DE843489C - Verfahren zum Elektroplattieren mit Indium - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung galvanischer Überzüge aus Indium. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine neuartige Zusammensetzung des elektrolytischen Bades für diesen Zweck, das sich durch gewisse Vorteile gegenüber den bisher bekannten Bädern und Verfahren auszeichnet.

Die erfindungsgemäße Elektrolytflüssigkeit besitzt einen hohen Wirkungsgrad und ist leicht herzustellen und zu kontrollieren. Die zulässigen Bereiche von Stromdichten, Spannungen und Zusammensetzungen sind sehr breit. Das Bad ist einfach zu bereiten, besitzt eine gute Leitfähigkeit und liefert einen glänzenden, glatten und dichten Indiumüberzug. Die Badlösung läßt sich leicht bei Raumtemperatur zubereiten, ist hell und farblos, und häufige chemische Analysen und Badergänzungen sind überflüssig. Vorzugsweise finden lösliche Indiumanoden Verwendung. Die Kathodenwirksamkeit bleibt in solchen Fällen konstanter als mit Bädern, die die Benutzung unlöslicher ao Anoden erfordern.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung galvanischer Überzüge von Indium besteht darin, daß man den elektrischen Strom durch einen Elektrolyt schickt, der im wesentlichen aus einer wäßrigen as Lösung von Indiumfluoborat, Indiumfluosilicat oder Indiumfluorid besteht.

Bei der Bereitung eines Indiumfluoboratelektrolyts in Übereinstimmung mit der Erfindung kann man folgendermaßen vorgehen: Fluoborsäure läßt sich einfach durch Sättigung von Fluorwasserstoffsäure mit Borsäure herstellen. Diese Sättigung muß in einem Behälter durchgeführt werden, der mit hartem oder weichem Gummi ausgekleidet ist, da die Flußsäüre

Glas leicht angreift und die Reaktionswärme Paraffin oder Wachsbehälter schmelzen würde. Die Fluoborsäure wird dann filtriert und eine wäßrige Lösung im Verhältnis von 300 cm³ Säure auf 1 1 Wasser hergestellt. Das so erhaltene Gemisch wird dann elektrolysiert, indem man reine Indiumanoden und Leeroder Scheinkathoden (Dummy-Kathoden) benutzt. Zur Beschleunigung des Prozesses können die Kathoden von einer durchlässigen tierischen Membran umgeben sein. Bei solcher Anordnung lagert sich kein Indium auf den Kathoden ab. Die Stromdichte an der Kathode wird bei dieser Elektrolyse zweckmäßig auf 100 bis 150 mA/cm² gehalten. Die Elektrodenspannung sollte über 1 Volt und vorzugsweise oberhalb 2 Volt liegen. Man läßt die Elektrolyse fortschreiten, bis der gewünschte Gehalt von Indium im Bad vorhanden ist. Dieser Indiumgehalt kann durch geeignete Analyse bestimmt werden, beispielsweise durch Elektroanalyse oder durgh Ausfällung des Indiums als Hydroxyd (In (OH)₃), Ausglühen des Indiumhydroxydes und Wägen als Indiumsesquioxyd (In₂ O₃). Sobald ein ausreichender Indiumgehalt in dem Bad vorhanden ist (vorzugsweise etwa .So bis 90 g pro Liter), wird das Bad sorgfältig nitriert und ist dann fertig für die Benutzung. Ein kleiner Zusatz von Netzmitteln kann dem Bad zugefügt werden, ist aber nicht notwendig.

Ein anderes Verfahren zur Vorbereitung des Fluoboratbades besteht darin, Indiumhydroxyd in Fluoborsäure in der gewünschten Menge zu lösen und Wasser hinzuzufügen, bis eine wäßrige Lösung in der gewünschten Konzentration vorliegt. Dieses Verfahren ist jedoch zur Zeit weniger vorteilhaft infolge der Knappheit von Indiumhydroxyd im Handel.

Die so hergestellte Elektrolytlösung kann in allen möglichen Formen und Arbeitsweisen zur Herstellung eines glänzenden, glatten und dichten Niederschlages oder Überzuges von Indium benutzt werden. Das Bad kann bei Temperaturen zwischen io" C und 65⁰ C und bei Stromdichten zwischen 1 bis 300 mA/cm² Kathodenoberfläche arbeiten. Der pn-Wert der Lösung kann zwischen 0,0 und 2,5 oder auch noch höher liegen. Der Indiumgehalt (gerechnet auf Metall) kann zwischen 1 und 100 g pro Liter Badlösung liegen.

Das bevorzugte Mengenverhältnis des Indiums (berechnet auf Metall) liegt zwischen 60 und 90 g/l Badlösung, die Badtemperatur zwischen 20 und 33⁰ C, die Stromdichte bei 10 bis 100 mA/cm'² Kathodenoberfläche, der pn-Wert zwischen 0,1 und 0,4 bei Verwendung von Anoden aus reinem elektrolytisch erzeugtem Indium. Auch Anoden aus gegossenem Indium können benutzt werden, sollten dann aber zweckmäßig mit Beuteln umhüllt werden, um zu verhindern, daß kleine Indiumteilchen, die sich ablösen könnten, eine rauhe Plattierung hervorrufen können. Das Verhältnis von Anode zu Kathode sollte wenigstens ι : ι und vorzugsweise 2 : 1 zugunsten der Anode sein. Bei einem hohen Indiumgehalt ist es angezeigt, mit einer Stromdichte von etwa 50 bis 100 mA/cm² Kathodenoberfläche zu arbeiten. Wenn stärkere Indiumschichten als 0,012 mm erwünscht sind, ist es zweckmäßig, das Bad umzurühren. Das kann in irgendeiner gewünschten Weise geschehen, beispielsweise durch zweckentsprechende Bewegung der Kathode oder des Elektrolyts. Glatte Überzüge im Bereich von 0,00025 bis 0,6 mm sind aus einem derartigen Indiumfluoboratbad hergestellt worden. Mit fortschreitender Elektrolyse steigt der pn-Wert der Lösung. Diese Veränderung kann leicht durch Zusatz von Fluoborsäure ausgeglichen werden. Es hat sich weiter gezeigt, daß, wenn der Indiumgehalt die Sättigungsgrenze erreicht, der ungefähr bei 100 g Indiummetall/l Badflüssigkeit liegt, sich ein Niederschlag bildet. Das muß vermieden werden. Sollte es aber eintreten, so kann dieser Übelstand leicht durch Zusatz von Fluoborsäure od^r Wasser beseitigt werden. Die Kathodenwirksamkeit ist nicht so hoch wie die der Anöde. Infolgedessen besteht ein Bestreben, daß sich der Indiumgehalt des Bades erhöht. Diese Neigung kann ausgeglichen werden durch Verwendung einer zusätzlichen Hilfsanode aus Kohle, die unlöslich ist, unter Verkleinerung der Oberfläche der Indiumanode, oder indem man die Stromdichte an der Anode entsprechend regelt. Die Oberfläche dieser Kohlenhilfsanode sollte ebenso groß sein wie die der Indiumanode. Die Benutzung einer solchen Kohlenhilfsanode beeinträchtigt in keiner Weise den Niederschlag an der Kathode oder den Wirkungsgrad.

Das Fluoborbad gemäß der Erfindung besitzt die Fähigkeit, festhaftende Niederschläge von Indium unmittelbar auf Stahl und Eisenmetallen zu erzeugen, wogegen es bei den meisten Indiumgalvanisierungsbädern, die bisher vorgeschlagen wurden, notwendig war, zunächst einen Hauch von Kupfer, Silber, Blei oder Zinn aufzutragen, um Indiumniederschläge zu bekommen, die eine gute Haftfähigkeit besaßen.

Besondere Vorteile bieten die charakteristischen Eigenschaften des neuen Bades da, wo es gewünscht ist, Überzüge aus Indium auf die Innenflächen zylindrischer oder anderer hohler Gegenstände niederzuschlagen, die in den Elektrolyten eingetaucht sind. Ordnet man dabei die Anode im Innern des Werkstückes an, so wird der Überzug aus Indium weitgehend oder vollständig auf die Innenfläche des Werkstückes beschränkt, so daß es nicht notwendig ist, die äußere Oberfläche desselben abzudecken. In gleicher Weise kann dadurch, daß man die Anode an der Außenseite anordnet, der Überzug aus Indium weitgehend oder vollständig auf die Außenfläche eines zylindrischen oder anderweits hohlen Werkstückes beschränkt werden, ohne daß es notwendig ist, den Innenraum bzw. die Wandung desselben abzudecken.

Die Werkstücke, die mit Indium überzogen werden sollen, müssen vor dem Plattierungsvorgang gut gereinigt werden, um ein gutes Haften des galvanisch aufgetragenen Überzuges auf dem Grundmetall zu gewährleisten. Es empfiehlt sich, die zu plattierenden Teile zunächst zu entfetten, dann in einer alkalischen Lösung elektrolytisch zu reinigen, sie dann gründlich in Wasser zu spülen und danach den galvanischen Indiumüberzug aufzutragen. Wenn es gewünscht ist, können die Teile einer Tauchbehandlung in Säure unterworfen werden, nachdem sie im Anschluß an die Reinigung in der alkalischen Lösung mit Wasser abgespült sind. Wenn eine solche Säuretauchbehandlung stattfindet, müssen die Teile wieder mit Wasser

abgespült werden, bevor der galvanische Indiumüberzug aufgebracht wird.

Durch Benutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann Indium galvanisch auf Kathoden aus verschiedenen Metallen aufgebracht werden. Von besonderem Vorteil ist das neue Verfahren für galvanische Überzüge von Lagern und Lagermetallen oder -legierungen, um sie korrosionsfest zu machen. Beispielsweise können Lagerwerkstoffe, wie Blei und gewisse

ίο Bleilegierungen, beispielsweise Kupferblei, ebenso wie andere Lagerwerkstoffe, wie Kadmium und seine Legierungen, mit einem dünnen Überzug von Indium versehen werden, um das Lager gegen die korrodierenden Einflüsse von Bestandteilen der Schmiermittel zu schützen. Die mit dem Indiumüberzug versehene 'Lagerfläche kann dann noch einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur in der Größenordnung von 170⁰ C oder etwas darüber unterworfen werden, um dadurch das Indium zu veranlassen, in das Grundmetall hineinzudiffundieren oder sich damit zu legieren.

Im vorstehenden ist lediglich die Herstellung eines elektrolytischen Fluoboratbades beschrieben. Es ist augenscheinlich, daß Bäder aus Fluosilicaten oder Fluoriden in analoger Weise hergestellt werden können.

Claims (10)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Herstellung galvanischer Niederschläge von Indium, dadurch gekennzeichnet, daß man den Strom durch einen Elektrolyt schickt, der im wesentlichen aus einer wäßrigen Lösung besteht, die Indiumfiuoborat, Indiumfluosilicat oder Indiumfluorid enthält.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrolytische Bad aus einer wäßrigen Lösung eines Indiumfluoborates besteht und bei einer Temperatur zwischen 10 und 65⁰ C, bei einer Stromdichte von 1 bis 300 mA/cm², mit einem pn-Wert zwischen 0,0 und 2,5 und mit einem Indiumgehalt zwischen 1 und 100 g/l Badlösur.g Verwendung findet.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur etwa zwischen 20 ^und 33° C gehalten wird, die Stromdichte zwischen etwa 10 und 100 mA/cm², der pa-Wert zwischen 0,1 und 0,4 und der Gehalt an Indium zwischen 60 und go g/l Badlösung.
4. 4. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung von Indiumfluosilicat an Stelle des Indiumfiuoborat Verwendung findet.
5. 5. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung von Indiumfluorid an Stelle einer Lösung von Indiumfiuoborat Verwendung findet.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bad während des Verfahrens umgerührt wird.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode aus Indium besteht.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode die Form eines Hohlkörpers, z. B. eines Hohlzylinders besitzt und die Anode im Innern des Hohlraumes bzw. des Hohlzylinders angeordnet ist, so daß die Indiumplattierung zum größten Teil öder vollständig auf die Innenwandung des Hohlzylinders beschränkt wird.
9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode die Form eines Hohlkörpers, z. B. Hohlzylinders besitzt und die Anode an der Außenseite dieses Hohlzylinders angeordnet wird, so daß der elektrolytische Überzug weitgehend oder vollständig auf die Außenfläche des Hohlzylinders beschränkt wird.
10. 10. Anwendung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von galvanischen Indiumüberzügen auf Lagern.

    O 5213 6.52