DE2947998C2 - - Google Patents
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Description
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
Lagers, das auf einem Metallsubstrat eine galvanisch abge
schiedene, Blei, Kupfer und Zinn enthaltende Lagerschicht
und eine galvanisch abgeschiedene, Blei und Zinn enthaltende
Deckschicht auf dieser Lagerschicht aufweist, wobei
- a) das Metallsubstrat bereitgestellt wird;
- b) das Metallsubstrat in ein erstes Blei-, Zinn- und Kupferionen enthaltendes Galvanisierbad eingebracht wird;
- c) elektrischer Strom durch das erste Galvanisierbad ge leitet wird, um eine Lagerschicht aus Blei, Zinn und Kupfer auf der Metallsubstrat-Oberfläche abzuscheiden;
- d) das beschichtete Metallsubstrat aus dem ersten Galva nisierbad herausgenommen und mit einer wässerigen Spül lösung behandelt wird, um aus dem Bad herausgeschleppten Elektrolyten von dem Substrat zu entfernen;
- e) das gespülte, beschichtete Metallsubstrat in ein zwei tes, im wesentlichen Kupferionen-freies, sowohl Blei wie Zinnionen enthaltendes Galvanisierbad eingebracht wird; und
- f) elektrischer Strom durch das zweite Galvanisierbad ge leitet wird, um eine Deckschicht aus Blei und Zinn auf der Lagerschicht des Metallsubstrates abzuscheiden.
Die Deckschicht aus Blei/Kupfer-Legierung auf der Lagerschicht
aus Blei-/Zinn-/Kupfer-Legierung verbessert das Aussehen des
Lagers und erhöht dessen Korrosionsbeständigkeit.
Es ist wünschenswert, die in Schritt (d) angefallene gebrauchte
Spüllösung (üblicherweise Wasser) einer Aufbereitung und/oder
Wiederverwendung zuzuführen. Hierbei müssen insbesondere die
aus dem ersten Galvanisierbad stammenden und mitgeschleppten
Kupferionen entfernt werden. Nach bekannten Vorschlägen wird
die gebrauchte Spüllösung der üblichen Abwasseraufbereitung
zugeführt, etwa einer Verdampfungsanlage, um die in der ge
brauchten Spüllösung enthaltenen Stoffe wiederzugewinnen. Die
zur Verdampfung und Wiedergewinnung erforderliche Ausrüstung
erfordert hohe Investitions- und Betriebskosten.
Davon ausgehend besteht die dieser Erfindung zugrundeliegende
Aufgabe darin, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art
eine einfache und preiswerte Möglichkeit zur weitgehend voll
ständigen Entfernung der Kupferionen aus der gebrauchten Spül
lösung anzugeben, um diese gegebenenfalls im Verfahren wieder
verwenden zu können.
Ausgehend von einem Verfahren zur Herstellung eines Lagers,
das auf einem Metallsubstrat eine galvanisch abgeschiedene,
Blei, Kupfer und Zinn enthaltende Lagerschicht und eine gal
vanisch abgeschiedene, Blei und Zinn enthaltende Deckschicht
auf dieser Lagerschicht aufweist, mit den eingangs genannten
Verfahrensschritten (a) bis (f), ist die erfindungsgemäße Lö
sung dieser Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß die in Schritt
(d) angefallene kupferionenhaltige Spüllösung ausreichend lange
in Kontakt mit metallischem Blei, Zinn und/oder deren Legierun
gen gebracht wird, um die Kupferionen weitgehend vollständig
aus der Spüllösung zu entfernen und in Form von metallischem
Kupfer auf dem verwendeten Metall niederzuschlagen (Verfahrens
schritt (g)).
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungs
gemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
So kann vorzugsweise vorgesehen sein, zur Spülung des beschich
teten Metallsubstrats gemäß Schritt (d) mehrere aufeinander
folgende Behandlungen mit Spüllösung durchzuführen und zumin
dest die bei der letzten Spülung vor dem Schritt (e) angefal
lene Spüllösung entsprechend Schritt (g) von Kupferionen weit
gehend vollständig zu befreien.
Weiterhin kann vorzugsweise das in Schritt (d) angefallene be
schichtete Substrat innerhalb der Spüllösung gehalten werden,
während gleichzeitig die weitgehend vollständige Entfernung
der Kupferionen gemäß Schritt (g) durchgeführt wird.
Die in Schritt (g) weitgehend vollständig von Kupferionen be
freite Spüllösung kann zirkuliert und erneut zur Spülung von
beschichteten Metallsubstraten in Schritt (d) eingesetzt werden.
Schließlich kann die in Schritt (g) weitgehend vollständig von
Kupferionen befreite Spüllösung vorzugsweise zur Zubereitung
des zweiten Galvanisierbades verwendet werden.
Zur Entfernung von Kupferionen aus einer wässerigen, Blei-,
Kupfer- und Zinnionen enthaltenden Spüllösung ist erfindungs
gemäß vorgesehen, die Spüllösung ausreichend lange mit metalli
schem Blei, Zinn und/oder deren Legierungen in Kontakt zu brin
gen um die Kupferionen mittels einer Substitutionsreaktion
aus der Spüllösung zu entfernen, indem die Kupferionen durch
Zinn- und/oder Bleiionen substituiert werden und metallisches
Kupfer abgeschieden wird.
Die stromlose Kupferabscheidung (Verkupferung) an unedleren Metall
gegenständen aus beispielsweise Eisen, Zink oder Aluminium ist
bekannt (vgl. beispielsweise Pfanhauser, Galvanotechnik. 9. Aufl.,
Band I, Akad. Verl.Ges. Geest & Portig KG, Leipzig 1949 S. 729
bis 731). Auch kennt der mit galvanischer Metallabscheidung ver
traute Fachmann die "Spannungsreihe" (vgl. Dettner, H. und Elze J.:
Handbuch der Galvanotechnik Band III, Carl Hanser Verlag,
München 1969 S. 679) deren Potentialangaben Hinweise ver
mitteln, welche Metallionen sich typischerweise an welchen
(metallischen) Metallen stromlos abscheiden werden. Diese
mehr allgemeinen und abstrakten Kenntnisse haben keinen nahe
liegenden Bezug zu der oben dargelegten Aufgabenstellung und
sind offensichtlich bislang zu deren Lösung nicht herangezo
gen worden.
Nachstehend wird die Erfindung mehr im einzelnen anhand
beispielhafter Ausführungsformen erläutert, ohne damit irgend
eine Einschränkung der Erfindung vorzunehmen.
Zur Zubereitung eines Galvanisierbades für die galvanische Ab
scheidung einer Lagerschicht aus einer Blei/Zinn /Kupfer-Le
gierung wird ein Bad mit 90 g/l Blei (in Form seines Fluorobora
tes), 7,2 g/l Zinn (in Form seines Fluoroborates), 40 g/l
Fluoroborsäure, 30 g/l Borsäure und 1,9 g/l Kupfer (in Form
seines Fluoroborates) hergestellt. 25 l dieser Badflüssigkeit
ließ man durch einen Behälter zirkulieren, der etwa 9 kg Blei
späne (erhalten durch Zerhacken eines Bleibandes) enthielt.
Zu Beginn der Zirkulation betrug der Kupfergehalt der Flüssig
keit 1,9000 g/l. Nachdem die Badflüssigkeit 1 h lang durch den
Behälter mit Bleispänen zirkulierte, betrug der Kupfergehalt
der Flüssigkeit noch 0,0839 g/l. Nach einer Zirkulationsdauer
von 2 h war der Kupfergehalt der Flüssigkeit auf 0,0022 g/l
abgesunken. Nach einer Zirkulationsdauer von 3 h war der Kupfer
gehalt der Flüssigkeit auf 0,0012 g/l abgesunken. Nach einer
Zirkulationsdauer von 4 h war der Kupfergehalt der Flüssigkeit
auf 0,0001 g/l abgesunken.
Hieraus ist ersichtlich, daß man ein mit Blei/Zinn/Kupfer-
Legierung beschichtetes Substrat aus dem hierfür erforderlichen
Galvanisierbad herausnehmen und in ein lediglich Blei- und
Zinnionen enthaltendes zweites Galvanisierbad einbringen kann,
ohne Gefahr eines Mitschleppens von Kupferionen aus dem ersten
(Blei-, Zinn- und Kupferionen enthaltenden) Galvanisierbad in
das zweite (lediglich Blei- und Zinnionen enthaltende) Galva
nisierbad. Hierdurch kann eine merkliche Verunreinigung mit
unerwünschten Kupferionen vermieden werden. Darüber hinaus
wird das zweite Galvanisierbad nicht mit Wasser verdünnt, und
es sind keine weiteren Chemikalien erforderlich, um die ange
strebte Konzentration des zweiten Galvanisierbades beizubehalten.
Durch Zugabe geeigneter Mengen an Bleisalz, Zinnsalz und
Kupfersalz wird ein übliches Bad für die galvanische Abschei
dung einer Lagerschicht aus einer Blei/Zinn/Kupfer-Legierung
hergestellt. Das mit der Lagerschicht aus der Blei/Zinn/Kupfer-
Legierung zu beschichtende Metallsubstrat wird in dieses erste
Galvanisierbad eingebracht und in üblicher Weise elektrischer
Strom durch das Bad geleitet. Nach der Abscheidung der Blei/
Zinn/Kupfer-Legierungsschicht wird das so beschichtete Substrat
aus dem Galvanisierbad herausgenommen und einer Spülbehandlung
ausgesetzt. Das Spülwasser, das nunmehr infolge von aus dem
ersten Bad mitgeschleppten Elektrolyten Blei-, Zinn- und Kupfer
ionen enthält, wird ausreichend lange in Kontakt mit metalli
schem Blei, Zinn und/oder deren Legierungen gebracht, um den
größten Teil der darin enthaltenen Kupferionen im Austausch
gegen Blei-und/oder Zinnionen zu entfernen, während die Kupfer
ionen in Form von metallischem Kupfer auf dem verbleibenden
Blei bzw. Zinn bzw. der Blei/Zinn-Legierung abgeschieden werden.
Das auf diese Weise behandelte Spülwasser kann anschließend
zirkuliert werden. Das auf diese Weise beschichtete und ge
spülte Substrat wird daraufhin in ein zweites Blei- und Zinn
ionen enthaltendes Galvanisierbad (ohne merklichen Anteil an
Kupferionen) gebracht und elektrischer Strom durch dieses zweite
Galvanisierbad geleitet, um eine Deckschicht aus einer Blei/Zinn-
Legierung auf der Oberfläche der Lagerschicht aus Blei/Zinn/
Kupfer-Legierung aufzubringen. Diese äußerste Oberflächenbe
schichtung aus Zinn/Blei-Legierung ist kupferfrei.
Im wesentlichen wird das Verfahren nach Beispiel 2 wiederholt;
abweichend wird das Spülwasser zur Entfernung der Kupferionen
in solcher Weise behandelt, daß in diesem Spülwasser eine aus
reichende Menge Blei- und Zinnionen zurückbleiben so daß dieses
Spülwasser als zweites Galvanisierbad für die anschließende
Abscheidung der Deckschicht aus der Blei/Zinn-Legierung ver
wendet werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer sich selbst steuern
den, automatischen Anlage durchgeführt werden. Alternativ kann
eine Anzahl einzelner Galvanisier- und Spülbäder vorgesehen
werden. In der Praxis kann es wünschenswert sein, die Kupfer
ionen aus jedem Bad oder lediglich aus dem letzten Spülbad
zu entfernen; hierbei bezeichnet das letzte Spülbad das un
mittelbar vor dem Einbringen der Gegenstände in das zweite, Blei
und Zinnionen enthaltende Galvanisierbad vorgesehene Spülbad.
Darüber hinaus kann es - wie bereits oben ausgeführt - wünschens
wert sein, das Spülwasser zu behandeln, um daraus Kupferionen
zu entfernen, und anschließend die erhaltene Lösung entweder
als Blei und Zinn enthaltendes zweites Galvanisierbad zu ver
wenden oder als Ausgangsmaterial für ein solches Bad.
Das zur Entfernung der Kupferionen aus der Spüllösung verwendete
Metall ist entweder Blei, Zinn oder eine Legierung dieser Me
talle. Dieses Metall kann in einer beliebigen Form vorliegen,
beispielsweise in der Form von Kügelchen, Pellets, Stäben,
Sattelkörpern, Drähten Maschen Sieben und dergleichen.
Ersichtlich muß das zum Schluß vorgesehene, zweite Zinn- und
Bleiionen enthaltende Galvanisierbad lediglich so weit kupfer
frei sein, daß das in diesem zweiten Bad immer noch enthal
tene Kupfer die fertige Oberflächenschicht aus der Blei/Zinn-
Legierung nicht nachteilig beeinflußt, beispielsweise dunkel
oder sonstwie verfärbt, wenn diese Oberflächenschicht der
umgebenden Atmosphäre ausgesetzt wird. Das heißt, es können
gewisse Kupferspuren toleriert werden; es sollen jedoch solche
Kupferanteile, die eine Oberflächenverfärbung hervorrufen könn
ten, vermieden werden.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung eines Lagers,
das auf einem Metallsubstrat eine galvanisch abgeschiedene,
Blei, Kupfer und Zinn enthaltende Lagerschicht und eine gal
vanisch abgeschiedene, Blei und Zinn enthaltende Deckschicht
auf dieser Lagerschicht aufweist, wobei
- a) das Metallsubstrat bereitgestellt wird;
- b) das Metallsubstrat in ein erstes Blei-, Zinn- und Kupferionen enthaltendes Galvanisierbad eingebracht wird;
- c) elektrischer Strom durch das erste Galvanisierbad geleitet wird, um eine Lagerschicht aus Blei, Zinn und Kupfer auf der Metallsubstrat-Oberfläche abzu scheiden;
- d) das beschichtete Metallsubstrat aus dem ersten Gal vanisierbad herausgenommen und mit einer wässerigen Spüllösung behandelt wird, um aus dem Bad herausge schleppten Elektrolyten von dem Substrat zu entfernen;
- e) das gespülte, beschichtete Metallsubstrat in ein zweites, im wesentlichen Kupferionen-freies, so wohl Blei- wie Zinnionen enthaltendes Galvanisier bad eingebracht wird; und
- f) elektrischer Strom durch das zweite Galvanisierbad geleitet wird, um eine Deckschicht aus Blei und Zinn auf der Lagerschicht des Metallsubstrates abzu scheiden, dadurch gekennzeichnet, daß
- g) die in Schritt (d) angefallene kupferionenhaltige Spüllösung ausreichend lange in Kontakt mit metalli schem Blei, Zinn und/oder deren Legierungen gebracht wird, um die Kupferionen weitgehend vollständig aus der Spüllösung zu entfernen und in Form von metalli schem Kupfer auf dem verwendeten Metall niederzu schlagen.
2. Das Verfahren nach Anspruch 1,
wobei zur Spülung des beschichteten Metallsubstrates gemäß
Schritt (d) mehrere aufeinanderfolgende Behandlungen mit Spül
lösung durchgeführt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest die bei der letzten Spülung vor dem Schritt (e) an
gefallene Spüllösung entsprechend Schritt (g) von Kupferionen
weitgehend vollständig befreit wird.
3. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
das in Schritt (d) angefallene beschichtete Substrat innerhalb
der Spüllösung gehalten wird, während gleichzeitig die weit
gehend vollständige Entfernung der Kupferionen gemäß Schritt (g)
durchgeführt wird.
4. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die in Schritt (g) weitgehend vollständig von Kupferionen be
freite Spüllösung zirkuliert und erneut zur Spülung von be
schichteten Metallsubstraten in Schritt (d) eingesetzt wird.
5. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die in Schritt (g) weitgehend vollständig von Kupferionen be
freite Spüllösung zur Zubereitung des zweiten Galvanisierbads
verwendet wird.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |