Verfahren zum Erzeugen festhaftender, porenfreier, hammerbarer Nickelschichten auf Eisen und Stahl. Sehwervernicklung auf Eisen und Stahl, das heisst Vernicklung in dicken., duktilen Schichten bot. bisher wegen mangelhafter Haftbarkeit und Neigung der Nickelschich ten zum Aufplatzen und Abblättern Sehwie- rigkeiten.
Um zu praktischen brauchbaren Ergeb nissen zu gelangen, genügt es nicht, an sich brauchbare Vorbehandlungen und an sich be kannte, zweekdienliehe Nickelbäder anzu wenden.
Das Problem kann nur gelöst werden durch genaue Lenkung der Eisenlösungs- und der Eisenniederscblagsverhältnisse, die sich bei den Vorbereitung s- und den Ver- nicklungsvorgängen folgen. 'Natürlich müs sen ausserdem die parallellaufenden Wasser stofabseheidungsvorgänge ebenfalls berück sichtigt werden.
Eine Haftung der Vernicklungsschicht am Grundmetall, die festigkeitstechnisch einer Verschweissung ebenbürtig ist, kann nur auf einer Oberfläche erreicht werden, an der unmittelbar vor dem elektrolytischen Nickel niederschlag anodische Eisenauflösung statt fand.
Bei Anwendung dieser Art Vorberei tung bringt aber das Vernicklungsgut trotz Abspülens an seiner Oberfläche haftend so viel Eisensalze ins Vernicklungsbad, dass die Abscheidungsverhältnisse des Eisens für die erste Ternicklungsphase unmittelbar nach dem Einbringen ins Bad von besonderer Wichtigkeit sind.
Die Anwendung einer anodischen Beizung in Schwefelsäure, die bei genügend hoher Stromdichte eine homogene, verhältnismässig nur geringe Eisenauflösung und ausserdem ein Reinspülen der Oberfläche durch die Sauerstoffentwicklung und eine Beladung der Oberfläche mit diesem Gas ergibt, ist die gegebene Grundmassnahme für Schwerver- nicklung. Um aber den weiteren, mit der Eisen- und Wasserstoffabscheidung in Zu sammenhang stehenden Verhältnissen Rech- nung zu tragen,
muss diese Vorbereitung von einer Vernicklung nach ganz bestimmten Ge sichtspunkten gefolgt sein. Bäder normaler Zusammensetzung, bestehend aus Nickelsalz, Leitsalz und beispielsweise Borsäure als Puffersäure, geben ohne Hilfsmassnahmen, wie beispielsweise Zusatz von Wasserstoff superoxyd, unsaubere, poröse Schichten. Diese Massnahme ist übrigens kostspielig und unzuverlässig.
Alle als Zusätze für Nickelbäder mög lichen Chemikalien sind in dem diesbezüg lichen Schrifttum wohl schon zu finden, aber erst die Erkenntnis der erwähnten Zusam menhänge, insbesondere :der Nachwirkung der Vorbehandlungsweise durch anofdische Rei zung auf die Vorgänge im Vernicklungsbad, liess die zweckdienliche Gesamtheit der Mass nahmen finden.
Die Zusätze müssen, um Porenfreiheit zu erreichen, die Ausscheidungen von Eisen hydrogyd im Vernicklungsbad, insbesondere an den Kathoden verhindern, weiter ist es aber auch erwünscht, .dafür zu sorgen, dass das Bad trotz einer unvermeidlichen Anrei cherung an Eisen nicht zu rasch untaugliche Nickelniederschläge liefert.
Wenn nun die erste Forderung beispiels weise von Zitratbädern schon gut erfüllt wird, so haben diese aber den Nachteil, dass sie auf Anreicherung an Eisen sehr emp findlich sind.
Bei Verwendung von Tartratbädern da gegen ergab sich die überraschende Wirkung, dass Nickelschichten aus im übrigen bezüg lich pH und Temperatur gleich gehaltenen Bädern erst bei 4 % Eisen diejenige Eisen gehaltsgrenze erreichen, bei welcher die Schicht beginnt die Duktilität zu verlieren, während bei entsprechenden Zitratbädern diese Grenze schon bei 0,4% Fe erreicht wird.
Da sowohl für Zitrat, als auch für Tar- tratbäder die bekannte Massnahme des Ab- kochens und Alkalischmachens der Bäder zum Zwecke des Ausscheidens des schäd lichen -Eisens versagt, :so ist :
diese Eigenschaft der Tartratbäder in Verbindung mit der anodischen Vorpassivierung ausserordentlich wichtig, Erfindungsgemäss besteht .das Verfahren zum Erzeugen festhaftender, porenfreier, hämmerbarer Nickelschichten auf Eisen und Stahl darin,
dass einer eisenlösenden anodisch passivierenden Vorbehandlung in Schwefel säure nach kurzem Spülen in Wasser unmit telbar ein Vernickeln folgt in einem Bad aus Nickelsalz, Leitsalz und Puffersäure, das als besonderen Zusatz mindesten,; ein weinsaures Salz enthält; insbesondere hat sich das Seignette-Salz, Kalium-Natrium-Tartrat, als zweckdienlich erwiesen. Als Puffersäure kann beispielsweise Borsäure verwendet wer den.
Process for producing firmly adhering, pore-free, hammerable nickel layers on iron and steel. Visual nickel plating on iron and steel, that is, nickel plating in thick, ductile layers. hitherto due to poor adhesion and the tendency of the nickel layers to burst and flake off.
In order to achieve practical, useful results, it is not sufficient to apply pretreatments that are useful per se and known, dual-use nickel baths.
The problem can only be solved by precise control of the iron solution and iron deposition ratios which follow each other during the preparation and the nickel plating processes. 'Of course, the hydrogen separation processes running in parallel must also be taken into account.
An adhesion of the nickel-plated layer to the base metal, which is equivalent to a weld in terms of strength, can only be achieved on a surface on which anodic iron dissolution took place immediately before the electrolytic nickel deposit.
When using this type of preparation, however, the nickel-plated material brings so much iron salts into the nickel-plating bath, despite being rinsed off, that the deposition conditions of the iron are of particular importance for the first nickel-plating phase immediately after being brought into the bath.
The application of an anodic pickling in sulfuric acid, which with a sufficiently high current density results in a homogeneous, relatively low iron dissolution and also a rinsing of the surface through the development of oxygen and a loading of the surface with this gas, is the given basic measure for heavy nickel plating. However, in order to take into account the other conditions associated with the separation of iron and hydrogen,
This preparation must be followed by nickel plating according to very specific criteria. Baths of normal composition, consisting of nickel salt, conductive salt and, for example, boric acid as buffer acid, give unclean, porous layers without additional measures, such as the addition of hydrogen superoxide. Incidentally, this measure is costly and unreliable.
All possible chemicals as additives for nickel baths can already be found in the relevant literature, but only the knowledge of the connections mentioned, in particular: the after-effect of the pretreatment method through anodic irritation on the processes in the nickel bath, left the appropriate totality of the measure find took.
In order to achieve freedom from pores, the additives must prevent the precipitation of iron hydrogyd in the nickel-plating bath, especially on the cathodes, but it is also desirable to ensure that the bath does not precipitate nickel deposits that are too quickly unsuitable, despite an inevitable enrichment of iron supplies.
If the first requirement, for example, is already well met by citrate baths, these have the disadvantage that they are very sensitive to iron build-up.
When using tartrate baths, on the other hand, there was the surprising effect that nickel layers from baths that were otherwise kept the same with regard to pH and temperature only reached the iron content limit at 4% iron at which the layer begins to lose ductility, while with corresponding citrate baths this Limit is already reached at 0.4% Fe.
Since the well-known measure of boiling and making the baths alkaline for the purpose of excreting the harmful iron fails for both citrate and tartrate baths, the following applies:
This property of the tartrate baths in connection with the anodic pre-passivation is extremely important. According to the invention, the method for producing firmly adhering, pore-free, malleable nickel layers on iron and steel consists in
that an iron-dissolving anodic passivating pretreatment in sulfuric acid, after a short rinse in water, is immediately followed by nickel-plating in a bath of nickel salt, conductive salt and buffer acid, which is at least a special additive; contains a tartaric salt; In particular, the Seignette salt, potassium sodium tartrate, has proven useful. Boric acid, for example, can be used as the buffer acid.