DE1446254C - Verfahren zur chemischen Vernickelung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur chemischen acetatpuff er eingestellt wird. Die bei der Abscheidung Nickelabscheidung auf katalytisch wirkenden Ober- des Nickels nach der JQleichurig ,
flächen. Zur kappenlosen Kontaktierung von Schicht- ■....-'\r-''j

widerständen ist es notwendig, sie an den beiden Ni⁺+ + H₂PO₂- + H₂O -+ Ni + H₂PO₃- + 2 H⁺

Stirnflächen-mit einer lötfähigen, festhaftenden Kon- 5

taktschicht zu versehen, wobei als Kontaktschicht ins- produzierten Wasserstoffionen werden durch den besondere eine Nickelschicht in Frage kommt. In be- Puffer weitgehend abgefangen, so daß der pH-Wert kannter Weise werden derartige Nickelkontakte durch des Bades anfangs ziemlich konstant bleibt, was für thermische Zersetzung von Nickeltetracarbonyl her- die Güte der Nickelschicht sehr wesentlich ist; wenn gestellt. Dieses Verfahren weist jedoch den großen io jedoch bei fortschreitender Nickelabscheidung doch Nachteil auf, daß wegen der extremen Giftigkeit des ein Sinken des pH-Wertes zu beobachten ist, kann Carbonyls außerordentliche Sicherheitsvorkehrungen der ursprüngliche pH-Wert von 9,5 bis 10, vorzugsnotwendig sind, so daß bei Anlagen größerer Kapazi- weise 9,8, durch Zugabe einiger cm³ Ammoniak tat überaus hohe Kosten entstehen. wiederhergestellt werden. Dadurch werden die Vor-

Weiter ist neben dem galvanischen das chemische 15 teile erzielt, daß gerade auf Kohleschichten besonders Vernickeln mit Hilfe wäßriger Lösungen bekannt gute Nickelabscheidungen erreicht werden.
Diese Verfahren weisen jedoch bisher mehrere Nach- Es werden Nickelschichten erzielt, die sich beiteile auf. Die Losungen unterliegen einem un- spielsweise mit normalem Weichlot ausgezeichnet bekontrollierbaren und oft spontanen Zerfall; meist loten lassen und eine so gute Haftfestigkeit auf den sind sie nur kurze Zeit haltbar. Wenn die Vernicke- 20 Kohleschichten aufweisen, daß die Zugfestigkeiten lung bei höheren Temperaturen, beispielsweise zwi- der Lötstellen größer sind als sie in den entsprechenschen 90 und 100° C, erfolgt, zersetzen sie sich schon den Prüfvorschriften gefordert werden. Die Nickelnach einigen Stunden. Außerdem erzeugen sie auf schichten sind ungemein fest verankert und so dicht, Kohleschichten nur schlecht haftende und unzu- daß sie schönen Metallglanz zeigen. Außerdem ist sammenhängende Nickelschichten, die sich nur 25 j_n gewissen Grenzen eine Regenerierung des Verschwer und unvollkommen beloten lassen; meist nickelungsbades möglich.

werden nach diesen bekannten Verfahren überhaupt Ein Absinken des pH-Wertes ist bei Verwendung

keine Nickelüberzüge auf Kohleschichten abge- des angegebenen Puffers sehr leicht durch Farbschieden, vergleich zu erkennen. Das Bad mit dem günstigen

Es ist auch schon ein Verfahren zum chemischen 30 pH-Wert hat die blaue Farbe des Nickel-Ammin-Vernickeln von porösen Kunststoffen und dichten Komplexes, ein allmähliches Übergeben in den Geweben bekanntgeworden. Hierbei muß mit hohem grünen Farbton der Nickelionen zeigt das Absinken Druck und hoher Temperatur gearbeitet werden. des pH-Wertes an. Außerdem hat der Ammoniak-Auch ist bei diesem Verfahren der pH-Wert zu Ammoniumcitrat-Puffer den Vorteil, daß bei der niedrig, um auf Kohle- oder Metalloxidschichten fest- 35 Einstellung des pH-Wertes mit Ammoniak keine gehaftende Nickelüberzüge zu erreichen. naue Dosierung notwendig ist, wie es im Gegensatz

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzu- dazu etwa bei der Verwendung des Natriumcitratgeben, das es erlaubt, auf vorzugsweise Kohle- und puffers erforderlich ist. Bei der Verwendung von Metalloxidschichten festhaftende, lötbare Nickel- Ammoniumchlorid, das als Pufferzusatz für Verüberzüge chemisch niederzuschlagen. 40 nickelungsbäder bekannt ist, wurden matte Nickel-

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zur ehe- schichten erhalten. Als weiterer .Vorteil des in der mischen Nickelabscheidung auf katalytische Ober- Erfindung vorgeschlagenen Vernickelungsbades ist flächen durch wäßrige Lösungen, die pro Liter zu nennen, daß die Bildung von Ausschuß ausge

schlossen ist. Wenn unvollkommen oder ungleich-

0,05 bis 0,15 Mol NiSO₄ · 6 H₂O bzw. NiCl₂ · 6 H₂O, 45 mäßig vernickelte Flächen auftreten, ist es ohne 0,1 bis0,5MolNaH„PO,H₂O, weiteres möglich, die Körper nach erneuter Akti-

- . - vierung ein zweites Mal oder öfter in das Vernicke-

0,05 bis 0,1 Mol Natriumsuccinat lungsbad einzutauchen, was bei den bekannten Ver

fahren nicht zum Ziele führt. Das Vernickeln mit

sowie Citronensäure als Komplexbildner und eine 50 dem Bad nach dem Vorschlag der Erfindung wird Puffersubstanz enthalten, erfindungsgemäß für die zweckmäßig bei etwa 75° C vorgenommen. Das Bad chemische Abscheidung von Nickelschichten auf die ist bei dieser Temperatur ohne besondere Vorsichtszuvor aktivierten Kontaktflächen von Kohle- oder maßnahmen über mehrere Monate vollkommen Metalloxidschichtwiderständen der pH-Wert der Lq- stabil. Durch die. teilweise mögliche Regenerierung sung durch 0,5 bis 3,0 Mol pro Liter durch Ammoniak 55 des Vernickelungsbades sind eine Materialersparnis auf 9,5 bis 10 eingestellt wird, daß die Citronen- und außerdem etwa gleichbleibende Zeiten für die Säurekonzentration 0,1 bis 0,3 Mol pro Liter Lösung Vernickelung zu erreichen, was für einen automatisch beträgt und daß das Bad auf etwa 75° C erwärmt arbeitenden Betrieb der Vernickelungsanlage Vorauswird. Setzung ist. Die teilweise Regenerierung geschieht da-

Durch den Ammoniak wird der pH-Wert auf 9,5 60 durch, daß dem Bad nach einer bestimmten Zeit bis 10 eingestellt; er liegt stark im Alkalischen. Durch neues Natriumhypophosphit und eine gewisse Menge die hohe Konzentration dient die Citronensäure als Nickelsalz zugeführt werden. Das ist jedoch nur in Komplexbildner und zur Pufferung. Das Verhältnis bestimmten Grenzen zweckmäßig, denn wenn eine Nickelionen zu Citrationen beträgt gemäß der Er- gewisse Ionenkonzentration des Bades durch die bei findung etwa 1:2. Zur Aktivierung der Kohleschicht 65 der Reaktion gebildeten Nebenprodukte überschritten wird eine 0,1 bis 0,2%ige Palladiumchloridlösung wird, ändert sich die Vernickelungszeit in unzulässivom pH-Wert 3 bis 5, vorzugsweise 4,2 bis 4,8, ver- gem Maße, so daß es zweckmäßig ist, ein neu anwendet, wobei der pH-Wert durch einen Natrium- gesetztes Vernickelungsbad zu verwenden. Die besten

Erfolge wurden mit einem Bad folgender Zusammensetzung erzielt:

0,09 Mol NiSO₄ · 6 H₂O (oder NiCl₂ · 6 H₂O),

0,21 Mol NaH₂PO₂ · H₂O,

0,18 Mol C₆H₈O₇ · H₂O (Citronensäure),

0,06 Mol Na₂C₄H₆O₄ · 6 H₂O (Natriumsuccinat) und

1,5 Mol Ammoniak

jeweils pro 1 Liter Badlösung.

Nähere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.

Zuerst werden die zu vernickelnden Gegenstände, beispielsweise Kohleschichtwiderstände, gereinigt und gleichzeitig entfettet, wobei kaltes Trichloräthylen verwendet wird. Die Aktivierung erfolgt durch jeweils kurzes Eintauchen (etwa 10 Sekunden) in das vorgeschlagene Palladiumchloridbad und darauf in 10-bis 15°/oige Natriumhypophosphitlösung, wobei die Widerstandskörper etwa in Silikongummiformen stecken, die die Körper dort abdecken, wo sich keine Aktivierungsschicht und Nickelschicht niederschlagen soll. Durch die Natriumhypophosphitlösung wird das Palladiumchlorid auf dem Widerstandskörper zu feinstverteiltem Palladium reduziert, das die Reduktion des Nickelsalzes zu Nickel katalytisch einleitet. Nach dem Aktivieren werden die Widerstandskörper kurz in Wasser getaucht, um die überschüssigen Palladiumkeime zu entfernen, die zur Zerstörung des Vernickelungsbades führen wurden. Danach erfolgt das Abscheiden der Nickelschicht. Die Widerstandskörper in den Silikongummiformen werden hierfür längstens etwa 10 Minuten in das vorgeschlagene Nickelbad, das auf etwa 75° C erwärmt wurde, eingehängt. Es wurde festgestellt, daß bei höherem pH-Wert des Vernickelungsbades (etwa 10) für eine dichte Nickelabscheidung auch eine dichtere Palladiumkeimschicht notwendig ist als bei einem pH-Wert von etwa 9,5, so daß ein pH-Wert von 9,5 bis 9,8 am günstigsten ist.

Das Einsetzen der Nickelabscheidung ist an der leichten Gasentwicklung an den Abscheidungsflächen gut zu erkennen. Durch eine Nebenreaktion bilden sich aus Hypophosphit einerseits Phosphit und Phosphat und andererseits Phosphor, der als geringer Legierungszusatz in die Nickelschicht eingeht. Die Belotung der nach diesem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Nickelschichten erfolgt einwandfrei, z. B. durch eutektisches Zinnlot. Lötet man z. B. Drähte an, so erhält man Lötstellen, deren Zerreißfestigkeiten größer sind als die der Drähte (bei einem Kupferdraht mit etwa 0,8 mm Durchmesser etwa 12,8 kp), wenn bei Vollkörpern die Lotkappen die Körperenden umschließen bzw. bei zentrisch gebohrten Körpern auch das Loch völlig vernickelt und belotet wurde.

Außer Kohleschichtwiderständen lassen sich nach dem vorliegenden Verfahren auch Metalloxidwiderstände, beispielsweise in der Mikromodultechnik, ausgezeichnet vernickeln und beloten.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur chemischen Nickelabscheidung auf katalytisch wirkende Oberflächen durch wäßrige Lösungen, die pro Liter

0,05 bis 0,15 Mol NiSO₄ · 6 H₂O bzw. NiCI₂ · 6 H₂O, 0,1 bis 0,5 Mol NaH₂PO₂-H₂O,
0,05 bis 0,1 Mol Natriumsuccinat

sowie Citronensäure als Komplexbildner und eine Puffersubstanz enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß zur chemischen Abscheidung von Nickelschichten auf die zuvor aktivierten Kontaktflächen von Kohle- oder Metalloxidschichtwiderständen der pH-Wert der Lösung durch 0,5 bis 3,0 Mol pro Liter Ammoniak auf 9,5 bis 10 eingestellt wird, daß die Citronensäurekonzentration 0,1 bis 0,3 Mol pro Liter Lösung beträgt und daß das Bad auf etwa 75° C erwärmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Badlösung mit folgenden Konzentrationen der Bestandteile pro Liter wäßriger Lösung:

0,09 Mol NiSO₄ · 6 H₂O (oder NiCl₂ · 6 H₂O),

0,21 Mol NaH₂PO₂ · H₂O,

0,18 Mol C₆H₈O₇ · H₂O (Citronensäure),

0,06 Mol Na₂C₄H₄O₄ · 6 H₂O (Natriumsuccinat)

und

1,5 Mol Ammoniak.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, das der pH-Wert der Vernickelungslösung auf 9,8 gehalten wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aktivierung der Kohleschichten eine 0,1- bis O,2°/oige Palladiumchloridlösung vom pH-Wert 3 bis 5, vorzugsweise 4,2 bis 4,8, verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der Palladiumchloridlösung durch einen an sich bekannten Puffer in den angegebenen Grenzen gehalten wird.