SE444692B - Elektropleteringsforfarande - Google Patents

Description

7910448-5 10 15 20 25 30 35' - så att den erhållna sköljvattenlösningen kommer att 2 vanligtvis behandlas för att de icke skall medföra .miljöskador. Både denna behandling av vattensköljbaden. och de kompletterande tillsatserna av nickelsalter till pläteringsbaden är kostsamma. Ändamålet med, särdragen hos och fördelarna med nam”. föreliggande uppfinning är att möjliggöra återvinning av nickelpläteringslösningar från vattensköljbad och möjliggöra förnyad användning av sådana nickelpläterings- lösningar i såväl halvglans- som glansnickelbad, att avsevärt minska och ibland eliminera behovet av behand- ling och bortkastning av vattensköljbad, som innehåller från arbetsstyckena avsköljda nickelbadblandningar, att minska den erforderliga mängden glanstillsatsmedel för elektrolytisk nickelplätering, att minska den vid nickelelektroplätering erforderliga eleffekten per arbets- stycke och att åstadkomma ett pläteringsförfarande, som är mera ekonomiskt, lättare att utföra och pålit- ligt i användningsavseende och resulterar i en krom- plätering av förbättrad kvalitet.

Dessa och andra ändamål, särdrag och fördelar med uppfinningen framgår av den efterföljande beskrivningen under hänvisning till den bifogade ritningen, som visar en schematisk produktionslinje vid nickelplätering och visar en apparat för genomförande av föreliggande upp- finning.

I enlighet med föreliggande uppfinning skall man vid ett elektropläteringsförfarande leda arbetsstycken i följd genom minst ett halvglansnickelelektropläterings- bad, minst ett glansnickelelektropläteringsbad, som innehåller organiska, svavelhaltiga glanstillsatser, och minst ett bad med sköljvatten, medelst vilket åt- minstone en del av det från glansnickelpläteringsbadet medförda vätskematerialet avsköljes från arbetsstyckena, innehålla en sådan mängd svavelhaltiga glanstillsatser, att dessa skulle försämra effektiviteten hos halvglans- nickelbadet, om sköljvattenlösningen skulle sättas 10 15 20 25 30 35 7910448-5 3 _ direkt till detta, varvid sköljvattenlösningen under- kastas en behandling, som omfattar l) tillsättning av I en tillräcklig mängd syra till sköljvattenlösningen för att sänka dess pH till högst 3,0 och 2) ledning lav den av sköljvattenlösning och syra bestående bland- ningen genom ett kolfilter så att åtminstone en del av glanstillsatserna avlägsnas från blandningen för att därigenom minska den filtrerade blandningens svavel- halt i tillräcklig utsträckning för att den filtrerade bladningen skall kunna sättas till och på nytt användas i ett nickelelektropläteringsbad, och att den filtrerade blandningen användes i ett nickelelektropläteringsbad.

Såsom angivits ovan sättes en tillräcklig mängd syra till den för filtrering avsedda blandningen, så att blandningen får ett pH-värde av högst ca 3,0 och företrädesvis ca l,5r2,5. Visserligen har blandningen gjorts filtrerbar vid varje pH-värde under 3, men ph- värden under pH 1,5 kräver avsevärda ytterligare syra- tillsatser och resulterar i en filtrerad blandning, som vid tillsättning till pläteringsbaden skulle öka dessa bads surhet under det normala pH-värdet ca 3,0-4,0, och det förmodas därför vara föredraget att hålla pH- värdet hos den för filtrering avsedda blandningen vid ca 2,0. Eftersom nickelbadens pH-värde vid konventionella pläteringsförfaranden ökar under nickelbadens använd- ning, kan ph-värdet hos den filtrerade blandning, som sättes till baden, vara något lägre än nickelbadens eget pH-värde.

Det förmodas, att syratillsatsen till den för filtre- ring avsedda blandningen kommer att genom utfällning av svavel omvandla de i glanstillsatserna ingående, organis- ka föreningarna till en form, i vilken föreningarna kan. avfiltreras från blandningen genom absorption medelst kol- filtret. Oavsett om denna teoretiska förklaring är rätt eller ej, har det i praktiken konstaterats, att man, om tillräckligt med syra tillsättes för att den för filtre- ring avsedda blandningen skall få ett pH-värde av högst varm, ~ 10 15 25 30 35 7910448-5 4 ca 3,0 och om blandningen ledes genom ett kolfilter, kom- mer att erhålla en filtrerad blandning, somefortfarande innehåller nickelsalterna i löst form och har tillräckligt låg svavelhalt för att den filtrerade blandningen skall kunna sättas till och på nytt användas i såväl halvglans- som glansnickelbad för elektropläteringsförfaranden.

Både saltsyra och svavelsyra har visat sig fungera på ett tillfredsställande sätt vid minskningen av pH-vär- det hos det vattensköljbad, som skall filtreras. Det för- modas vara föredraget att tillsätta både saltsyra och sva- velsyra till ett vattensköljbad, som skall filtreras, var- vid tillsättningen sker i ungefär samma proportioner som proportionerna mellan de nickelklorid- och nickelsulfat- salter, som användes vid förnyelse av pläteringsbaden, dvs vanligtvis ca l viktdel nickelklorid till l-lO vikt- delar nickelsulfat. V V Eftersom svavlets löslighet i en vattenblandning ökar med ökande temperatur hos blandningen, är det föredraget att den av vattensköljbad och syra bestående blandningen har en temperatur av högst ca 38°C när den ledes genom kolfiltret. Det är också föredraget att blandningen har en temperatur av lägst ca 2lOC, när den ledes genom kol- filtret, eftersom blandningen också innehåller från nickel- pläteringsbaden härrörande borsyra, som skulle kunna ut- fällas ur blandningen och igensätta kolfiltret, om bland- ningens temperatur ligger väsentligt under ca 2l°C. Sedan syran har satts till vattensköljbadsblandningen, ledes denna företrädesvis men icke nödvändigtvis genom ett par- tikelfilter för att avlägsna eventuella fällningar och andra partikelformiga material, innan blandningen ledes genom kolfiltret. Ett konventionellt partikelfilter, t ex ett vanligt filterpapper, är tillfredsställande för att avlägsna partikelformigt material från blandningen. Före- trädesvis består kolfiltret av träkol eller aktivt kol.

Företrädesvis sättes den filtrerade blandningen till nickelpläteringsbaden antingen med täta intervall eller kontinuerligt och vid tillräckligt låg tillsättningshas- emfi. t-»fiawnmuwwuwßfi "mu-m... .ß 10 15 20 25 30 35 '* ' ' =='-^= *' c v w. ' 'w ' a' » - ef; »Mnwnrue .« *Wvwf- M w *F ämm' newmww~1ï« v; .flif «wgmáüwg,fš.â,¿¿äuäïnë;yêšx\ mfrå »I ' » 7910448-5 5 .tighet och i tillräckligt små kvantiteter relativt elektro- kpläteringsbadens volym för att den tillsatta blandningen" icke skall orsaka några avsevärda ändringar av koncentra- štionen av de i baden ingående olika kemikalierna eller av badens pH-värden, när baden användes vid ett elektro- pläteringsförfarande.

På den visade ritningen visas schematiskt en lämplig apparat 10 i kombination med en nickelpläteringsproduk- tionslinje l2 för genomförande av sättet enligt uppfin- ningen. Pläteringsproduktionslinjen 12 innehåller en be- hållare 14 för halvglansnickelbad, en behållare l6 för glansnickelbad och första, andra och tredje sköljtankar 18, 20 och 22, varvid varje arbetsstycke kan förflyttas. i följd längs denna rad av tankar. Anoderna i tankarna 14 och 16 har icke visats. Nickelpläteringsbadblandning, som arbetsstyckena avlägsnar från tankarna 14 och 16, sköl- jes av från arbetsstyckena med hjälp av vattenblandningar i sköljtankarna 18, 20 och 22, vilka är arrangerade på ett sådant sätt, att eventuellt överskott i tanken 22 strömmar över ett bräddavlopp ned i tanken 20 och sedan via ett bräddavlopp från tanken 20 tillbaka till tanken l8.

Apparaten lO omfattar en behållare 24, som matas med en del av vattensköljblandningen från tanken 18 via en pump 26 och lämpliga ledningar 28. Syra sättes till skölj- blandningen i behållaren 24, och den av sköljvatten och syra bestående blandningen återcirkuleras genom ett parti- kelfilter 30 och ett kolfilter 32 med hjälp av en pump och lämpliga ledningar 36. Den filtrerade, av sköljvätska och vatten bestående blandningen i behållaren 24 matas till nickelpläteringstankarna 14 och 16 medelst en pump 38, reglerventiler 40 och 42 och en lämplig ledning 44.

Företrädesvis matas den från tanken 18 kommande skölj- vätskeblandningen till behållaren 24 medelst pumpen 26 an- tingen kontinuerligt eller med täta intervaller och med en hastighet, som är lika med hastigheten för de vätsketill- wmw. _ skott, som tanken 18 får genom arbetsstyckenas medbring- ning av nickelpläteringsbad från tankarna 14 och 16 och ge- 10 15 20 25 30 35 7910448-5 .i 6*- @nem återflödet från tanken 20, så att vatskenivån i tanken¿ f18 förblir väååntligen konstant. Företrädesvis matas den '¿filtrerade blamdningen av sköljvätska och syra från behål- glaren 24 till nickelpläteringstankarna 14 och 16 medelst en pump 38 och ventiler 40 och 42 antingen kontinuerligt eller med täta intervall och med en hastighet, som är lika med den hastighet, med vilken nickelpläteringsbaden avlägsnas från tankarna 14 och 16 genom att följa med ar- betsstyckena, så att vätskenivåerna i tankarna 14 och 16 hålles väsentligen konstant och så att den kemiska kompo- sitionen och pH-värdet hos de däri befintliga baden för- blir väsentligen likformiga under pläteringsförloppet. För att säkerställa, att den av sköljvätska och syra bestående blandningen i behållaren 24 har blivit tillräckligt filt- rerad, när den återmatas till pläteringsbaden i tankarna 14 och 16, låter man pumpen 34 företrädesvis recirkulera blandningen genom filtren 20 och 32 vid en mycket högre hastighet än den hastighet, med vilken blandningen avlägs- nas från behållaren 24 medelst pumpen 38, så att blandning- en i behållaren 24 i realiteten passerar genom filtren 30 och 32 åtskilliga gånger innan den sättes till nickelplä- teringsbaden i tankarna 14 och 16.

Man kan om så önskas använda lämpliga apparater för att automatiskt hålla den i behållaren 24 befintliga blandningen vid ett väsentligen konstant pH-värde genom tillsättning av små mängder syra efter behov. Partikelfilt- ret 30 kan vara ett pappersfilter eller en djupfilterpatron från Summit Scientific of Rutherford, New Jersey, USA, och kolfilter 32 består företrädesvis av aktivt kol, t ex ett med aktivt kol impregnerat djupfilter ("KARBO CLEAR"), som innehåller ca 4,5 g kol per centimeter sektion och som kan erhållas från Summit Scientific of Rutherford, New Jersey, USA.

Vid användningen är de i pläteringsproduktionslinjen '12 ingående tankarna 14 och 16 fyllda med konventionella nickelpläteringsbad, som utgöres av en vattenlösning av ca 300-550 g/l nickelklorid och nickelsulfatsalter och -- wav; f--»_ __ 10 15 20 25 30 35 791o44s~5 7 ca 30-40 g/l borsyra som buffringsmedel. Baden kan ha ett pH-värde i området ca 2-5 och företrädesvis ca 3-4 och drives normalt vid en temperatur i området ca 2l-820C och företrädesvis ca 54-66OC. För att ge pläterade arbets-“ stycken med god korrosionsmotståndsförmåga har halvglans- nickelbadet en låg svavelhalt och saknar vanligtvis orga- niska glanstillsatser. Glansnickelbadet innehåller olika glanstillsatser, vilka är organiska föreningar och av vil- ka åtminstone nâgra innehåller svavel, vilket resulterar ] i att glansnickelbadet har väsentligt högre svavelhalt än halvglansnickelbadet. Diverse lämpliga glanstillsatser beskrives i den amerikanska patentskriften 3 288 574 och f de däri nämnda patentskrifterna. Sköljvätsketankarna l8, š 20 och 22 innehåller en sur vattenblandning med ett pH- v värde i området ca 1,5-2,5 och drives normalt vid en tem- peratur i området 16-27OC.

Konventionellt tillgängliga nickelpläteringsbadbland- ningar, med vilka föreliggande uppfinning har med framgång använts, är "PERFLOW"- och "No. 70l"-halvglansnickelbad- blandningar och "ZODIAC"- och "GALAXIE"~glansnickelbad, som levererats av Harshaw Chemical Company of Cleveland, Ohio, och "N2E"-halvglansnickelbad och "No. 66"- och "No. 724"-glansnickelbad, som levereras av Udylite Company of Detroit, Michigan.

När apparaten lO användes tillsammans med pläterings- produktionslinjen 12 avlägsnas en del av den i sköljtanken 18 befintliga vattenblandningen med en låg hastighet medelst pumpen 26 och matas till behållaren 24, där denna vatten- blandning blandas med en tillräcklig mängd saltsyra och/el- ler svavelsyra för att hålla den i behållaren 24 befint- liga blandningens pH-värde vid högst 3,0 och företrädes- vis i området 2,0-2,5. Sköljvätske- och syrablandningen i behållaren 24 recirkuleras medelst pumpen 34, så att bland- ningen passerar genom filtren 30 och 32 och återmatas till behållaren 24 åtskilliga gånger för att därigenom säker- ställa att blandningen i behållaren 24 har i tillräcklig grad filtrerats. Filtret 30 avlägsnar partiklar från bland- i, få 10 15 20 30 35 7910448-5 vasa. _ 8 ningen, och filtret 32 avlägsnar de organiska qlanstill- satserna från blandningen genom att dessa absorberas, så att blandningen kan återmatas till och på nytt användas i såväl halvglans- som glansnickelbaden i behållarna l4 och 16.

Extra nickelsalter tillsättes efter behov till halvglans- nickelbadet i behållaren l4, och extra glanstillsatser till- sättes efter behov till glansnickelbadet i tanken 16 på samma sätt som sker vid konventionella elektropläterings- förfaranden.

När man utnyttjar apparaten l0 för att genomföra för- farandet enligt uppfinningen vid en i övrigt konventionell nickelpläteringsproduktionslinje kan man med gott resultat förse metall- eller plastarbetsstycken med ett l25 um tjockt halvglansnickelskikt och ett 75 um tjockt glans- nickelskikt med en hastighet av ca l00 arbetstycken/h, var- vid arbetsstyckenas totala ytarea är ca 1,85 m2.

Halvglansnickelbadet innehöll ca 240 g/l NiS04, 45 g/l NiCl2 och 55,5 g/l borsyra, varvid blandningen hade ett pH av ca 3,2, medan glansnickelbadet innehöll ca 240 g/l NiS04, 75 g/l NiCl2 och 55,5 g/l borsyra, varvid bland- ningen hade ett pH-värde av ca 3,6. Nickelpläteringsbaden hölls vid en temperatur av ca 6300, och det första vatten- sköljbadet hölls vid en temperatur av ca 27oC. I halvglans- nickelbadet utsattes arbetsstyckena för en potential av ca 7 V och en strömstyrka av ca 4,3 A/dmz, styckena i glansnickelbadet utsattes för en potential av Apparaten 10 medan arbets- ca 7 V och en strömstyrka av ca 5,4 A/dmz. matade blandningen från den första sköljbehållaren till behållaren 24 med en väsentligen konstant hastighet av ca 760 l/h, varvid den i behållaren 24 befintliga bland- ningen recirkulerades genom filtren 30 och 32 med en has- tighet av ca 760 l/h och varvid den filtrerade blandningen i behållaren 24 matades till halvglansnickelbadet i behål- laren 40 med en hastighet av ca 285 l/h och till nickel- pläteringsbadet i behållaren 42 med en hastighet av ca ll5 l/h. Behållaren 24 hade en kapacitet av ca ll,4 m3, och tillräckligt med syra sattes till blandningen i behål- aM-q, . 10 15 20 7910448-5 9 laren 24 för att hålla blandningen vid ett pH-värde i om- rådet ca l,5-2,5 och med ett medeltal av ca pH 2,0.

Vid utövande av förfarandet enligt uppfinningen har det blivit möjligt att göra väsentliga kostnadsbesparingar på grund av en kraftig minskad mängd förbrukade nickelplä- teringsbad och sköljvattenbad, som måste behandlas för bortskaffninc, och har även resulterat i en minskad för- brukningsmängd av nickelsalter och glanstillsatser i plä- teringsbaden. Vid utövande av uppfinningsförfarandet har det blivit ekonomiskt möjligt att öka koncentrationen av nickelsalter i pläteringsbaden, vilket har resulterat i en förbättrad kvalitet hos de utfällda nickelskikten, en minskning av mängden glanstillsatser och en minskning av effektåtgången för alstring av en given tjocklek hos nickel- pläteringsskiktet på ett arbetsstycke. Genom att den filt- rerade blandningen återmatas till nickelpläteringsbadet i små mängder och åtminstone med täta intervall kommer variationerna i den kemiska sammansättningen och pH-värdet hos baden under pläteringsförloppet att sannolikt bli av- sevärt mindre, vilket förmodas resultera i en mera konsek- vent och pâlitlig plätering under pläteringsoperationerna, vilket i sin tur leder till arbetsstycken med förbättrad kvalitet.

Claims (9)

1. 0 l5 20 25 30 7910448-5 10 PATENTKRAV l. Elektropläteringsförfarande, vid vilket arbets- stycken i följd ledes genom minst ett halvglansnickel- elektropläteringsbad, minst ett glansnickelelektroplä- teringsbad, som innehåller organiska, svavelhaltiga glanstillsatser, och minst ett bad med sköljvatten, medelst vilket åtminstone en del av det från glansnickel- pläteringsbadet medförda vätskematerialet avsköljes från arbetsstyckena, så att den erhållna sköjvattenlös- ningen kommer att innehålla en sådan mängd svavelhaltiga glanstillsatser, att dessa skulle försämra effektiviteten hos halvglansnickelbadet, om sköljvattenlösningen skulle sättas direkt till detta, k ä n n e t e c k n a t därav, att sköljvattenlösningen underkastas en behand- ling, som omfattar l) tillsättning av en tillräcklig mängd syra till sköljvattenlösningen för att sänka dess pH till högst 3,0 och 2) ledning av den av sköljvatten- lösning och syra bestående blandningen genom ett kol- » filter så att åtminstone en del av glanstillsatserna avlägsnas från blandningen för att därigenom minska den filtrerade blandningens svavelhalt i tillräcklig utsträckning för att den filtrerade blandningen skall kunna sättas till och på nytt användas i ett nickel- elektropläteringsbad, och att den filtrerade blandningen användes i ett nickelelektropläteringsbad.

2. Förfarande enligt patentkravet l, t e c k n a t därav, att tillräckligt med syra sättes k ä n n e -, till sköljvattenlösningen för att sänka pH hos den resul- terande blandningen av sköljvattenlösning och syra till pH 1,5-2,5.

3. Förfarande enligt patentkravet l eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att saltsyra och/eller svavelsyra sättes till sköljvattenlösningen.

4. Förfarande enligt patentkravet l, 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att blandningen av skölj- fifis., . 10 15 20 25 7910448-5 ll vattenlösning och syra recirkuleras genom filtret ett ' flertal gånger, innan den filtrerade blandningen sättes till ett nickelelektropläteringsbad.

5. Förfarande enligt något av patentkraven l-4, k ä n n e t e c k n a t_ därav, att den av sköljvatten- lösning och syra bestående blandningen också ledes genom ett partikelfilter, innan blandningen ledes genom kol- filtret.

6. , Förfarande enligt något av patentkraven 1-5, k ä n n e t e c k n a t därav, att blandningen av sköljvattenlösning och syra hálles vid en temperatur av ca 21-38°C, när blandningen ledes genom kolfiltret.

7. Förfarande enligt något av patentkraven 1-6, k ä n n e t e c k n a t därav, att den filtrerade blandningen sättes till ett halvglansnickelpläterings- bad för ett elektropläteringsförfarande.

8. Förfarande enligt något av patentkraven l-6, k ä n n e t e c k n a t därav, att den filtrerade blandningen sättes till både ett halvglansnickelplä- teringsbad och ett glansnickelpläteringsbad inom samma elektropläteringsförfarande.

9. Förfarande enligt något av patentkraven l-8, k ä n n e t e c k n a t därav, att den filtrerade blandningen tillsättes periodiskt och i relativt små mängder jämfört med kvantiteten nickelelektropläterings- bad, medan nickelelektropläteringsbadet användes vid ett elektropläteringsförfarande. www., -