DE1207182B

DE1207182B - Bad und Verfahren zum chemischen Glaenzen von Cadmiumoberflaechen

Info

Publication number: DE1207182B
Application number: DEC26543A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Phillip Bellinger; Eugene Gerald Chapdelaine
Original assignee: Conversion Chemical Corp
Current assignee: Conversion Chemical Corp
Priority date: 1961-03-21
Filing date: 1962-03-21
Publication date: 1965-12-16
Also published as: GB952255A; US3072516A; USRE26130E

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

C23f

Deutsche Kl.: 48 dl-3/04

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

C26543VIb/48dl
21. März 1962
16. Dezember 1965

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bad zum chemischen Glänzen von Cadmiumoberflächen, welches aus einer salpetersäurehaltigen, wäßrigen Lösung besteht. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Glänzverfahren unter Verwendung dieses Bades.

Der Ausdruck »Cadmiumoberflächen«, wie er hier gebraucht wird, bezieht sich auf Oberflächen von Gegenständen aus Cadmium und Cadmiumlegierungen und anderen metallischen Gegenständen, welche einen Überzug von Cadmium, beispielsweise durch Galvanisieren erzeugt, aufweisen.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Bad und Verfahren zum chemischen Glänzen von Cadmiumoberflächen zu schaffen, welches schnell und relativ unkritisch ist, während größere Einheitlichkeit des Arbeitens und im Aussehen der behandelten Oberfläche ermöglicht wird.

Ferner soll mit der vorliegenden Erfindung ein Bad und Verfahren zum Glänzen von Cadmiumoberflächen durch eine einfache, einstufige Behandlung geschaffen werden, welches für die Cadmiumoberflächen einen gemäßigten Korrosionsschutz und einen Schutz gegen Anlaufen bietet.

Außerdem bezweckt die Erfindung die Schaffung eines Bades und Verfahrens zum Glänzen von Cadmiumoberflächen, bei welchem das Abspülen des Werkstückes nach der Einwirkung des Glänzbades relativ unkritisch ist, während ansprechende, einheitlich geglänzte Werkstücke mit minimalem Ausschuß entstehen.

Die vorstehenden Ziele werden erreicht durch ein Bad zum chemischen Glänzen von Cadmiumoberflächen, welches aus einer salpetersäurehaltigen, wäßrigen Lösung besteht und sich dadurch kennzeichnet, daß es außer Nitrationen 3wertige Chromionen, ferner Fluoridionen oder die Kombination von Fluoridion und Sulfation enthält und einen pH-Wert von etwa 1,0 bis 3,5 besitzt. Vorzugsweise beträgt der pH-Wert 1,5 bis 2,0 für kurze Tauchungen bis zu 10 Sekunden und 1,8 bis 3,5 für Tauchungen bis zu 1 Minute oder länger. Das Verfahren zum Glänzen von Cadmiumoberflächen unter Verwendung des erfindungsgemäßen Glänzbades kennzeichnet sich dadurch, daß man das Bad bei einer Temperatur zwischen etwa 7 und 66° C verwendet.

Es wurde gefunden, daß 6wertige Chromionen auf die Cadmiumoberflächen eine Mattierungswirkung ausüben, so daß die Anwesenheit 6wertigen Chroms zu vermeiden ist. In Bädern mit einem pH-Wert von etwa 1,0 bis 2,0 stellt eine Konzentration der Größenordnung 0,02 g/Liter 6wertigen Chroms die obere Bad und Verfahren zum chemischen Glänzen
von Cadmiumoberflächen

Anmelder:

Conversion Chemical Corporation, Rockville,

Conn. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Chem. Dr. W. Koch

und Dr.-Ing. R. Glawe, Patentanwälte,

München 22, Liebherrstr. 20

Als Erfinder benannt:

Kenneth Phillip Bellinger, Ellington, Conn.;
Eugene Gerald Chapdelaine, Hazardville, Conn. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 21. März 1961 (97 164)

zulässige Grenze dar. Bei Bädern mit höherem pH-Wert der Größenordnung 2,0 bis 3,5 kann eine größere Konzentration an 6wertigem Chrom zugelassen werden, wenn auch die Menge noch relativ gering und weniger als 0,3 g/Liter ist. Das Bad selbst ist hinsichtlich des 3wertigen Chroms nicht oxydierend, so daß nur Verunreinigungen in den Komponenten oder solche Verunreinigungen in Betracht gezogen zu werden brauchen, welche auf den Werkstücken mit in das Bad getragen werden. Die erfindungsgemäßen Bäder sind also im wesentlichen frei von 6wertigen Chromionen.
Im allgemeinen soll das Bad 3wertige Chromionen im Bereich von 0,08 bis 1,0 g/Liter, Nitrationen im Bereich von etwa 0,1 bis 18,0 g/Liter und Fluoridionen oder kombinierte Fluorid- und Sulfationen im Bereich von 0,4 bis 5,2 g/Liter enthalten.

Die erfindungsgemäßen Lösungen enthalten vorzugsweise sowohl Sulfat- als auch Fluoridionen, weil gefunden wurde, daß Lösungen, welche beide Ionen enthalten, der Cadmiumoberfläche einen merklichen Schutz gegen Korrosion durch Dämpfe und Feuchtigkeit verleihen. Im allgemeinen sollte die Fluoridionenkonzentration in solchen Lösungen etwa ein Drittel derjenigen des Sulfations betragen und im Bereich von etwa 0,1 bis 1,2 g/Liter und die SuIfat-

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ionenkonzentration bei etwa 0,25 bis 4,0 g/Liter liegen.

Es wurde auch gefunden, daß die anfängliche Anwesenheit von Zink und/oder Cadmiumionen im Bad wünschenswert ist, um die Wirkung des Bades auf die Cadmiumoberfläche zu steuern und um einheitlichen Glanz zu schaffen. Diese Metallionen werden vorzugsweise in Form von Sulfat zugesetzt, während durch die Salpetersäure der gewünschte pH-Wert geschaffen und die Einführung unwesentlicher Ionen begrenzt wird. Wenn solche Ionen einverleibt werden, so sollten sie im allgemeinen in der Menge von etwa 0,1 bis 3,0 g/Liter anwesend sein.

Das erfindungsgemäße Bad wird für optimales Arbeiten vorzugsweise bei Temperaturen der Umgebung in der Größenordnung von etwa 15 bis 32° C gebraucht. Jedoch können, je nach Badkonzentration und Behandlungsdauer Temperaturen von etwa 7 bis 66^C C angewendet werden. Je stärker das Bad verdünnt ist, um so höher ist im allgemeinen die Temperatur, welche zur Schaffung einer befriedigenden Behandlungszeit und Glanzwirkung angewendet werden kann.

Die Behandlungszeit ändert sich mit der Temperatur, dem pH-Wert und der Badkonzentration. Im allgemeinen variiert die Eintauchdauer zwischen etwa 2 Sekunden und 10 Minuten in Abhängigkeit von diesen drei Faktoren. Die optimale Behandlungszeit für eine gegebene Badkonzentration, Temperatur und einen gegebenen pH-Wert wird am besten durch visuelle Beobachtung eines Probewerkstückes bestimmt. Im allgemeinen erfordern die bevorzugten erfindungsgemäßen Bäder, welche bei Umgebungstemperaturen arbeiten, eine Eintauchdauer von nur etwa 5 bis 45 Sekunden.

Nach dem Eintauchen in das erfindungsgemäße Bad werden die Cadmiumwerkstücke in kaltem Wasser und dann für das Trocknen in heißem Wasser gespült.

Die bevorzugten Bäder enthalten etwa 0,2 bis 0,3 g/Liter 3wertige Chromionen, 3,75 bis 5,0 g/Liter Nitrationen, 0,2 bis 0,4 gaiter Fluoridionen und 0,75 bis 1,5 g/Liter Sulfationen, wobei das Bad einen pH-Wert von etwa 1,5 bis 2,0 aufweist, und im wesentlichen frei von öwertigen Chromionen ist. Zur Steuerung und für eine optimale Glänzwirkung zu Anfang des Gebrauchs sind zusätzlich 0,5 bis 1,0 g/Liter Zink- oder Cadmiumionen wünschenswert. Eine solche Badzusammensetzung bringt einen sehr erwünschten Glanz und einen gemäßigten Schutz der Cadmiumoberfläche bei umgebenden Temperaturen und 5 bis 45 Sekunden Eintauchdauer hervor.

Im allgemeinen wird das Bad durch Zusatz von Salpetersäure und geeigneten Salzen der verschiedenen anderen Ionen zu Wasser bereitet. Die Einführung unnötiger Ionen wird zweckmäßig vermieden, weil hierdurch eine Beeinträchtigung hervorgerufen werden kann.

Wegen des Säuregrades und der Korrosionseigenschaft der erfindungsgemäßen Bäder sollen zur Vermeidung von Verunreinigung geeignete Behälter verwendet werden, wie starres Polyvinylchlorid, mit Polyvinylchlorid oder harzgebundenen Glasfasern oder Polyäthylen ausgekleideter Stahl.

Von Zeit zu Zeit ist das Bad durch Zusatz der einzelnen Komponenten so aufzufrischen, wie die Konzentration durch Austragen und Reaktion vermindert wird. Dies kann im allgemeinen durch visuelle Beobachtung des geringeren Glanzes der Werkstücke bestimmt werden. Zweckmäßig wird im allgemeinen ein Zusatz von der Hälfte der ursprüngliehen Bereitungsmengen verwendet, wenn eine solche visuelle Verminderung beobachtet wird. Natürlich soll dabei der pH-Wert innerhalb der angegebenen Grenzen gehalten werden. Analytisch kann das Bad mit 1 η-Natronlauge titriert werden, ίο wobei man Phenolphthalein als Indikator verwendet. Es seien nunmehr einige Beispiele angegeben, nach welchen mit Cadmium überzogene Werkstücke behandelt werden.

Beispiel 1

Es wird ein Cadmiumglänzbad bereitet, indem man zu Wasser Salpetersäure (42° Baume) und ein Salzgemisch aus 7,12 Gewichtsprozent saurem Natriumfluorid, 21,25 Gewichtsprozent Chromfluorid und 71,63 Gewichtsprozent Zinksulfat hinzusetzt. Die Salpetersäure und das Salzgemisch werden im Verhältnis von 1,9 Liter bzw. 0,91 kg je 379 Liter Wasser zugesetzt. Das sich ergebende Bad besitzt einen pH-Wert von etwa 1,8 und wird bei einer Temperatur von etwa 23,9° C gehalten.

Testplatten aus Stahl, welche mit Cadmium bis zu einer Dicke von etwa 0,00508 mm plattiert sind und die Maße 38,1 X 31,75 mm aufweisen, werden in das Bad 10 Sekunden lang eingetaucht, 3 Sekunden in heißem Wasser (82,2° C) gespült und luftgetrocknet. Es wurde beobachtet, daß die behandelten Platten eine glänzende Oberflächenbeschaffenheit von einheitlichem Glanz aufweisen und viel glänzender als unbehandelte Kontrollplattenproben sind.

Zur Messung des Schutzes, welcher durch die Behandlung gewährt wird, werden Proben einem Feuchtigkeitstest unterworfen, bei welchem sie 100°/oiger Feuchtigkeit bei einer Temperatur von 37,8° C 48 Stunden lang ausgesetzt werden. Am Ende dieser Einwirkung ist kein Fleckigwerden oder die Bildung dunkler Stellen ersichtlich, was für einen gemäßigten Schutz bezeichnend ist, welcher durch die erfindungsgemäße Behandlung geliefert wird.

Beispiel 2

Gemäß Beispiel 1 wird ein Bad zubereitet und bei einer Temperatur von etwa 26,7° C gehalten. Testproben, welche denen im Beispiel 1 benutzten ähnlich sind, werden etwa 8 Sekunden in das Bad eingetaucht, in kaltem, dann in heißem Wasser gespült und an der Luft getrocknet. Die sich ergebenden Platten besitzen einen einheitlichen Glanz, welcher viel stärker ist als eine unbehandelte Kontrollplatte.

Einer der Tests, welcher in der Industrie zur Bewertung des Schutzes angewandt wird, besteht darin, daß man einen Tropfen einer l,0gewichtsprozentigen Bleiacetatlösung auf den behandelten Teil aufbringt und die Zeit bestimmt, in welcher die Stelle schwarz wird. Eine unbehandelte Probe wird sofort schwarz. Wenn behandelte Platten getestet werden, so wird die Stelle in etwa 5 bis 10 Sekunden grau und es folgt ein Dunkeln bis zur vollständigen Schwärze am Ende von etwa 50 bis 60 Sekunden. Es ist zu sehen, daß die Behandlung zusätzlich zu hohem Glanz der Cadmiumoberfläche einen mäßigen Schutz verliehen hat.

Claims

Patentansprüche:

1. Bad zum chemischen Glänzen von Cadmiumoberflächen, welches aus einer salpetersäurehaltigen, wäßrigen Lösung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß es außer Nitrarionen 3wertige Chromionen, ferner Fluoridionen oder die Kombination von Houndion und Sulfation enthält, und einen pH-Wert von etwa 1,0 bis 3,5 besitzt.

2. Glänzbad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich noch Zink- und/ oder Cadmiumionen, insbesondere in einer Menge von 0,5 bis 1,0 g/Liter, enthält und im wesentlichen frei von öwertigen Chromionen ist.

3. Glänzbad nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen 0,1 bis 18,0 g/Liter, insbesondere 3,75 bis 5,0 g/Liter Nitrationen, 0,08 bis 1,0 g/Liter, insbesondere 0,2 bis 0,3 g/Liter 3wertige Chromionen, und 0,4 bis 5,2 g/Liter Fluorid- oder die Kombination von Fluorid- und Sulfationen, insbesondere 0,1 bis 0,4 g/Liter Fluoridionen und 0,75 bis 1,5 g/Liter Sulfationen enthält und weniger als etwa 0,3 g/Liter, insbesondere weniger als etwa 0,02 g/Liter owertige Chromionen aufweist.

4. Glänzbad nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es 0,25 bis 4,0 g/Liter Sulfationen und 0,1 bis 1,2 g/Liter Fluoridionen enthält, wobei die Fluoridionenkonzentration etwa ein Drittel der Sulfationenkonzentration beträgt.

5. Glänzbad nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ίο gekennzeichnet, daß es einen pH-Wert von etwa 1,5 bis 2,0 aufweist.

6. Verfahren zum Glänzen von Cadmiumoberflächen unter Verwendung des Glänzbades nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Bad bei einer Temperatur zwischen etwa 7 und 66° C verwendet.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gegenstand mit Cadmiumoberfläche 5 bis 45 Sekunden in das bei Raumtemperatur gehaltene Bad eintaucht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 357 887.