die Filtration hauptsächlich während des Betriebszyklus stattfindet.
• Eine gründliche Reinigung des Elektrolyten kann an Wochenenden stattfinden.
• Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Verlängerung des Einsatzes von Elektrolyten für den Niederschlag von blendfreien Metallüberzügen, die zusätzlich zu dem Metallsalz auch Leitsalze, Basis-Glanzbildner, Kornverbesserungsmittel und Komplexbildner enthalten können, wobei eine fein dispergierte Kolloidphase erzeugt wird, um blendfreie Eigenschaften zu erzielen. Dieses ist gekennzeichnet durch einen Teilfluss des Elektrolyten, in dem geronnene und noch nicht geronnene Partikel durch Filtration ganz oder teilweise entfernt werden und dadurch, dass vor der Rückführung anschließend eine geeignete Menge der aktiven Substanzen zugegeben wird.
• Ein Teil des Elektrolyten kann zur Filterung in einen Überlaufraum geleitet werden. Der Überlaufraum sollte zwischen 5 und 25% des tatsächlichen Badvolumens fassen können.
• Es kann jede Art von Filtration zur Anwendung kommen, die geeignet ist, sehr fein verteilte, fein verteilte und gröber verteilte Teilchen ganz oder teilweise aus dem Elektrolyten zu entfernen. Die unterschiedliche Porosität der Filtermaterialien und die Benutzung von Filterhilfen und/oder Aktivkohle können für die Unterscheidung zwischen den verschiedenen Teilchengrößen dienen.
• Plattenfilter mit definierter Porenzahl, wie sie normalerweise beim Elektroplattieren verwendet werden und die mit Filterhilfen und/oder Aktivkohle vorbeschichtet sind, können ebenso zum Einsatz kommen wie die üblichen vorbeschichteten Mehrfachfilterröhren mit definierter Porenzahl. Ohne Vorbeschichtung können Filter in Form von rohrförmigen Wickelelementen verwendet werden.
• Es können auch klassische Verfahren der Fraktionierung von Kolloidsystemen wie Dialyse, Ultra- und Membranfiltration angewendet werden.
• Es sollten 5 bis 40% des Badvolumens pro Stunde gefiltert werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Verlängerung des Einsatzes einer galvanischen Abscheidung zur Bildung eines blendfreien metallischen Überzugs, wobei ein Elektrolytbad verwendet wird, das ein blendfreies Material enthält, welches unter den Einsatzbedingungen der blendfreien Galvanisierung dazu neigt, zu koagulieren, wobei das Verfahren umfasst: a) Ableiten eines Elektrolytflusses von dem Elektrolytbad; b) Filtern des Elektrolytflusses, um Partikel blendfreien Materials zu entfernen, die unter den Einsatzbedingungen der blendfreien Galvanisierung geronnen sind, wobei das blendfreie Material Additive bildet, die dafür vorgesehen sind, entweder in den metallischen Überzug eingebaut zu werden und/oder den galvanischen Niederschlag lokal für kurze Zeit zu unterbrechen; und c) Rückführen des gefilterten Elektrolytflusses in das Elektrolytbad.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das blendfreie Material ein Tensid umfasst und wobei die Einsatzbedingungen der blendfreien Galvanisierung den Einsatz bei einer Temperatur des Elektrolytbads über einer Trübungspunkt-Temperatur des Tensids umfassen.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Elektrolytfluss eine Durchflussrate derart aufweist, dass ein Elektrolytvolumen zwischen 5% und 40% des Volumens des Elektrolytbads pro Stunde gefiltert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt des Filterns einen Filtrationsvorgang umfasst, der aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus der Anschwemm-Plattenfiltration, Anschwemmfiltration mit Mehrfachfilterröhren, Anschwemmfiltration mit rohrförmigen Wickelelementen, Dialyse, Ultrafiltration und Membranfiltration besteht.
5. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Filtern des Elektrolytflusses, um Stoffe zu entfernen, die aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus nichtkoagulierenden blendunterdrückenden Stoffen, hochmolekularen Verbindungen und Zerfallsprodukten von hochmolekularen Verbindungen besteht.
6. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend den Schritt des Nachfüllens des Elektrolytbads durch die Zugabe einer aktiven Substanz zu dem Elektrolytfluss in einer Menge, die im wesentlichen gleich einer Menge der aktiven Substanz ist, die durch den Verbrauch bei dem Vorgang der blendfreien Galvanisierung und durch Filtration aus dem Elektrolytfluss entfernt wurde.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die aktive Substanz ausgewählt wird aus der Gruppe, die aus Tensiden, Metallsalzen, Leitsalzen, Basis-Glanzbildnern, Kornverbesserungsmitteln und Komplexbildnern besteht.
8. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die aktive Substanz dem Elektrolytfluss nach dem Schritt des Filterns und vor der Rückführung des Elektrolytflusses in das Elektrolytbad zugegeben wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Prozess der blendfreien Galvanisierung über einen Zeitraum von mehr als 14 Stunden beständig abläuft.
10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Prozess der blendfreien Galvanisierung über einen Zeitraum von mehr als 5 Tagen beständig abläuft.