DE2908846A1 - Galvanisches chrombad - Google Patents
Galvanisches chrombadInfo
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Description
KRAUS & WEISERT-
PATENTANWÄLTE
DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMiKER · DR.-ING, ANNEKATE WEISERT DIPL.-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE
IRMGARDSTRASSE 15 · D-BOOO MÜNCHEN 71 · TELEFON 089/797077-797078 · TELEX O5-212156 kpatd
TELEGRAMM KRAUSPATENT
-3-
2106 WK/li
YISSUM RESEARCH AND DEVELOPMENT COMPANY OF THE HEBREW UNIVERSITY
Cf JERUSALEM, Jerusalem (Israel)
Galvanisches Chrombad
909837/0781
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur galvanischen Abscheidung sowohl von harten als auch gewünschtenfalis von glänzenden galvanischen
Chromüberzügen bei hoher Stromle-istung. Die Erfindung betrifft
auch Bäder für die Durchführung eines solchen galvanischen Verfahrens.
.Das galvanische Bad enthält als Hauptbestandteil Chromtrioxid,das
in Kombination mit den richtigen Mengen von Fluor oder seinen Ionen und/oder Jod oder seinen Ionen gegebenenfalls mit einer kleinen
Menge von Sulfationen verwendet wird.
Die Galvanisierung verschiedener Metalle mit Chrom wird in der Technik weit angewendet. Man unterscheidet zwei unterschiedliche
Typen von galvanisch abgeschiedenen Chromüberzügen, nämlich
ä) Glanzchrom, das einen dekorativen und antikorrodierend wirkenden
galvanischen Überzug darstellt, und
b) Hartchrom, das als verschleißbeständige Schicht wirkt, die die Gebrauchszeit von vielen wichtigen Maschinenteilen erhöht.
Während die DicKe von Glanzchrom kaum über 1 μπι hinausgeht, können
galvanische Überzüge von Hartchrom eine Dicke in der Gegend von bis zu einigen 100 μπι und manchmal sogar von einigen Millimetern
haben. Die Hartgalvanisierung mittels Chrom wird manchmal
verwendet, um verschlissene Maschinenteile, beispielsweise Teile von Schiffsmotoren und andere, wieder herzustellen.
Das Bad, das weiter unten als herkömmliches Bad bezeichnet wird, baut sich prinzipiell auf dem Bad der US-PS 1 581 188 (1926) und/
oder der GB-PS 237 288 .(1925) mit Einschluß weiterer Verbesserungen auf. Im herkömmlichen Chrombad ist der Hauptbestandteil Chromtrioxid,
das im allgemeinen in Kombination mit Schwefelsäure, die als Katalysator wirkt, verwendet wird. Das herkömmliche galvanische
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Verchromungsverfahren hat bestimmte attraktive Merkmale, wie z.B.
ein stabiles Bad, das leicht betrieben werden kann. Die Qualität des abgeschiedenen Chroms ist im allgemeinen sowohl im Fall von
Glanzchrom- als auch Hartchromüberzügen, die jedoch durch zwei verschiedene Versionen des herkömmlichen'Verfahrens erhalten werden
, hoch.
Der Hauptnachteil des herkömmlichen Verfahrens besteht in seiner sehr niedrigen Gesamtleistung. Die Katodenstromleistung unter
technischen Bedingungen geht kaum über etwa 13-15% hinaus, während sie unter Laborbedingungen bis zu etwa 20-25% betragen kann.
Somit werden nur etwa 12-25% der verbrauchten elektrischen Energie tatsächlich für die Abscheidung des Chrommetalls verwendet,während
der Rest der Energie vergeudet wird. Dies führt auch zu erheblbhen
Zeitverschwendungen. So kann z.B. bei einer typischen Stromdichte von etwa 40 A/dm2 eine Dicke von etwa 20-25 μια bei dem herkömmlichen
Verfahren während etwa 1 Std. erhalten werden. Für eine Schicht mit einer Dicke von etwa 500 μΐη benötigt man daher bei
dem herkömmlichen Verfahren etwa 20-25 Std.
Neben dem herkömmlichen Bad, das derzeit in der Industrie sehr viel verwendet wird, werden auch einige Alternativbäder verwendet.
Unter diesen ist das bekannteste das "Chrombad mit selbstregulierender Geschwindigkeit", das im Jahr 1950 von Stareck,
Parsal und Mahls'tedt (Proc. Amer. Electroplat. Soc, Vol. 37,
S. 31) beschrieben worden ist. Dieses Verfahren ermöglicht es, eine Katodenstromleistung von bis zu 22-24% zu erhalten, welche
zwar höher ist als bei dem herkömmlichen Verfahren, jedoch immer noch ziemlich niedrig ist. Darüber hinaus hat dieses Verfahren
zusätzliche Nachteile und die Aufrechterhaltung von stabilen Eigenschaften der galvanischen Chromüberzüge während dieses Verfahrens
ist unter technischen Bedingungen schwierig.
In der Literatur ist berichtet worden, daß bestimmte Ionen, z.B.
— — - 2-
F , Cl , SiFg etc., anstelle von SO. als Katalysatoren verwendet
werden können. Hinsichtlich dieser anderen Katalysatoren gibt es noch keine angemessenen Berichte (mit Ausnahme von F und SiFg)
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bezüglich des Effekts dieser Ionen auf die Leistung dieses Verfahrens
und die Eigenschaften des so erhaltenen galvanischen Chromüberzugs. Es kann gesagt werden, daß bislang noch kein Er-
2-satz für SO. gefunden worden ist.
Es wurden auch schon bestimmte galvanische Chrombäder beschrieben, in denen als Hauptbestandteil 3-wertiges Chrom anstelle von
6-wertigem Chrom verwendet wird.
In bestimmten Fällen enthielten diese Bäder neben 3-wertigem
Chrom auch Chlor und mehrere andere Additive (vgl. z.B. US-PSen 3 706 636, 3 706 638 und 3 706 642), wobei die Verwendung von
Carbonsäure und Glykolsäure zusammen mit Chlor (in 3-wertigen
Chrombädern) beschrieben wird. Diese Bäder sind sehr kompliziert und sie haben in der Praxis keine Vorteile gegenüber den herkömm-
liehen Bädern.
Es sind auch schon Cl enthaltende Bäder vorgeschlagen worden, in denen ein nichtwässriges Lösungsmittel, wie z.B. Dimethylformamid,
verwendet wird (vgl. z.B. J. Matulis u.a. Lit. SSR Mokslu Akad. DaRb. B1972(4)34-40). Die Verwendung von nichtwässrigen Lösungsmitteln
macht dieses Verfahren aber in der Praxis für breite industrielle Anwendungszwecke ungeeignet. Dazu kommt noch, daß die
Leistung dieses Verfahrens immer noch niedrig ist (etwa 30%). /
Es sind weiterhin auch schon Bäder beschrieben worden, die auf der Grundlage von Chromchlorid (in dem Chrom 3-wertig ist) aufgebaut
sind, die jedoch kein oder fast kein 6-wertiges Chrom enthalten (vgl. z.B.GB-PA 25984/73).
Neben CrCl- enthält das Bad NaCl, H3BO^ und Dimethylformamid.
Dieses Bad ist kompliziert und hat darüber hinaus keine erheblichen Vorteile im Vergleich zu dem herkömmlichen Bad.
Auch die Bäder, die sich auf der Verwendung von F aufbauen, können
in keiner Weise mit dem herkömmlichen Bad konkurrieren.
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Es gibt auch Arbeiten, die eine Verschlechterung von galvanischen
Chrombädern aufgrund des Vorliegens von Chlor beschreiben.Die entsprechenden
Untersuchungen wurden jedoch bei Betriebsbedingungen vorgenommen, die für diejenigen irrelevant sind, welche die Herstellung
von Chromüberzügen mit guter Qualität gewährleisten,wie nachstehend gezeigt werden wird.
Es sind auch bestimmte weitere "exotische" Bäder für die galvanische
Verchromung vorgeschlagen worden, in denen beispielsweise Perchlorate und pulsierende Ströme etc. angewendet werden.
Es ist jedoch noch kein Bad aufgefunden worden, das als Ersatz für das herkömmliche Bad angesehen werden kann, d.h. das die Herstellung
von galvanischen Chromüberzügen mit guter Qualität bei gleichzeitiger Erhöhung der StromTeistung des Verfahrens gewährleistet
und das bei technischen Bedingungen leicht betrieben werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Verfahren zur galvanischen Verchromung zur Verfügung zu stellen, bei dem
die Nachteile der bekannten Verfahren überwunden worden sind und durch das eine erhebliche Verbesserung der Stromleistung des Verfahrens
erhalten werden kann.
Durch die Erfindung wird ein erheblich verbessertes Verfahren zur galvanischen Verchromung zur Verfügung gestellt, das durch eine
erheblich verbesserte Stromleistung charakterisiert ist, welche bei bestimmten Bedingungen Werte, die so hoch wie etwa 70% oder
sogar höher sind, erreicht.
Aufgrund von möglichen Wechselwirkungen der verschiedenen Bestandteile
der galvanischen Bäder ist die exakte Zusammensetzung nicht bekannt.
Im folgenden sollen Chlor oder seine Ionen als "Cl" bezeichnet werden,
während Chloridionen ungeachtet ihrer exakten Natur als Cl"
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bezeichnet werden sollen. Im folgenden werden Jod oder seine Ionen
als J bezeichnet, während Jodidionen ungeachtet ihrer exakten Natur als J be:
zeichnet.
zeichnet.
2—
als J bezeichnet werden sollen. Sulfationen werden als SO4 be-
Durch die Erfindung werden neue galvanische Chrombäder zur Verfugung
gestellt, die aus Chromtrioxid in Kombination mit richtigen Mengen von entweder Cl oder J oder von Cl + J hergestellt worden
sind.
Es werden vier Typen von galvanischen Bädern unterschieden:
a) Ein galvanisches Bad, hergestellt aus Chromtrioxid als Hauptbestandteil,
und Cl als zweite Komponente, das als "Chromispel A" bezeichnet wird;
b) ein galvanisches Bad, hergestellt aus Chromtrioxid als Hauptbestandteil,
und J AJod.und/oder Jodid) als zweite Komponente,
das als "Chromispel .J" bezeichnet wird);
c) ein galvanisches Bad, das Chromtrioxid als Hauptbestandteil und Cl + J als weitere Komponenten enthält und das als "Chromispel-CJ"
bezeichnet wird;
d) galvanische' Bäder, wie oben definiert, die auch eine kleine Menge von Sulfationen enthalten (in der Gegend von etwa 0,5
bis etwa 2 Gew.%).
Es wurde gefunden, daß Chromispel-C- und Chromispel-J-Bäder, wie
oben definiert, eine erhebliche Verbesserung der Stromleistung beim galvanischen Verchromen ergeben, wobei gleichzeitig die erforderliche
Qualität des galvanisch abgeschiedenen Chroms beibehalten wird und eine Qualität des galvanisch abgeschiedenen Chroms
gewährleistet wird, die sogar über diejenige hinausgeht, die bei dem herkömmlichen Verfahren erhalten wird.
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Die Komponenten Cl und/oder J können in den galvanischen Bädern entweder in Form von freiem Cl oder/und J oder/und in Form von
Säuren, wie HCl, HJ, HJO, HJO3, HJO4, HJO2,oder/und in Form von
Salzen, wie KCl, KJ, NaCl, KJO3, NaJ, MgCl3, CrCl3 und dgl.,
oder/und in Form von Lösungen von Cl in Wasser oder/und von J in Alkoholen, wie Äthanol, Methanol, Butanol und dgl., oder
in jeder beliebigen anderen geeigneten Form verwendet werden. Ändere Säuren, die Chlorid und/oder Jodid enthalten, können
gleichfalls als Quelle für Cl -oder J -Ionen verwendet werden. Das Jod kann auch als ClJ-Verbindung, wie JCl3, JCl, zugeführt
werden.
Nachfolgend werden die verschiedenen galvanischen Bäder durch die Bestandteile, die zur Herstellung dieser Bäder verwendet
werden, definiert. Aufgrund einer möglichen Wechselwirkung der verschiedenen Bestandteile ist die exakte Zusammensetzung der
Bäder nicht bekannt. Die angegebenen Verhältnisse sind diejenigen der Komponenten, die eingeführt werden, um die Bäder zu
bilden.
Der Gehalt an Chromtrioxid in dem galvanischen Bad liegt im Bereich
von 100 bis 1600 g/l und vorzugsweise im Bereich von 500 bis 1000 g/l»
Es kann gesagt werden, daß diese drei Typen von Bädern unter Verwendung
eines herkömmlichen Bades als Anfangsmedium hergestellt werden können, zu dem die richtigen Mengen entweder von Cl oder
J oder von Cl und J zugesetzt werden, während die Konzentration von CrO3 zweckmäßigerweise erhöht wird. Die Zugabe von entweder
Cl oder J oder von Cl und J zu dem herkömmlichen Bad unter gleichzeitiger Erhöhung der Konzentration von CrO3 bewirkt in
allen Fällen eine erhebliche Erhöhung der Stromleistung, wie in den nachstehend angegebenen Beispielen gezeigt werden wird. Die
gleichzeitige Zugabe von Cl und J bringt eine größere Erhöhung der Stromleistung mit sich, als die Zugabe von nur Cl oder von
nur J. Was die Qualität des galvanischen Chromüberzugs angeht, so hängt diese von den Betriebsbedingungen ab. Im allgemeinen
liegen für jede Kombination von Konzentrationen von CrO3, Cl und/
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oder J Betrxebsbedxngungen vor, die eine Beibehaltung der zufriedenstellenden
Qualität der galvanischen Chromüberzüge im Vergleich zu dein herkömmlichen Bad gewährleisten.
Für ein Chromispel-C-Bad, das als zweite*Komponente {neben CrCU)
Cl enthält, wird das Gewichtsverhältnis von CrCU zu Cl vorteilhafterweise
im Bereich von 7:1 bis 330:1 und vorzugsweise 20:1 bis 250:1 gehalten.
Für ein Chromispel-J-Bad, das als zweite Komponente (neben CrO-.)
J enthält, wird das Gewichtsverhältnis von CrO3 zu J vorteilhafterweise
im Bereich von 10:1 bis 100:1 und vorzugsweise 20:1 bis 45:1 gehalten.
Für Chromispel-Cl-Bäder, die neben CrO3 sowohl Cl als auch J als
weitere Komponenten enthalten, wird das Gewichtsverhältnis von CrO3 zu Cl vorteilhafterweise im Bereich von 10:1 bis 330:1 gehalten,
während das Gewichtsverhältnis von CrO3 zu J gleichzeitig
vorteilhafterweise im Bereich von 10:1 bis 330:1 gehalten wird. In diesem Chromispel-Cl-Bad wird gleichzeitig das Gewichtsverhältnis von Cl zu J vorteilhafterweise im Bereich von 1:7 bis
10:1 gehalten.
Unter den drei Typen der genannten Chromispel-Bäder hat das
ehromispel-CJr-Bad, das sowohl Cl als auch J (neben CrO3) enthält,
die vorteilhaftesten Merkmale, wie nachstehend gezeigt werden wird.
Diese galvanischen Bäder werden nachstehend als Sulfato-Chloro~/
Sulfato-Jodo- bzw.SuIfato-Chloro-Jodo-Bäder bezeichnet.
Es wurde gefunden, daß auch Sulfato-Chloro-, Sulfato-Jodo- und
SuIfato-Chloro-Jodo-Bäder, wie oben definiert, zu einer erheblichen
Verbesserung der Stromleistung bei der galvanischen Verchromung führen, wobei gleichzeitig die erforderliche Qualität
des galvanisch abgeschiedenen Chroms beibehalten wird und in bestimmten Fällen eine Qualität des galvanisch abgeschiedenen Chroms
gewährleistet wird, die sogar über diejenige hinausgeht, die beim herkömmlichen Verfahren erhalten wird.
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Bei den Sulfato-Chloro-Bädern, wie oben definiert, kann das Ge-
2—
Wichtsverhältnis von SO- zu CrO- im Bereich von 0,01 bis 0,02
gehalten werden. Gleichzeitig wird das Gewichtsverhältnis CrO^
zu Cl vorteilhafterweise im Bereich von 100:2 bis 100:10 gehalten,
ι
Bei den Sulfato-Jodo-Bädern, wie oben definiert, kann das Ge-
2 —
Wichtsverhältnis von SO zu CrO im Bereich von 0,01 bis 0,Oi gehalten werden. Gleichzeitig wird vorteilhafterweise das Gewichtsverl
Wichtsverhältnis von SO zu CrO im Bereich von 0,01 bis 0,Oi gehalten werden. Gleichzeitig wird vorteilhafterweise das Gewichtsverl
gehalten.
2 —
Wichtsverhältnis von SO zu CrO im Bereich von 0,01 bis 0,02
izeitig wire
Wichtsverhältnis von CrO3 zu J im Bereich von 100:1 bis 100:5
Wichtsverhältnis von CrO3 zu J im Bereich von 100:1 bis 100:5
Bei Sulfato-Chloro-Jodo-Bädern, wie oben definiert, kann das Ge-
2—
Wichtsverhältnis von SO4 zu CrO- im Bereich von 1:100 bis 2:100
gehalten werden. Gleichzeitig wird vorteilhafterweise das Gewichtsverhältnis
von CrO3 zu Cl im Bereich von 100:2 bis 100:10 gehalten, und das Gewichtsverhältnis von CrO3 zu J wird vorteilhafterweise
im Bereich von 100:2 bis 100:5 gehalten.
Zusammenfassend kann hinsichtlich SuIfato-Chloro-, Sulfato-Jodo-
und Sulfato-Chloro-Jodo-Bädern festgestellt werden, daß diese drei Badtypen unter Verwendung eines herkömmlichen Bades als Anfangsmedium
hergestellt werden können. Zu diesem werden die richtigen Mengen entweder von Cl oder J oder sowohl von Cl als auch J
zugesetzt, während die Konzentration von CrO- vorteilhafterweise erhöht wird. Die Zugabe zu herkömmlichen Bädern von entweder Cl
oder J oder sowohl von Cl als auch von J unter gleichzeitiger Erhöhung der Konzentration von CrO3 bewirkt in allen Fällen eine erhebliche
Erhöhung der Stromleistung, wie in den Beispielen gezeigt werden wird. Die gleichzeitige Zugabe von Cl und J bringt eine
größere Erhöhung der Stromleistung mit sch als nur diejenige von Cl allein oder von J allein. Was die Qualität des galvanisch abgeschiedenen
Chromüberzugs anbelangt, so hängt sie von den Betriebsbedingungen ab. Im allgemeinen liegen für jede Kombination
2_
der Konzentrationen von CrO3, SO. , Cl und/oder J Betriebsbedingungen
vor, die eine Beibehaltung der zufriedenstellenden Qualität der Chromüberzüge im Vergleich zu dem herkömmlichen Bad gewährleisten.
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Es ist einer der Hauptvorteile der vorliegenden Erfindung, daß bei Verwendung der erfindungsgemäßen galvanischen Bäder es möglich
ist, eine erheblich verbesserte Stromleistung zu erhalten. Es wurde gefunden, daß Stromleistungen von mehr als 30% und in
manchen Fällen so hoch wie etwa 70% und sogar noch höher erhalten werden können. Es werden Abscheidungen mit guter Qualität
erhalten.
Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert.
In den Beispielen sind die Zahlenwerte ungefähre Werte. In den meisten Fällen wurde eine Anzahl von Versuchen durchgeführt,die
ungefähr die gleichen Ergebnisse ergaben. Die Zahlenwerte sind die durchschnittlichen Werte, die bei diesen Versuchen erhalten
wurden.
A. Galvanische Chromispel-C-Bäder
Es wurde ein galvanisches Bad verwendet, das 740 g/l CrO3 und
ml/1 HCl (32%ige Lösung) enthielt (das Gewichtsverhältnis von CrO3:Cl betrug 20,4). Die Galvanisierung wurde bei 200C und bei
40 A/dm2 durchgeführt. Die Stromleistung betrug 72%. Die Härte war 1200 (Vicker Diamantskala, Last 200 g).
Die Abscheidungen mit einer Dicke von etwa 60 pm waren zwar matt,
jedoch sehr glatt.
Es wurde ein galvanisches Bad verwendet, das 750 g/l CrO3 und 67
g/l CrCl3 enthielt. Die Stromdichte war 36 A/dm2 und die Temperatur
45°C. Die erreichte Stromleistung betrug 55%. Die Härte war 700 (VDS) . Die Abscheidung mit einer Dicke von etwa 50 \im war
matt, jedoch glatt.
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INSPECTED
Es wurde ein galvanisches Bad verwendet, das 800 g/l CrO _ und 80
ml/1 HCl C32%) enthielt. Die Galvanisierung wurde bei 210C und
53 A/dm2 durchgeführt. Die Stromleistung' war 76% und die Härte
des galvanischen Chromüberzugs 700 (VDS).
Es wurde ein galvanisches Bad verwendet, das 800 g/l CrO-, und
63 g/l NaCl enthielt. Die Galvanisierung wurde bei 230C und 37,4
A/dm2 durchgeführt. Die Stromleistung betrug 70%.
Es wurde ein galvanisches Bad verwendet, das 1000g Chromtrioxid/1,
100 ml HCl (32%)/l enthielt. Die Galvanisierung wurde bei 210C und
einer Stromdichte von 15,8 A/dm2 durchgeführt. Die Stromleistung
betrug 78,4% und die VDS-Härte betrug 960. Die Abscheidung mit einer
Dicke von etwa 120 μΐη war matt, jedoch glatt.
Es wurde ein galvanisches Bad verwendet, das 922 g/l Chromtrioxid und 90 ml (32%ige Lösung) HCl enthielt. Die Galvanisierung wurde
bei 190C und einer Stromdichte von 39 A/dm2 durchgeführt. Die Stromdichte
betrug 72,2% und die Härte der Chromabscheidung betrug (VDS) . Die Abscheidung mit einer Dicke von etwa 130 μΐη war halbglänzend und hochglatt.
Chromispel-C-Bäder, hergestellt aus nur CrO., und Cl, ergaben beste
Stromleistungen bei einer Temperatur von etwa 200C. Bei höheren
Temperaturen verminderte sich die Stromleistung allmählich. Auch die Härte der Abscheidungen verminderte sich. Die Galvanisierung
aus diesem Typ von Chromispel-Bad ist daher bei Temperaturen von nicht mehr als etwa 22-240C zufriedenstellend.
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Bei dem Chromispel-C-Bad ist die Stromdichte kein kritischer Parameter.
Es wurde gefunden, daß die Galvanisierung bei Stromdichten,
die von 6 A/dm2 bis 120 A/dm2 variierten, keine erheblichen Unterschiede
der Leistungen ergaben. Im gesamten Bereich blieben die Galvanisierungsleistungen oberhalb 60%. Dies ist ein weiterer wichtiger
Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die optimalen Ergebnisse mit Chromispel-C-Bädern sind mit ziemlich
konzentrierten galvanischen Bädern (750-1000 g/l CrO-,) erzielbar.
Die günstigsten Bedingungen scheinen ein Gewichtsverhältnis CrCU :Cl von etwa 20:1 bis 30:1, eine Temperatur von etwa 18-300C und eine
Stromdichte von etwa 15-50 A/dm2 zu sein.
B. Galvanische Chromispel-J-Bäder
Beispiel 7
Es wurde ein galvanisches Bad verwendet, das 700 g/l Chromtrioxid und 25 g/l Jod enthält. Letzteres wurde in Form von 57% HJ zugeführt.
Die Stromdichte war 36 A/dm2 und die Temperatur 24°C. Die
erhaltene Katodenstromleistung war etwa 60%. Die Chromabscheidungen waren (auf einem matten Substrat) halbglänzend. Die Härte war
900 (VDS).
Bei einem Chrpmi'spel-J-Bad, das nur J als zweite Komponente enthält,
war die erhaltene Leistung geringfügig niedriger als bei einem Cl enthaltenden Bad, obgleich immer noch erheblich höher
als bei dem herkömmlichen Verfahren und höher als bei Sulfato-Chloro-, Sulfato-Jodo- und Sulfato-Chloro-Jodo-Bädern. Die besten
Ergebnisse wurden mit diesem Badtyp bei Temperaturen von etwa 24-500C, die höher als bei dem Cl enthaltenden Bad sind,
erhalten. Die Oberfläche der galvanischen Chromüberzuge war üblicherweise
glatter als im Fall des Chromispel-C-Bades und sie besaß einen bestimmten Glanzgrad. Das Chromispel-J-Bad gewährleistet
in der Regel eine höhere Härte der Abscheidung als das Chromispel-C-Bad.
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Ein galvanisches Bad wurde aus 830 g/l CrO3 +10 g/l HJO3 hergestellt.
Die Stromdichte betrug etwa 40 A/dm2 und die Temperatur
etwa 400C- Die erhaltene Katodenstromleistung betrug etwa 53%.
Die Mikrohärte betrug etwa 900 (VDS).
C. Galvanische Chromispel-C-J-Bäder
Beispiel 9
Es wurde ein galvanisches Bad verwendet, das 700 g/l Chromtrioxid,
3 g/l Cl (zugeführt in Form von 32% HCl) und 25 g/l J (zugeführt in Form einer Lösung in Äthanol) enthielt. Die Stromdichte betrug
36 A/dm2 und die Temperatur 300C. Die erhaltene Katodenstromleistung
betrug etwa 63%: Die Härte des galvanischen Chromüberzugs betrug etwa 1000 (VDS). Die Abscheidungen waren (auf einem nichtglänzenden Substrat) glänzend.
Es wurde ein galvanisches Bad verwendet, das 850 g/l Chromtrioxid,
10 g/l Cl (zugeführt in Form von 32% HCl) und 5 g/1 J (zugeführt in
Form von 57% HJ) enthielt. Die Stromdichte war 36 A/dm2 und die Temperatur
300C.
Die erhaltene Katodenstromleistung betrug etwa 70%. Die Härte war etwa 850 (VDS). Die Abscheidung war sehr glatt und selbst bei einer
Dicke von etwa 100 41m glänzend.
Es wurde ein galvanisches Bad verwendet, das 830 g/l Chromtrioxid,
36 ml/1 32%. HCl und 5 ml/1 57% HJ enthielt. Die Temperatur war 31°C. Die Stromdichte betrug 36 A/dm2. Die erhältliche Katodenstromleistung betrug 71%. Die Härte der Abscheidung war etwa
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950 (VDS) . Während die Abscheidung bei einer Dicke von etwa 200 μΐη
keinerlei Anzeichen für eine Sprödigkeit zeigte, war die Abscheidung
immer noch spiegelartig mit einer extrem glatten Oberfläche (das Substrat bestand aus nichtgeglättetem Kupfer).
Es wurde ein galvanisches Bad verwendet, das 830 g/l CrO,, 26,5 ml/1
32%. HCl und 5 ml/1 57%. HJ enthält. Die Stromdichte betrug 240 A/dm2. Die Temperatur war in einem Fall etwa 500C und im anderen
Fall etwa 300C.
Im Fall der Temperatur von 500C wurde eine Dicke von etwa 390 um
während 30 min. erreicht. Dies bedeutet eine Abscheidungsgeschwindigkeit von etwa 780 μΐη/h und eine Stromleistung von etwa 70%. Im
Fall der Temperatur von 300C wurde die Dicke von etwa 360 μΐη im Verlauf
30 min. erhalten. Dies bedeutet eine Abscheidungsgeschwindigkeit von etwa 720 μπι/h und eine Stromleistung von etwa 65%. In beiden
Fällen bestand das Substrat aus nichtglänzendem Kupfer. Bei der genannten Dicke von etwa 390 μπι bzw. 360 μΐη waren die Abscheidungen
glänzend. Die Härte der Abscheidungen war in beiden Fällen etwa 950 (VDS). Die Abscheidungen waren mikroporös.
Es wurde ein galvanisches Bad hergestellt,das 850 g/l CrO3 + 10 g/l
der festen Verbindung JCl3 enthielt. Die Abscheidung von Chrom wurde
bei einer Stromdichte von 36 A/dm2 und einer Temperatur von 520C
durchgeführt. Die erhaltene Stromleistung betrug etwa 61%. Die Mikrohärte
des abgeschiedenen Chroms betrug etwa 950 (VDS).
Das Bad wurde aus 850 g/l CrO3 und 26,5 ml/1 32% HCl + 7 g/l HJO3
hergestellt. Die Stromdichte betrug 36 A/dm2 und die Temperatur
48°C. Die erhaltene Katodenstromleistung betrug etwa 61%. Die Mikrohärte
des abgeschiedenen Chroms betrug etwa 1000 (VDS).
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Das galvanische Bad wurde aus 850 g/l CrO3 + 26,5 ml/1 32% HCl
+ 2,5 g/l festem freien J„ + 3,5 g/l HJO3 hergestellt. Die Stromdichte
betrug 36 A/dm2 und die Temperatur etwa 45°C. Die erhaltene
Katodenleistung betrug etwa 62%. Die Mikrohärte betrug etwa
975 (VDS).
D. Galvanische Bäder mit einem Gehalt an Sulfationen Beispiel 16
Es wurde ein galvanisches Bad verwendet, das 250 g/l CrO7, 2,5 g/l
SO4" und 25 g/l Cl (eingeführt in Form von 32% HCl) enthielt. Die
Stromdichte betrug 35 A/dm2 und die Temperatur 280C. Die erhaltene
Katodenstromleistung betrug 42%. Die Härte der Abscheidung betrug 650 (VDS). Bei der Dicke von etwa 100 μπι war die Abscheidung
matt; jedoch glatt.
Es wurde ein galvanisches Bad verwendet, das 250 g/l CrO-,, 2,5 g/l
SO4 und 5 g/l J (eingeführt in Form von 57% HJ) enthielt. Die
Stromdichte war 35 A/dm2, die Temperatur 300C. Die erhaltene Stromleistung
betrug "38%, die Härte des Oberzugs betrug 810 (VDS). Bei
der Dicke von etwa 80 μπι war die Abscheidung matt, jedoch glatt.
Es wurde ein galvanisches Bad verwendet, das 250 g/l CrO3, 2,5 g/l
SO4", 10 g/l Cl (eingeführt in Form von 32% HCl) und 5 g/l J (eingeführt
in Form von 57% HJ) enthielt. Die Stromdichte betrug 35 A/dm2,
die Temperatur 32°C. Die erhaltene Stromleistung betrug 43%, die Härte der Abscheidung 800 (VDS). Die Abscheidung mit einer Dicke
von etwa 80μχα war matt, jedoch glatt.
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Es wurde ein galvanisches Bad verwendet, das 500 g/l CrO7, 2,5 g/l
2— -
SOf , 20 g/l Cl (eingeführt als 32% HCl) und 15 g/l J (eingeführt
als 57% HJ) enthielt. Die Stromdichte betrug 35 A/dm2, die Temperatur
27°C. Die erhaltene Stromleistung betrug 58%, die Härte der Abscheidung -850 (VDS). Die Abscheidung mit einer Dicke von etwa
70 μπι war matt,jedoch glatt.
Chromispel-Cl-Bäder, die neben CrO, auch Cl als zweite Komponente
und J als dritte Komponente enthalten, zeigen spezielle Vorteile. In diesem Bad werden nämlich gleichzeitig eine hohe Stromleistung
(70% und mehr), eine hohe Härte der Abscheidungen (bis zu etwa 1000 auf VDS) bei nur einer begrenzten Sprödigkeit, eine gute Haftung an
dem Substrat und eine hohe Glätte der Abscheidungsoberflache, die selbst bei Dicken von' mehreren 100 μπι glänzend ist, erhalten.
Innerhalb der bevorzugten Bereiche der Stromdichten (5-250 A/dm2),
Temperaturen (25-550C) und Konzentrationen der Bestandteile (wie
oben angegeben) ist die Leistung immer nicht weniger als 60% (bei einem Maximum von etwa 78%) und die Härte ist inmer nicht weniger
als etwa 820 (mit einem Maximum von etwa 1100).
Die Chromispel-CJ-Bäder sind nur zu einem sehr geringen Ausmaß gegenüber
geringen Verunreinigungen empfindlich, die in technischem Chromtrioxid enthalten sind. Es werden daher stabile Ergebnisse
hinsichtlich der Leistung und der Eigenschaften der überzüge gewährleistet.
Schließlich ist das Chromispel-CJ-Verfahren das erste Verfahren,
bei dem es möglich ist, im gleichen Bad sowohl Hart- als auch Glanzchromüberzüge zu erhalten.
Ende der Beschreibung.
309837/0781
Claims (10)
1. Galvanisches Chrombad, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 100 g
bis 1600 g Chromtrioxid/1, 0,3 bis 15 Gew.% Cl (Chlor oder Chloridionen),
bezogen auf das Chromtrioxid, und/oder 0,3 bis 10 Gew.% J (Jod und/oder Jodidionen)., bezogen auf das Chromtrioxid, hergestellt
worden ist, und daß es gegebenenfalls auch 0,3 Gew.% bis 2 Gew.% Sulfationen, bezogen auf das Chromtrioxid, enthält.
2. Chrombad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es 250 bis
1000 g Chromtrioxid/1 Wasser enthält.
3. Chrombad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es
250 bis 500 g Chromtrioxid und 2,5 bis 10 Gew.% Cl (Chlor und/oder
Chloridionen}, bezogen auf das Chromtrioxid, enthält.
4. Chrombad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es 250 bis
1000 g Chromtrioxid/1 Wasser und 1 bis 10 Gew.% J (Jod und/oder Jodidionen), bezogen auf das Chromtrioxid, enthält.
5. Chrombad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es 250 bis
1000 g Chromtrioxid/1 Wasser, 0,3 bis 10 Gew.% Cl (Chlor und/oder Chloridionen), bezogen auf das Chromtrioxid, und 0,3 bis 10 Gew.% J
(Jod und/oder Jodidionen), bezogen auf das Chromtrioxid, enthält.
6. Chrombad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es 0,3 bis 2 Gew.% Sulfationen, bezogen auf das Chromtrioxid, enthält.
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7. Galvanisches Bad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bestandteile "Cl" und/oder J" aus der Gruppe HCl, HJ, HJO, HJO2, HJO3, HJO4, KCl, KJ, NaCl, KJO3, NaJ,MgCl3,
CrCl3, ClJ und JCl3 ausgewählt sind.
8. Verfahren zum galvanischen Verchromen, dadurch gekennzeichnet, daß man das Verchromen in einem galvanischen Bad nach einem der
Ansprüche 1 bis 7 bei einer Temperatur zwischen 100C und etwa 75°C
und bei einer Stromdichte von etwa 6 A/dm2 und etwa 270 A/dm2
durchführt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man das Verchromen bei einer Temperatur von Umgebungstemperatur bis 6O0C
und bei einer Stromdichte von 10 A/dm2 bis 270 A/dm2 durchführt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man das
Verchromen bei einer Stromdichte von 30 bis 250 A/dm2 und einer Temperatur von 25-500C durchführt.
909837/0781
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