DE117054C

DE117054C -

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Publication number: DE117054C
Application number: DE1899117054D
Authority: DE
Filing date: 1899-11-14
Anticipated expiration: 1919-11-15

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die üblichen Methoden, Nickel aus wässerigen Lösungen seiner Salze elektrolytisch abzuscheiden, erlauben bekanntlich nicht, Niederschläge von mehr als etwa Y₁₀₀ mm Dicke herzustellen, da bei längerer Fortsetzung der Vernickelung die gebildete Schicht in dünnen Schuppen abblättert. Dieser Uebelstand kann durch Anwendung eines erhitzten Elektrolyten vermieden werden, wie dies seit lange in der Praxis bekannt war und angewendet wurde und auch neuerdings durch die Versuche von Förster bestätigt und veröffentlicht worden ist. Eine so hergestellte dickere Nickelplatte zeigt indessen im Gegensatz zum .Walznickel des Handels eine krystallinische Structur, ist sehr spröde und brüchig, besonders nach dem Glühen, und eignet sich daher nicht zur directen Verarbeitung oder technischen Verwerthung, ohne dafs dieselbe vorher umgeschmolzen wird.

Das vorliegende Verfahren bezweckt, Elektrolytnickel in beliebig dicken Schichten so herzustellen, dafs das gewonnene Product bezüglich seiner mechanischen Eigenschaften, Zähigkeit, Festigkeit und Dehnbarkeit durchaus dem Walznickel gleichwerthig ist, dafs demnach der sonst nothwendige Procefs des Umschmelzens, Walzens etc. in Fortfall kommen kann. Zu diesem Zweck wird eine beliebige Nickelsalzlösung, welche sich ihrer Zusammensetzung nach zur elektrolytischen Abscheidung des Nickels eignet, mit einem Zusatz einer starken Mineralsäure versehen, und zwar einer solchen, welche durch den Strom nicht in ihrer chemischen Zusammensetzung verändert wird. Ein solcher Säurezusatz ist bereits bekannt, er macht aber im Allgemeinen das Nickelbad unbrauchbar, da er ein sofortiges Abblättern des abgeschiedenen Metalles bewirkt. Wenn man aber vorher den Elektrolyten erhitzt und ihn auf einer Temperatur von über 30⁰C. hält, so gelingt es, das Ablösen des Nickelniederschlages zu verhindern und ein absolut zähes, biegsames und dehnbares Nickel von homogener, nicht krystallinischer Structur in jeder beliebigen Dicke abzuscheiden.

Das Neue des Verfahrens besteht also darin, dafs das Bad gleichzeitig erwärmt und sauer erhalten wird.

Die geeignetsten Säuren zur Hervorbringung dieser Wirkung sind Ueberchlorsäure, Ueberbromsäure und Schwefelsäure. Die relative Menge des zweckmäfsig anzuwendenden Zusatzes richtet sich nach der Temperatur und Concentration des Bades, ferner auch nach der gewünschten Härte des Niederschlages; dieselbe schwankt etwa zwischen 2 und 20 pCt. derjenigen Säuremenge, welche in dem gleichen Volumen der Einfachnormallösung enthalten ist.

Nicht geeignet zum Procefs sind alle diejenigen Säuren, welche durch den Strom chemisch verändert werden und deren Zersetzungsproducte den Niederschlag secundär durch chemische Wirkung unbrauchbar machen,

Claims

also besonders Salpetersäure, die Halogensäuren und alle organischen Säuren.

Die Ausführung des Processes begegnet insofern einer Schwierigkeit, als bei der hohen Temperatur des Bades die Acidität der Lösung sich bald vermindert, wenn man nicht zu sehr kleinen Anoden oder unlöslichen Hülfsan.oden seine Zuflucht nimmt. Beide Mittel haben vor allem den Nachtheil, einen Energieverlust infolge der erforderlich werdenden höheren Badspannung zu verursachen. Die Schwierigkeit läfst sich ganz oder zum gröfsten Theil vermeiden, sofern man der Elektrolytflüssigkeit eine hochconcentrirte Lösung eines Leitsalzes beimischt, welches aus den oben genannten Säuren und einem Leichtmetall gebildet ist. Bei Auswahl dieses Leitsalzes ist ebenfalls Bedingung, dafs es bei regelrechtem Verlauf des elektrolytischen Processes keine chemische Veränderung erleidet. Wenig zweckmäfsig sind daher z. B. Verbindungen von Schwefelsäure mit Kalium oder Natrium, da während der Elektrolyse sich im Bade die verschiedenen möglichen Verbindungsstufen dieser Salze bilden und rückbilden, so dafs einerseits eine laufende Controle über die jeweilige chemische Zusammensetzung des Bades unmöglich ist, andererseits auch ein ständiger Energieverlust durch diesen Kreisprocefs auftritt. Besonders geeignet haben sich dagegen die Magnesiumsalze erwiesen, welche auch bei Anwendung relativ grofser Anodenflächen die Aufrechthaltung einer gleichmäfsigen Acidität des Bades ohne Zuführung neuer Säure oder dergl. ermöglichen.

Um z. B.. nach dem beschriebenen Verfahren ein Nickelcliche herzustellen, welches bekanntlich vor den gebräuchlichen Kupfercliches den Vorzug gröfserer Härte und Haltbarkeit besitzt, kann man eine Lösung von Nickelsulfat und Magnesiumsulfat anwenden.

Die Temperatur der Lösung wird wegen der mit der Erwärmung steigenden Leitfähigkeit möglichst hoch, go bis ioo°C. gewählt, sofern die Form, auf welcher das Metall niedergeschlagen werden soll, hierdurch nicht verändert wird. Bei Formen aus leicht schmelzbaren Stoffen verbietet sich naturgemäfs diese Erwärmung, und genügt dann zur Erreichung der gleichen Wirkung auf den Niederschlag eine Temperatur von 30 bis 40⁰C. Die Concentration der Lösung ist auf die Beschaffenheit des Niederschlages nicht von wesentlichem Einflufs. Man kann sich also auch hier durch die Rücksicht auf möglichste Verminderung des Badwiderstandes leiten lassen und z. B. bei 90⁰C. auf ι 1 Wasser 800 g Nickelsulfat und 800 g Magnesiumsulfat anwenden.

Die zweckmäfsige Acidität der Lösung ist in erster Linie abhängig von der Stromdichte. Die Wirkung der freien Säure zeigt sich nämlich zunächst in dem Auftreten einer lebhaften Wasserstoffentwickelung an der Kathode. Wird die Stromdichte bei hoher Acidität zu stark genommen, so kann die Gasentwickelung so stürmisch werden, dafs die rein mechanische Wirkung derselben dem Niederschlag nachtheilig wird. Man wählt daher zweckmäfsig bei grofser Acidität die Stromdichte etwas schwächer. Im Uebrigen läfst sich der Strom ohne Schaden für den Niederschlag wesentlich stärker als sonst bei der Vernickelung anwenden, nämlich bis 10 bis 20 Amperes pro qdcm, wobei natürlich eine entsprechend lebhafte Bewegung des Elektrolyten behufs guter Durchmischung erforderlich ist.

Das Verfahren läfst sich ganz ähnlich wie für Nickel auch für verwandte Metalle, z. B.Kobalt, anwenden. Ebenso ist es ohne Schwierigkeiten möglich, gleichzeitig mit dem Nickel noch andere Metalle, wie Kupfer und Zink, mit abzuscheiden und so Neusilber auf galvanischem Wege herzustellen, welches ebenfalls durchaus zäh und biegsam ist. Zu diesem Zweck wird die Lösung unter Berücksichtigung der oben angegebenen Gesichtspunkte aus einem Gemisch von Salzen dieser Metalle hergestellt. Als Anode wendet man entweder Neusilberplatten oder Streifen der in Betracht kommenden Metalle an, denen man einzeln den Strom in solcher Stärke zuführt, wie dies für die constante Zusammensetzung des Bades erforderlich ist.

Schliefslich eignet sich das Verfahren noch zur elektrolytischen Gewinnung des Nickels (oder verwandter Metalle) aus Erzen bezw. Nickelstein, in Verbindung mit einem der bekannten elektrometallurgischen Processe. Zu diesem Zweck wird die nickelhaltige Lösung angesäuert, erhitzt und dann elektrolysirt. Dabei ist ohne Belang, ob der Nickelstein direkt als Anode dient, oder ob die Lösung auf chemischem Wege hergestellt und zwischen unlöslichen Elektroden elektrolysirt wird. In jedem Falle dient das Verfahren dazu, die physikalischen Eigenschaften des gewonnenen Elektrolytnickels wesentlich zu verbessern. Besonders beachtenswert!! ist aufserdem der Umstand, dafs das Ansäuern allein, zumal mit Schwefelsäure, manchmal schon eine chemische Reinigung der Lösung herbeiführt. Vielfach enthält Elektrolytnickel Blei, so dafs es selbst nach dem Umschmelzen für viele Zwecke unbrauchbar ist. Freie Schwefelsäure fällt das Blei schon in der Lösung aus, verhindert also die Abscheidung desselben an der Kathode und verbessert daher das Elektrolytnickel auch in dieser Beziehung.

Patenτ-Ansprüche:

i. Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von zähem, walzfähigem Nickel oder ver-

wandten Metallen, sowie den Legirungen dieser Metalle, dadurch gekennzeichnet, dafs der Elektrolyt, dessen Temperatur über 30⁰C. beträgt, durch Zusatz einer starken, durch den Strom chemisch nicht veränderlichen Mineralsäure sauer gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafs dem Elektrolyten eine hochconcentrirte Lösung eines durch den Strom nicht veränderlichen Leichtmetallsalzes hinzugefügt wird, zum Zweck, die Aufrechterhaltung einer gleichmäfsigen Acidität ohne Zufügung neuer Säure zu erleichtern.

Anwendung des beschriebenen Verfahrens in Verbindung mit bekannten Verfahren zur elektrolytischen Gewinnung von Nickel oder verwandten Metallen aus Erzen.