DE743258C

DE743258C - Elektrolytisches Verfahren zur Erzeugung einer Kupferschicht auf der Oberflaeche von Werkstuecken aus Messing und messingaehnlichen Legierungen aus kupferfreien Loesungen

Info

Publication number: DE743258C
Application number: DEI70412D
Authority: DE
Inventors: Dr Josef Martin Michel; Dr Max Straschill
Original assignee: IG Farbenindustrie AG
Current assignee: IG Farbenindustrie AG
Priority date: 1941-09-10
Filing date: 1941-09-11
Publication date: 1943-12-21

Description

Elektrolytisches Verfahren zur Erzeugung einer Kupferschicht auf der Oberfläche von Werkstücken aus Messing und messingähnlichen Legierungen aus kupferfreien Lösungen Es ist bekannt, daß man die Oberfläche von Messing aus verschiedenen Gründen mit einer Kupferschicht überzieht, und zwar vorzugsweise auf chemischem oder elektrochemischem Wege, beispielsweise durch einfaches Eintauchen des Werkstückes in Kupfersalzlösungen oder durch Einhängen in solche Lösungen unter Kurzschluß oder leitender Verbindung mit einem unedleren Metall oder durch elektrolytische Niederschlagung des Kupfers aus einer Kupfersalzlösung. Bei diesen Verfahren .ist die Anwesenheit von Kupferionen in :der Lösung notwendige Voraussetzung. Es besteht jedoch im Hinblick auf die verfügbaren Vorräte an Kupfer und Kupferverbindungen das Bedürfnis, bei diesen Verfahren den Verbrauch an Kupfer zu vermindern. Die Erfindung betrifft nun ein elektrolytisches Verfahren zur Erzeugung einer Kupferschicht auf der Oberfläche von Werkstücken aus Messing oder diesem in der Zusammensetzung ähnlichen Legierungen, wobei :der Elektrolyt .aus einer kupferfreien Lösung besteht.
Erfindungsgemäß wird der mit einem Kupferüberzug zu versehende, aus Messing oder einer ähnlich zusammengesetzten Legierung bestehende Gegenstand in einer Lösung, die im wesentlichen aus einem Gemisch von Phosphorsäure und einem ein- oder mehrwertigen Alkohol, gegebenenfalls einem Gemisch dieser Alkohole, besteht, anodisch gegen eine Kathode aus einem gegen das Lösungsgemisch widerstandsfähigen Werkstoff, bgispielsweise Kohle, Graphit, Chrom-Nickel-Stahl o. ä., geschaltet. Die Anwesenheit von Wasser im Elektrolyten bis zur Höhe von etwa 30 Volumpr ozent ist zulässig und stört den angestrebten Verlauf der Elektrolyse nicht. Bei der elektrolytischen Behandlung des Werkstoffs findet ofenbar eine geringfügige Auflösung der nicht aus Kupfer bestehenden Legierungsanteile des Werkstückes, vorzugsweise des Zinks, statt, so daß sich eine zu=' summenhängende Kupferschicht ausbildet.
Die Zusammensetzung des beim Verfahren gemäß Erfindung anzuwendenden Elektrolyten bewegt sich zw°ckmäßi.g in den folgenden Grenzen: io bis 7o Volumprozent H3 P 04, cgo bis 3o Volumprozent Alkohol, o bis 3o VolumprozentWasser.
Die anodische Stromdichte wird möglichst niedrig gehalten und beträgt zweckmäßig weniger als i Amp./din2 und liegt vorzugsweise zwischen o,oi bis o,ooi Ainp./dm2. Die Balspannung soll etwa io Volt nicht über-Steigen.
Die Elektrolyse wird zweckmäßig bei Raumtemperatur des Elektrolyten durchgeführt. Eine Erhöhung der Badtemperatur bis auf etwa 6o° ist jedoch ohne erkennbaren Nachteil für die Ausbildung der Kupferschicht.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, daß die elektrolytische Behandlung des zu verkupfernden Werkstückes nur kurzzeitig zu sein braucht. Beispielsweise genügt eine elektrolytische Behandlungsdauer von etwa 3 bis 5 Minuten.
Zwecks Erzielung eines hohen metallischen Glanzes der abgeschiedenen Kupferschicht ist es vorteilhaft, die Oberfläche des zu behandelnden Werkstückes vor der elektrolytischen Behandlung einer reinigenden Vorbe andlung zu unterwerfen. Dies kann entweder auf mechanischem Wege, beispielsweise durch Abbürsten, oder aber vorteilhafter durch eine an sich bekannte kurzzeitige anodische Beizbehandlung in einem der bekannten säurehaltigen Beizbäder erfolgen. Die auf elektrolytischemWege durchgeführte Beizvorbeh.andlung, kann gegebenenfalls zweckmäßig in dein später für die Verkupferung anzuwendenden Elektrolyten durchgeführt werden, jedoch mit dem Unterschied, daß für das Beizen erheblich höhere, beispielsweise etwa ioo- bis iooofache Stromdichten zur Anwendung kommen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird die Oberflächenverkupferung von Messinggegenständen mit Hilfe der angegebenen kupferfreien Lösungen auch dann erreicht, wenn man das zu behandelnde Werkstück gegen edleres Metall, das dann als Katho:le wirkt, kurzschließt. Voraussetzung für einen einwandfreien Verlauf des Verfahrens ist die Verwendung von Metallen oder Legierungen als Kathode, die von der alkoholischen Phosphorsäurelösung nicht angegriffen werd-en. Beispielsweise haben sich Edelstähle von der Art der Chrom-Nickel-Stähle, ferner Silber, Platin, Graphit, Kohle. u. a., bewährt.
Die auf dem Messing nach dem Verfahren gemäß Erfindung entstandene Kupferschicht zeigt ein gleichmäßiges und metallisch glän-@e.ndes Aussehen. War die Oberfläche vor der 'elektrolytischen Behandlung gemäß Erfindung 'mechanisch, beispielsweise durch Abbürsten, vorbehandelt worden, so fällt der erhaltene Kupferüberzug dunkler aus, als wenn die Vorbehandlung auf elektrolytischem Wege stattgefunden hat. Ferner weist der Überzug einen minder hohen metallischen Glanz auf. Beispiele i. In i 1 Lösung, .die 5oo em3 Methylalkohol und 500 cm3 85°/oige Phosphorsäure enthält, wird ein gegen eine Graphitkathode anodisch geschaltetes Messingblech .:2 Minuten bei einer Stromdichte von 2oAmp./din2 zwecks Reinigung vorbehandelt und anschließend in der gleichen Lösung bei einer Stromdichte von o,oo8 Amp./dm2 5 Minuten weiter behandelt. Die Badtemperatur beträgt 25° C. Die Blechoberfläche weist nach Entfernung aus dem Bade eine einheitlich metallisch glänzende Schicht von Kupfer auf.
2. Ein Mess.inggußstück wird unter den im Beispiel i angegebenen Bedingungen behandelt, lediglich mit dem Unterschied, daß Vor-und Hauptbehandlung in einer Lösung erfolgen, die 5oo cm3 Äthylenglykol und 5oo cm' 85°/oige Phosphorsäure enthält. Nach dem Entfernen aus .der Lösung ist das Gußstück mit einer gleichmäßigen fleckenlosen Kupferschicht überzogen.
3. In einem Elektrolyten, der neben 250 cri' Äthylalkohol noch 250 cm3 Glycerin, 250 cm' 85°/oige Phosphorsäure und 25o cm3 Wasser enthält, wird ein vorher mechanisch blankpoliertes Messingblech bei einer Stromdichte von 0,005 Amp./dm2 bei einer Badtemperatur von q.0° 3 Minuten lang behandelt. Als Kathode dient ein Silberblech. Es wird eine gleichmäßig helle zusammenhängende Kupferschicht auf dem Werkstück erzielt, die jedoch nicht den hohen Glanz der gemäß den Beispielen i und 2 elektrochemisch vorgebeizten Probestücke aufweist.
d.. In einer 450 cm' Hexantriol, 5oo cm' 85°/oige Phosphorsäure und 5o cm' Wasser enthaltenden Lösung wird der mit einem Kupferüberzug zu versehende Messinggegenstand gegen eine Kathode aus i8/8-Chroin-Nickel-Stahl bei einer Badtemperatur von etwa ?5° während 5 Minuten kurzgeschlossen. Der dabei in der Lösung auftretende elektrische Strom .hat auf dem Werkstück nach dieser Zeit die Ausbildung einer zusammenhängenden, gleichmäßig gefärbten Kupferschicht bewirkt.
Das Schutzbegehren erstreckt sich auf alle in,der Beschreibung offenbarten neuen Merkmale, welche si:ah auf das Verfahren sowie auf die Verwendung beziehen, sei es, daß sie einzeln oder in Vereinigung zu mehreren in Betracht kommen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung einer Kupferschicht auf elektrolytischem Wege an der Oberfläche von Werkstücken aus Messing und messingähnlichen Legierungen, dadurch gekennzeichnet, daß das als Anode gegen eine Kathode aus gegen den Elektrolyten widerstandsfähigen Werkstoff geschaltete Werkstück in ,einer im Nvesentliohen Phosphorsäure und Alkohole und gegebenenfalls Wasser enthaltenden Lösung kurzzeitig elektrolytisch behandelt wird mit ,der Maßgabe, ,daß in dem vorzugsweise Zimmertemperatur :aufweisenden Elektrolyten .eine anodische Stromdichte von weniger als i Amp./dm2, vorzugsweise zwischen etwa o,oi und o,ooi Amp./dm2, aufrechterhalten wird. z. Verfahren nach Anspruch i, ,dadurch gekennzeichnet, @daß der Elektrolyt eir-und mehrwertige Alkohole einzeln oder zu mehreren enthält. 3. Verfahren nach Anspruch. x, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrolytische Behandlungsdauer des Werkstückes wenige Minuten, zweckmäßig zwischen 3 und 5 Minuten, beträgt. q.. Verfahren nach Anspruch i. dahingehend fortgebildet, daß :das Werkstück im Elektrolyten gegen eine Kathode von edlerem Potential, wie r8/8-Chroin-Nickel-Stahl, Silber, Platin, Kohle, Graphit o. ä., kurzgeschlossen wird. 5. Verfahren nach Ansprüchen i bis q., dahingehend ausgestaltet, daß das Werkstück zwecks Reinigung :der Oberfläche einer an sich bekannten Beizvorbehandlung unterworfen wird. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet"daß die Beizvorbehandlung in der für .die elektrolytische Behandlung vorgesehenen Lösung in bekannter Weise durchgeführt wird mit der Maßgabe, daß das Werkstück .einer ,kurzzeitigen elektrolytischer Vorbehandlung unter Anwendung einer wesentlich über i Amp./dm2 liegenden, z. B. ioo-bis iooofachen Stromdichte unterworfen wird. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschrift ...... Nr.686 13 1 .