DE691205C

DE691205C - Verfahren zur elektrolytischen Raffination von Kupfer und dessen Legierungen sowie zur elektrolytischen Aufarbeitung von mit Kupfer und dessen Legierungen plattierten Metallen

Info

Publication number: DE691205C
Application number: DE1938S0131021
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Guenther Haensel
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1938-02-26
Filing date: 1938-02-26
Publication date: 1940-05-20

Description

Verfahren zur elektrolytischen Raffination von Kupfer und dessen Legierungen sowie zur elektrolytischen Aufarbeitung von mit Kupfer und dessen Legierungen plattierten Metallen Das Verfahren gemäß dem Hauptpatent betrifft die elektrolytische Raffination von Kupfer und dessen Legierungen sowie die elektrolytische Aufarbeitung von mit Kupfer und dessen Legierungen plattierten Metallen unter Gewinnung eines festen und kompakten Kupferniederschlages an der Kathode und ist dadurch -gekennzeichnet, daß die Elektrolyse in einer kupferhaltigen Lösung von Ammoniak durchgeführt wird, in der das Kupfer neben der zweiwertigen auch in der einwertigen Form ,gelöst enthalten ist. Diese kupferhaltige Lösung von Ammoniak kann auch zur Verbesserung der Abscheidungsform des Kupfers Zusätze von Ammoncarbonat erhalten. Zur Verbesserung der Leitfähigkeit des Elektrolyten werden diesem Carbonate der - Alkalimetalle zugesetzt. Es wurde gefunden, daß die elektrolytische Raffination von Kupfer und dessen Legierungen sowie die elektrolytische Aufarbeitung von mit Kupfer und dessen Legierungen plattierten Metallen mit einer wesentlich höheren Stromausbeute an der Kathode durchgeführt werden kann, wenn die Elektrolyse in einer kupferhaltigen Lösung von Ammoniak, die Ammoncarbonat enthält und in der das Kupfer neben der zweiwertigen auch in einer einwertigen Form gelöst enthalten ist, einen Alkalicarbonatgehalt von über ioo g/l Elektrolyt aufweist.
Die Wirkung des höheren Alkalicarbonatgehaltes kann so erklärt werden, daß die rein chemische Wiederauflösung des bereits an der Kathode niedergeschlagenen Kupfers bei Anwesenheit von Alkalicarbonat im ammoniakalischen Elektrolyten gehemmt wird, und zwar um so stärker, je höher derAlkalicarbonatgehalt ist. Die Ablösung des Kupfers vom plattierten Eisen geht allerdings normalerweise um s4 leichter vor sich, je weniger Alkalicarbc@i@t im Elektrolyten enthalten ist. Um aber eibW' einwandfreien Verlauf der Elektrolyse zu er@; reichen, ist es von sehr großer Bedeutung, daß der Elektrolyt dauernd die gleiche Zusammensetzung behält. Diese Bedingung ist aber nur dann zu erfüllen, wenn es gelingt, die katholische und anodische Stromausbeute einander möglichst gleichzumachen. So tritt z. B. durch eine erhöhte anödische Kupferauflösung bei einer Elektrolyse mit einer anodischen Stromausbeute von 200()/'ö und einer katholischen von nur 35% eine dauernde Steigerung dies Kupfergehaltes im Elektrolyten ein. Derartige Verhältnisse hinsichtlich der Stromausbeute liegen z. B. bei Elektrolyten mit niederen Allealicarbonatgehalten (ungefähr 5o gll) vor. Durch den steigenden Kupfergehalt werden auch im Elektrolyten erhebliche Mengen an freiem Ammoniak und Ammoncarbonat infolge Bildurig der komplexen Kupferaminsälze gebunden. Daraus kann sich ergeben, daß der Elektrolyt letzten Endes den Höchstgehalt an Kupfer erreicht und dadurch eine anodische Kupferauflösung gänzlich unterbunden wird.
Um diese Schwierigkeiten auszuschalten, kommt es also letzten Endes darauf an, die katholische Stromausbeute so hoch wie möglich zu halten; um damit der anodischen möglichst nahe zu kommen.
Eine durchgeführte Versuchsreihe zur Verbesserung der katholischen Stromausbeute in einem Elektrolyten, der im Liter 2o g Kupfer, 5o g Ammoncarbonat und 30 g Ammoniak aufwies, ergaben bei steigendem Zusatz von Natriumcärbonat die nachstehenden kathodischen Stromausbeuten in Prozenten:

Das erfindungsgemäße Verfahren kann den verschiedensten Erfordernissen ängepaßtwerden. So werden z. B. beim Arbeiten mit einem Elektrolyten, der einen Gehalt an Alkalicarbonat von Zoo g/1 aufweist; Eisenteile bei einer anodischen Stromausbeute von etwa i20% praktisch vollkommen @entkupfert: Wird die Elektrolyse . bei derartigen Verfahren einige Zeit länger durchgeführt, wobei dann eine restlose Kupferablösung eintritt, so können die Stromausbeuten so eingestellt werden; daP a fast gleich groß sind. So konnte z. B. 'mit einem Elektrolyten, der im Liter 20 g -_`Cüpfer, ioo g Ammöncarbonät, zoo g Nätriumcarbonat und 15 g Ammoniak enthielt, eine katholische Stromausbeute von 83, i i % und eine anodische Stromausbeute von 87,6% erreicht werden: Es wurde ferner gefunden, daß durch den Zusatz anderer in dem Elektrolyten löslicher Metallcarbonate, Metalloxyde oder -hydroxyde eine wesentliche Steigerung der katholischen Stromausbeute bei dem elektrolytischen Prozeß erreicht werden kann. Diese genannten oder ähnliche Verbindungen müssen in einer Form vorhanden sein; die eine erhöhte Bindung von freiem Ammoniak und Ammoncarbonat zu entsprechenden Aminsalzen herbeiführt. So konnte z. B. die katholische Stromausbeute in einem Elektrolyten, der 2o g/1 Kupfer, ioo g/1 Ammoncarbonat, ioo g/1 Natriumcarbonat und 30 g/1 Ammoniak -enthielt, durch Zusatz von Zinkoxyd von 35,3% auf 66,2% erhöht werden. Die Lösung enthielt dabei 159/1 Zink.
Zu beachten ist bei dem Zusatz anderer Metallverbindungen neben Alkalicarbonat, daß damit bei sehr hohen Alkalicarbonatgehalten, wie z. B. bei 200 g/1 Elektrolyt; eine weitere Steigerung der katholischen Stromausbeute nicht mehr eintritt.
Es wurde weiterhin gefunden, daß die Elektrolyttemperaturen auf die Durchführung des elektrolytischen Prozesses einen sehr wesentlichen Einfluß ausüben. So konnte festgestellt werden, daß hinsichtlich der kompakten Kupferabscheidung bzw. Herstellung glatter Niederschläge Temperaturen zwischen 25 und 40° C besondere Vorteile ergeben. Bei niedrigeren Elektrolyttemperaturen, z. B. von ungefähr 2o° C, wie sie bisher allgemein zur Anwendung kamen, entstehen zwar an sich feste Niederschläge, die aber in Abhängigkeit von der Durchmischung des Elektrolyten mehr oder weniger starke Auswüchse (Warzen, lange Fäden usw.) aufweisen, welche sehr leicht von den Kathoden abfallen und zudem eine ständige Gefahr zur Kurzschlußbildung sind.
Zwei Elektrolyten, bei denen gemäß der Erfindung ein Alkalicarbonatgehalt von über i öo gll vorhanden war und die Elektrolyttemperatur etwa 35° C betrug, ergaben folgende Stromausbeuten:

Versuch i Versuch 2

katholische Stromausbeute 97,6% 97,8%,

an,odische Stromausbeute.. 99,1% i000/0.

Der dabei. verwendete Elektrolyt hatte, bezogen auf 11 Flüssigkeit, folgende Zusammensetzung 2o g Kupfer als Kupfersulfat, 75g Ammoncarbonat, Zoo g Natriumcarbonat, 30 g Ammoniak.
Die kathodische Stromdichte betrug etwa i 5 o A/m2.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur elektrolytischen Raffination von Kupfer und dessen Legierungen sowie zur elektrolytischen Aufarbeitung von mit Kupfer und dessen Legierungen plattierten Metallen unter Gewinnung eines festen und kompakten Kupferniederschlages an der Kathode gemäß Patent 688 696, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt einen Gehalt an Alkalicarbonat von über ioo gll aufweist.
2. Verfahren nach -Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Angleichung der kathodischen und anodischen Stromausbeute aneinander dem Elektrolyten i 5o bis 250g Alkalicarbonat je Liter zugesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem Elektrolyten lös-. liche Oxyde, Hydroxyde, Carbonate oder ähnliche Verbindungen anderer Metalle, wie z. B. des Zinks, zugesetzt werden. q.. Verfahren nach den Artsprüchen i bis 3, dadurch 'gekennzeichnet, daß die Elektrolyttemperatur ' über 20° C, zweckmäßig zwischen 25 und .4o' C, gehalten wird.