WO2020083414A1 - Verfahren zur beschichtung von substratoberflächen, vorrichtung mit beschichtungsbad, dichtemesseinrichtung, entnahmeeinrichtung, zugabeeinrichtung und steuerung - Google Patents

Verfahren zur beschichtung von substratoberflächen, vorrichtung mit beschichtungsbad, dichtemesseinrichtung, entnahmeeinrichtung, zugabeeinrichtung und steuerung Download PDF

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WO2020083414A1 PCT/DE2019/000236 DE2019000236W WO2020083414A1 WO 2020083414 A1 WO2020083414 A1 WO 2020083414A1 DE 2019000236 W DE2019000236 W DE 2019000236W WO 2020083414 A1 WO2020083414 A1 WO 2020083414A1
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electrodialysis
coating
density
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Franz Josef STARK
Roland RATSCHILLER
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RIAG Oberflächentechnik AG
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    • C25D3/12—Electroplating: Baths therefor from solutions of nickel or cobalt

Definitions

  • the invention relates to a method for coating substrate surfaces with a metallic or oxidic layer in a coating bath, the coating bath having at least one component whose concentration changes in the course of the coating process and which consequently to maintain the quality of the coating bath as a function of the density the composition in the coating bath is supplemented or removed, with the at least part of the volume removed from the coating bath being processed in an electrodialysis and fed back to the coating bath.
  • the invention relates to a device with a coating bath, a density measuring device for determining the density in the coating bath, a removal device for removing a volume from the coating bath, an addition device for adding the volume to the coating bath, a controller for the removal device and the addition device depending to control the density and an electrodialysis device (10) for processing at least part of the volume removed, the controller (13) being connected to the electrodialysis device (10).
  • Such a method and such a device are known from WO 2007/088008 A2.
  • liquid is removed from the coating bath in a bypass, fed to electrodialysis and fed back to the coating bath.
  • the temperatures of the coating bath and the electrodialysis have to be coordinated with one another or complex cooling and heating systems would have to be provided.
  • the discharged volume is collected and sent to a wastewater treatment facility
  • the object of the invention is to further develop such a method and such a device.
  • a generic method is proposed for this purpose, in which the volume withdrawn is fed to a buffer tank and is removed from it again for the electrodialysis.
  • the object is achieved with a device of the generic type, in which the removal device has a buffer container and the addition device has an addition container.
  • Electrodialysis devices are known. However, it was not recognized that it is particularly advantageous in a generic method to supply the volume removed to a buffer container and to remove it again for the electrodialysis. This simple method step has the advantage that a certain volume can first be removed and replaced by an unused volume. The removed volume can then be cooled and treated in peace while the coating process is continued in parallel.
  • the removal device has a buffer container and the feed device has an addition container.
  • a simple constructive solution provides that the electrodialysis is carried out between two large packaging materials, such as in particular between two IBCs.
  • Intermediate bulk containers are used for the transport and storage of liquid substances. They are particularly suitable for the production of chemicals.
  • the treatment of the withdrawn volume from removal to delivery can be controlled depending on the density. It is advantageous if the volume is an electrolyte, the concentration of which in the coating bath is kept at a nickel content between 1.5 and 2.5 g / l.
  • the electrolyte is kept at a throughput of about 20 g / l.
  • the volume in the coating bath is kept at temperatures between 80 ° C. and 100 ° C. and preferably at about 90 ° C. to 95 ° C.
  • a volume of the component corresponding to the volume transferred into the buffer container, the concentration of which changes during the coating process, can be supplied to the coating bath.
  • volume transferred into the buffer container is processed with electrodialysis.
  • the processed volume is preferably fed to an addition container during the preparation.
  • more than 0.1%, preferably more than 0.5% and particularly preferably between 1% and 2% of the volume of the coating bath can be transferred into the buffer container and a volume corresponding to the volume transferred into the buffer container on the component, its concentrate! - one changes in the course of the coating process as components prepared with the electrodialysis are supplied to the coating bath.
  • the addition container be arranged in the removal container.
  • the device 1 shown in the figure has a coating bath 2 and a density measuring device 3 for determining the density in the coating bath 2.
  • a removal device 4 with a controllable valve 5 and a line 6 serves to remove a volume from the coating bath 2.
  • a line 7 with a Valve 8 serves as an addition device 9 for adding the volume to the coating bath 2.
  • the device 1 has an electrodialysis device 10 with two IBC containers 11 and 12.
  • the density measuring device 3 is connected to a controller 13 which controls the removal device 4 and the addition device 9 as a function of the measured density and is also connected to the electrodialysis device in a controlling manner.
  • the removal device 4 also has a buffer container 14, which in the present case has a volume of 15 liters.
  • the addition device 9 has an addition container 15, which in the exemplary embodiment has a volume of 10 liters.
  • the addition container 15 is arranged in the removal container 4.
  • Another IBC container 16 is in exchange with the IBC container 12. Volume can be supplied from the IBC container 16 to the addition container 15 via a valve 17. Additional delivery containers such as the container 18 make it possible to supply additives to the addition container 15 via a valve 19.
  • a bypass 26 with a pump 27 is provided for the density measuring device 3 in order to pass liquid of the bath 2 through the density measuring device 3 and optionally also through a pH value measuring device 28.
  • a nickel measuring device 29 is arranged in the bypass 26.
  • a pump 30 and a downstream filter 31 are provided for circulating the bath 2.
  • the nickel electrolytes used should have a nickel content of 0.017 - 0.043 mol / liter. This corresponds to 1.0 to 2.8 g Ni / l.
  • the nickel content of the electrolytes in the coating bath 2 can also be kept at, for example, 1.5 to 2.5 g / l and preferably at about 2.0 g / l. This is particularly advantageous since the nickel contents in previously known systems are above 3.5 g / l.
  • the MTO is the complete amount of basic nickel contained in the electrolyte.
  • 1 to 2% of its volume is removed cyclically from the electrolyte in the coating bath 2.
  • the density is measured continuously and when the density corresponding to the throughput 20 g Ni / l is reached, 1 to 1.5% are discharged.
  • the discharge volume is worked up at a temperature below 35 ° C in a two-stage electrodialysis. When the density corresponding to the throughput 20 g Ni / l is reached, 1 to 1.5% are discharged and added again with 0.67 to 1% of the volume treated with the electrodialysis.
  • This electrodialysis device 2 removes anions that are not required, such as sodium orthophosphite and sodium sulfate and partly organic acids (complexing agents). As a rule, approx. 60 to 70% processed volume has to be returned to the electrolyte for 100% discharge volume. When using the processed discharge volume, it should be noted that a supplementary solution with optimized ingredients is used with regard to the complexing agents.
  • the following parameters correspond to a particularly preferred exemplary embodiment.
  • the nickel content is 1.5 to 2.5 g / l and the optimum 2.0 g / 1.
  • the service life is 18 to 22 g Ni / 1 with an optimum of 20 g / l. Only one batch solution is used for the respective electrolyte. It is advantageous that the device for circulation, measurement, removal and addition manages with the pumps which are usually present and does not require any further pumps. This means that the pumps in the user's system can continue to be used.
  • the density measuring device is integrated in existing measuring device systems for the nickel content and the pH value.
  • the electrolytes can contain nickel sulfate or nickel acetate or any combination of these salts as the nickel base salt.
  • Metallic or non-metallic stabilizer systems can be used.
  • the discharged volume is regularly processed by means of a two-stage electrodialysis and added to the electrolytes again.
  • 1 - 2% of the electrolyte volume in the slightly warmed state ( ⁇ 35 ° C) is fed to electrodialysis and approx. 70% of it Volumes are recycled to the electrolyte. Since electrodialysis also removes the constituents of the sodium salts of orthophosphite and sulfate that are to be removed, complexing agents must also be used to take these into account.
  • a device for controlling and keeping a constant, continuous operating point in chemical nickel electrolytes is particularly advantageous, wherein the chemical nickel electrolytes can contain at least one component whose concentration can change.
  • the nickel content is kept in the corresponding target value ranges by means of a corresponding analytical control.
  • the optimal range is 20 - 25 g Ni / L.
  • Higher> 25 g Ni / L switching points reduce the deposition speed and the economy of the processes with the same parameters.
  • the wastewater treatment of chemically nickel electrolytes is therefore easier. No hazardous substances are separated with the electrodialysis and therefore the local high external and internal treatment costs are eliminated.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Beschichtung von Substratoberflächen mit einer metallischen oder oxydischen Schicht weist das Beschichtungsbad wenigstens eine Komponente auf, deren Konzentration sich im Laufe des Beschichtungsprozesses ändert und welche infolge dessen zur Erhaltung der Qualität des Beschichtungsbades in Abhängigkeit von der Dichte der Zusammensetzung im Beschichtungsbad ergänzt oder entnommen wird. Dabei wird mindestens ein Teil des dem Beschichtungsbad entnommenen Volumens mit einer Elektrodialyse aufbereitet und dem Beschichtungsbad wieder zugeführt. Dazu dient eine Vorrichtung mit einem Beschichtungsbad, einer Dichtemesseinrichtung, einer Entnahmeeinrichtung und einer Zugabeeinrichtung sowie einer Steuerung zur Steuerung von Entnahmeeinrichtung, Zugabeeinrichtung und Elektrodialyseeinrichtung.

Description

Verfahren zur Beschichtung von Substratoberflächen, Vorrichtung mit Beschichtungsbad, Dichtemesseinrichtung, Entnahmeeinrichtung, Zugabeeinrichtung und Steuerung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von Substratoberflächen mit einer metallischen oder oxydischen Schicht in einem Beschichtungsbad, wobei das Beschichtungsbad mindestens eine Komponente aufweist, deren Konzentration sich im Laufe des Beschichtungsprozesses ändert und welche infolge dessen zur Erhaltung der Qualität des Beschichtungsbades in Abhängigkeit von der Dichte der Zusammensetzung im Beschichtungsbad ergänzt oder entnommen wird, wobei bei dem mindestens ein Teil des dem Beschichtungsbad entnommenen Volumens in einer Elektrodialyse aufbereitet und dem Beschichtungsbad wieder zugeführt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Vorrichtung mit einem Beschichtungsbad, einer Dichtemesseinrichtung zur Bestimmung der Dichte im Beschichtungsbad, eine Entnahmeeinrichtung zur Entnahme eines Volumens aus dem Beschichtungsbad, einer Zugabeeinrichtung zur Zugabe des Volumens zum Beschichtungsbad, einer Steuerung, um die Entnahmeeinrichtung und die Zugabeeinrichtung in Abhängigkeit von der Dichte zu steuern und einer Elektrodia- lyseeinrichtung (10) zur Aufbereitung mindestens eines Teils des entnommenen Volumens, wobei die Steuerung (13) mit der Elektrodialyseeinrichtung (10) in Verbindung steht.
Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der WO 2007/088008 A2 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Verfahren wird in einen Bypass Flüssigkeit aus dem Beschichtungsbad entnommen, einer Elektrodialyse zugeführt und wieder dem Beschichtungsbad zugefuhrt. Dafür müssen die Temperaturen des Beschichtungsbades und der Elektrodialyse aufeinander abgestimmt werden oder es müssten aufwändige Kühl- und Erhitzungsanlagen vorgesehen werden. Das ausgeschleuste Volumen wird gesammelt und einer Abwasserbehandlungseinrichtung zugeführt
Bestätigungskopie Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung weiter zu entwickeln.
Verfahrensmäßig wird hierzu ein gattungsgemäßes Verfahren vorgeschlagen, bei dem das entnommene Volumen einem Pufferbehälter zugeführt wird und aus diesem für die Elektrodialyse wieder entnommen wird. Vorrichtungsmäßig wird die Aufgabe mit einer gattungsgemäßen Vorrichtung gelöst, bei der die Entnahmeeinrichtung einen Pufferbe- hälter und die Zugabeeinrichtung einen Zugabebehälter aufweist.
Elektrodialyseeinrichtungen sind zwar bekannt. Es wurde jedoch nicht erkannt, dass es besonders vorteilhaft ist, bei einem gattungsgemäßen Verfahren das entnommene Vo- lumen einem Pufferbehälter zuzuführen und aus diesem für die Elektrodialyse wieder zu entnehmen. Dieser einfache Verfahrensschritt hat den Vorteil, dass zuerst ein bestimm- tes Volumen entnommen werden kann und durch ein unverbrauchtes Volumen ersetzt werden kann. Das entnommene Volumen kann dann in Ruhe auskühlen und behandelt werden, während parallel dazu der Beschichtungsprozess weitergeführt wird. Bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung weisen die Entnahmeeinrichtung einen Pufferbehälter und die Zufuhreinrichtung einen Zugabebehälter auf.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Eine einfache konstruktive Lösung sieht vor, dass die Elektrodialyse zwischen zwei Großpackmitteln, wie insbesondere zwischen zwei IBC, durchgeführt wird. Intermedia- te Bulk Container werden für Transport und Lagerung flüssiger Stoffe verwendet. Sie eignen sich insbesondere für die Produktion von Chemikalien.
Vorteilhaft ist es, wenn das entnommene Volumen nach der Elektrodialyse in einen Zugabebehälter gegeben wird und von dort dem Beschichtungsbad zugegeben wird.
Dabei kann die Behandlung des entnommenen Volumens von der Entnahme bis zur Zuführung in Abhängigkeit von der Dichte gesteuert werden. Vorteilhaft ist es, wenn das Volumen ein Elektrolyt ist, dessen Konzentration im Be- schichtungsbad auf einem Nickelgehalt zwischen 1,5 und 2,5 g/l gehalten wird.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Elektrolyt bei etwa 20 g/l Durchsatz gehalten wird.
Während des Verfahrens sollte darauf geachtet werden, dass das Volumen in der Elekt- rodialyse bei Temperaturen unter 35 °C und vorzugsweise zwischen 20 °C und 30 °C aufbereitet wird.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn mindestens 2 % des Volumens in der Elektrodialyse aufbereitet und dem Beschichtungsbad wieder zugeführt wird.
Vorteilhaft ist es, wenn das Volumen im Beschichtungsbad bei Temperaturen zwischen 80 °C und 100 °C und vorzugsweise bei etwa 90 °C bis 95 °C gehalten wird.
Für die Praxis hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn in einem ersten Verfah- rensschritt mehr als 0,1 %, vorzugsweise mehr als 0,5 % und besonders bevorzugt zwi- schen 1 % und 2 % des Volumens des Beschichtungsbades in den Pufferbehälter überführt wird.
Dabei kann in einem zweiten Verfahrensschritt ein dem in den Pufferbehälter überführ- ten Volumen entsprechendes Volumen an der Komponente, deren Konzentration sich im Laufe des Beschichtungsprozesses ändert, dem Beschichtungsbad zugefuhrt werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das in den Pufiferbehälter überführte Volumen mit der Elektrodialyse aufbereitet wird.
Vorzugsweise wird das aufbereitete Volumen während der Aufbereitung einem Zugab- ebehälter zugefuhrt.
In einem dritten Verfahrensschritt können nochmals mehr als 0, 1 %, vorzugsweise mehr als 0,5 % und besonders bevorzugt zwischen 1 % und 2 % des Volumens des Beschich- tungsbades in den Pufferbehälter überfuhrt werden und ein dem in den Pufferbehälter überführten Volumen entsprechendes Volumen an der Komponente, deren Konzentrat!- on sich im Laufe des Beschichtungsprozesses ändert, als mit der Elektrodialyse aufbereitete Komponente dem Beschichtungsbad zugefiihrt werden.
Als vorteilhafte Ausfuhrungsform der Vorrichtung wird vorgeschlagen, dass der Zugabebehälter im Entnahmebehälter angeordnet ist.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figur, die schematisch ein Ausführungs- beispiel zeigt, näher erläutert.
Die in der Figur gezeigte Vorrichtung 1 hat ein Beschichtungsbad 2 und eine Dichtemesseinrichtung 3 zur Bestimmung der Dichte im Beschichtungsbad 2. Eine Entnahmeeinrichtung 4 mit einem steuerbaren Ventil 5 und einer Leitung 6 dient der Entnahme eines Volumens aus dem Beschichtungsbad 2. Eine Leitung 7 mit einem Ventil 8 dient als Zugabeeinrichtung 9 zur Zugabe des Volumens zum Beschichtungsbad 2.
Darüber hinaus weist die Vorrichtung 1 eine Elektrodialyseeinrichtung 10 mit zwei IBC-Containem 11 und 12 auf.
Die Dichtemesseinrichtung 3 steht mit einer Steuerung 13 in Verbindung, die die Entnahmeeinrichtung 4 und die Zugabeeinrichtung 9 in Abhängigkeit von der gemessenen Dichte steuert und darüber hinaus auch steuernd mit der Elektrodialyseeinrichtung in Verbindung steht.
Die Entnahmeeinrichtung 4 weist darüber hinaus einen Pufferbehälter 14 auf, der im vorliegenden Fall ein Volumen von 15 Liter hat. Die Zugabeeinrichtung 9 weist einen Zugabebehälter 15 auf, der im Ausfuhrungsbeispiel ein Volumen von 10 Litern fasst. Für eine platzsparende Anordnung ist der Zugabebehälter 15 im Entnahmebehälter 4 angeordnet.
Ein weiterer IBC-Behälter 16 steht im Austausch mit dem IBC-Behälter 12. Über ein Ventil 17 kann aus dem IBC-Behälter 16 Volumen dem Zugabebehälter 15 zugefiihrt werden. Weitere Liefergebinde wie beispielsweise der Behälter 18 ermöglichen es, Zusätze über ein Ventil 19 dem Zugabebehälter 15 zuzufuhren.
Die beschriebenen Behälter haben jeweils Füllstandsmesseinrichtungen 20 bis 25.
Für die Dichtemesseinrichtung 3 ist ein Bypass 26 mit einer Pumpe 27 vorgesehen, um Flüssigkeit des Bades 2 durch die Dichtemesseinrichtung 3 und optional auch durch eine pH-Wert-Messeinrichtung 28 zu leiten. Außerdem ist in dem Bypass 26 eine Nickelmesseinrichtung 29 angeordnet.
Zum Umwälzen des Bades 2 sind eine Pumpe 30 und ein nachgeschalteter Filter 31 vorgesehen.
Die eingesetzten Nickelelektrolyte sollten einen Nickelgehalt von 0,017 - 0,043 Mo- l/Liter haben. Dies entspricht 1,0 bis 2,8 g Ni/l. Mit der beschriebenen Vorrichtung kann der Nickelgehalt der Elektrolyte im Beschichtungsbad 2 auch auf beispielsweise 1,5 bis 2,5 g/l und vorzugsweise auf etwa 2,0 g/l gehalten werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da die Nickelgehalte bei vorbekannten Anlagen über 3,5 g/l liegen.
Hierdurch ist es möglich, den Elektrolyt bei 20 g/l Durchsatz zu halten, was 10 MTO entspricht. Als MTO bezeichnet man die im Elektrolyt enthaltende Grundnickelmenge einmal komplett ausgearbeitet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden dem Elektrolyt im Beschichtungsbad 2 zyklisch 1 bis 2 % seines Volumens entnommen. Hierzu wird die Dichte kontinuierlich gemessen und bei Erreichen der dem Durchsatz 20 g Ni/l entsprechenden Dichte werden 1 bis 1,5 % ausgeschleust. Das Ausschleusvolumen wird bei einer Temperatur unterhalb von 35 °C in einer zweistufigen Elektrodialyse aufgearbeitet. Bei Erreichen der dem Durchsatz 20 g Ni/l entsprechenden Dichte werden 1 bis 1 ,5 % ausgeschleust und mit 0,67 bis 1 % an mit der Elektrodialyse behandeltem Volumen wieder zugesetzt.
Diese Elektrodialyseeinrichtung 2 entfernt nicht benötigte Anionen, wie Natriumortho- phosphit und Natriumsulfat und zum Teil organische Säuren (Komplexbildner). In der Regel sind für 100 % Ausschleusvolumen ca. 60 bis 70 % aufgearbeitetes Volu- men in den Elektrolyt zurück zu fuhren. Bei der Verwendung des aufgearbeiteten Ausschleusvolumens ist zu beachten, dass eine Ergänzungslösung mit optimierten Inhalts- Stoffen hinsichtlich der Komplexbildner verwendet wird.
Die folgenden Parameter entsprechen einem besonders bevorzugten Ausführungsbei- spiel. Hierbei liegen der Nickelgehalt bei 1,5 bis 2,5 g/l und das Optimum bei 2,0 g/1. Die Standzeit beträgt 18 bis 22 g Ni/1 mit einem Optimum von 20 g/l. Dabei wird nur eine Ansatzlösung für den jeweiligen Elektrolyt verwendet. Vorteilhaft ist es, dass die Vorrichtung für die Umwälzung, Messung, Entnahme und Zugabe mit den üblicherweise vorhandenen Pumpen auskommt und keine weiteren Pumpen benötigt. Somit können die im System des Anwenders vorhandenen Pumpen weiter verwendet werden.
Üblicherweise muss nur eine Dichtemessung integriert werden, wobei darauf zu achten ist, dass die Messtemperatur unter 35 °C liegt. Vorteilhaft ist es, wenn die Dichtemesseinrichtung in vorhandene Messeinrichtungssysteme für den Nickelgehalt und den pH- Wert integriert ist.
Die Elektrolyte können als Nickelbasissalz Nickelsulfat oder Nickelacetat oder jedwede Kombination dieser Salze enthalten. Dabei können metallische oder nichtmetallische Stabilisatorsysteme eingesetzt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, dass in der Regel keine zu entsorgenden Elektrolyte mehr anfallen, da das Volumen, das ausgeschleust wird, nach der Aufbereitung wieder zugeführt wird. Die abgetrennten Salze können direkt ohne Abwasserbehandlung in kommunale Abwassersysteme abgeführt werden, da es sich dabei nicht um Schadstoffe nach dem Chemikaliengesetz handelt.
Im Gegensatz zum Stand der Technik gemäß WO 2007/088008 A2 wird das ausgeschleuste Volumen regelmäßig mittels einer 2-stufigen Elektrodialyse aufbereitet und den Elektrolyten wieder zugefügt. In der Regel werden 1 - 2 % des Elektrolytvolumens im leicht erwärmten Zustand (< 35 °C) der Elektrodialyse zugeführt und ca. 70 % dieses Volumens werden aufbereitet dem Elektrolyt wieder zugefuhrt. Da bei der Elektrodialy- se neben den zu entfernenden Bestandteilen der Natriumsalze des Orthophosphits und des Sulfats auch Komplexbildner entfernt werden, sind Ergänzerlösungen einzusetzen, die dieses berücksichtigen.
Im 3-Schichtbetrieb kann ohne Stillstandzeiten gearbeitet werden und kontinuierlich 120 Stunden/ Woche ohne Unterbrechung gearbeitet werden. Zusammenfassend ist her- vorzuheben, dass eine Einrichtung zur Steuerung und zum konstant halten eines gleichmäßigen, kontinuierlichen Arbeitspunktes in Chemisch Nickelelektrolyten besonders vorteilhaft ist, wobei die Chemisch Nickelelektrolyte wenigstens eine Komponente ent- halten können, deren Konzentration sich ändern kann. Der im Beispiel genannte Durch- satz 20 g Ni/L = 10 MTO entspricht je nach Beschichtungsprozess einer spezifischen Dichte. Diese wird mittels einer Dichtesteuerung und Ausschleusung von Volumen konstant gehalten. Das ausgeschleuste Volumen wird bei Temperaturen über 35 °C mit- tels Elektrodialyse aufbereitet und dem Beschichtungsprozess wieder zugefuhrt. Hierfür wird ein Ausschleuss-/Zugabebehälter (15) verwendet. Der Nickelgehalt wird mittels einer entsprechenden analytischen Steuerung in den entsprechenden Sollwertbereichen gehalten. Der Durchsatz wird am optimalen Punkt von 10 MTO = im Beispiel 20 g Ni/L gehalten. Der optimale Bereich liegt bei 20 - 25 g Ni/L. Höhere > 25 g Ni/L liegende Schaltpunkte reduzieren bei gleichen Parametern die Abscheidegeschwindigkeit und die Wirtschaftlichkeit der Prozesse. Die abwassertechnische Behandlung von Chemisch Nickelelektrolyten stellt sich daher einfacher dar. Es werden mit der Elektrodialyse kei- ne Gefahrstoffe abgetrennt und daher entfallen die ortsüblichen hohen externen und internen Behandlungskosten.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Beschichtung von Substratoberflächen mit einer metallischen oder oxydischen Schicht in einem Beschichtungsbad (2), wobei das Beschichtungsbad (2) wenigstens eine Komponente aufweist, deren Konzentration sich im Laufe des Beschichtungsprozesses ändert und welche infolge dessen zur Erhaltung der Qualität des Beschichtungsbades (2) in Abhängigkeit von der Dichte der Zusammensetzung im Beschichtungsbad (2) ergänzt oder entnommen wird, wobei mindestens ein Teil des dem Beschichtungsbad (2) entnommen Volumens mit einer Elektrodialyse aufbereitet und dem Beschichtungsbad (2) wieder zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das entnommene Volumen einem Pufferbehälter (14) zugeführt wird und aus diesem für die Elektrodialyse entnommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodialyse zwischen zwei Großpackmitteln, wie insbesondere zwischen zwei IBC (1 1 , 12), durchgeführt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das entnommene Volumen nach der Elektrodialyse in einen Zugabebe- hälter (15) gegeben wird und von dort dem Beschichtungsbad (2) zugegeben wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung des entnommen Volumens von der Entnahme bis zur Zuführung in Abhängigkeit von der Dichte gesteuert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen ein Elektrolyt ist, dessen Konzentration im Beschich- tungsbad (2) auf einem Nickelgehalt zwischen 1,0 und 2,8 und vorzugsweise 1 ,5 und 2,5 g/l gehalten wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt bei etwa 20 g/l Durchsatz gehalten wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen in der Elektrodialyse bei Temperaturen unter 35 °C und vorzugsweise zwischen 20 °C und 30 °C aufbereitet wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen im Beschichtungsbad bei Temperaturen zwischen 80 °C und 100 °C und vorzugsweise bei etwa 90 °C bis 95 °C gehalten wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in eine ersten Verfahrensschritt mehr als 0,1 %, vorzugsweise mehr als 0,5 % und besonders bevorzugt zwischen 1 % und 2 % des Volumens des Be- schichtungsbades in den Pufferbehälter überfuhrt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zweiten Verfahrensschritt ein dem in den Pufferbehälter überführten Volumen entsprechendes Volumen an der Komponente, deren Konzentration sich im Laufe des Beschichtungsprozesses ändert, dem Beschichtungsbad zugeführt wird.
1 1. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Puf erbehälter überführte Volumen mit der Elektrodialyse aufbereitet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aufbereitete Volumen während der Aufbereitung einem Zugabebehälter zugeführt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dritten Verfahrensschritt nochmals mehr als 0,1 %, vorzugsweise mehr als 0,5 % und besonders bevorzugt zwischen 1 % und 2 % des Volumens des Beschichtungsbades in den Pufferbehälter überführt wird und ein dem in den Pufferbehälter überfuhrten Volumen entsprechendes Volumen an der Kompo- nente, deren Konzentration sich im Laufe des Beschichtungsprozesses ändert, als mit der Elektrodialyse aufbereitete Komponente dem Beschichtungsbad zu- gefuhrt wird.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 2 % des Volumens in der Elektrodialyse aufbereitet und dem Beschichtungsbad (2) wieder zu geführt wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Beschichtungsbad (2) entnommene Volumen mit der Elektrodialyse so aufbereitet wird, dass der nicht wiederverwendete Rest einen Restnickelgehalt von unter 0,2 g Ni/l und bevorzugt unter 0,1 g Ni/l aufweist.
16. Vorrichtung (1) mit einem Beschichtungsbad (2), einer Dichtemesseinrichtung (3) zur Bestimmung der Dichte im Beschichtungsbad (2), einer Entnahmeeinrichtung (4) zur Entnahme eines Volumens aus dem Beschichtungsbad (2), ei- ner Zugabeeinrichtung (9) zur Zugabe des Volumens zum Beschichtungsbad (2), einer Steuemng (13), um die Entnahmeeinrichtung (4) und die Zugabeeinrichtung (9) in Abhängigkeit von der Dichte zu steuern und einer Elektrodialyseein- richtung (10) zur Aufbereitung mindestens eines Teils des entnommenen Volumens, wobei die Steuemng (13) mit der Elektrodialyseeinrichtung (10) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahmeeinrichtung (4) einen Pufferbehälter (14) und die Zugabeeinrichtung (9) einen Zugabebehälter (15) aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugabebehälter (15) im Entnahmebehälter (4) angeordnet ist.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004020698A1 (en) * 2002-08-28 2004-03-11 Atotech Deutschland Gmbh Device and method for regenerating an electroless metal plating bath
WO2004101866A2 (de) * 2003-05-12 2004-11-25 Blasberg Werra Chemie Gmbh Verfahren und vorrichtungen zur verlängerung der nutzungsdauer einer prozesslösung für die chemisch-reduktive metallbeschichtung
WO2007088008A2 (de) 2006-02-02 2007-08-09 Enthone Inc. Verfahren und vorrichtung zur beschichtung von substratoberflächen

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4137377A1 (de) * 1991-11-13 1993-05-19 Jatzke Rudolf Fa Verfahren, mittel und vorrichtung zum elektrodialytischen regenerieren des elektrolyten eines galvanischen bades oder dergl.
DE102004002778C5 (de) * 2004-01-20 2017-04-20 Enthone Inc. Verfahren zur Regenerierung von Metallisierungsbädern
ES2714824T3 (es) * 2009-07-03 2019-05-30 Macdermid Enthone Inc Electrolito que comprende beta-aminoácidos y método para la deposición de una capa de metal

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004020698A1 (en) * 2002-08-28 2004-03-11 Atotech Deutschland Gmbh Device and method for regenerating an electroless metal plating bath
WO2004101866A2 (de) * 2003-05-12 2004-11-25 Blasberg Werra Chemie Gmbh Verfahren und vorrichtungen zur verlängerung der nutzungsdauer einer prozesslösung für die chemisch-reduktive metallbeschichtung
WO2007088008A2 (de) 2006-02-02 2007-08-09 Enthone Inc. Verfahren und vorrichtung zur beschichtung von substratoberflächen

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANONYMOUS: "Read The Latest News and Project Information | Nipro Limited", 8 February 2018 (2018-02-08), XP055649624, Retrieved from the Internet <URL:https://www.niproltd.co.uk/news.html> [retrieved on 20191205] *

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