DE4134656A1 - Verfahren zum elektroplattieren von nickel mit reduziertem aufbau von nickelionen - Google Patents
Verfahren zum elektroplattieren von nickel mit reduziertem aufbau von nickelionenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Ver
fahren zum Elektroplattieren, bei dem der Aufbau von
löslichen anodischen Metallen herabgesetzt ist. Genauer
gesagt betrifft die Erfindung die Reduzierung des Aufbaues
von unerwünschten Nickelionen bei einem Nickel- oder Ferro-
Nickel-Elektroplattierungsverfahren oder einem entsprechen
den Bad durch Verwendung einer unlöslichen Ferrit-Elektrode
im Verfahren.
Wie dem Fachmann auf dem Gebiet des Elektroplattierens
bekannt ist, kann die Verwendung von löslichen Nickel-Anoden
in Bädern, die einen Nickelelektrolyten oder Ferro- Nickel-
Elektrolyten enthalten, zu einem beträchtlichen Aufbau von
überschüssigen Nickelionen in der Elektrolytlösung führen.
Dieses Problem des Aufbaues von Metallen ist in neuerer Zeit
sehr viel schwerwiegender geworden, da in bezug auf den
zulässigen Gehalt an Nickel im Abwasser erhöhte Beschränkun
gen eingeführt wurden. Daher wird der größte Teil der
Plattierungslösung, die abgeführt wird, zur ursprünglichen
Plattierungslösung zurückgeführt. Dies kann unter Einsatz
von üblichen Methoden, beispielsweise einer Rückgewinnung
durch Verdampfen oder einer Umkehrosmose, bewerkstelligt
werden. Ein solcher Aufbau von Nickelionen ruft unerwünschte
Nebeneffekte im Elektroplattierungsbad und -verfahren her
vor. Diese unerwünschten Effekte können beispielsweise in
trüben, narbigen oder rauhen Abscheidungen auftreten, die
aufgrund des Vorhandenseins von überschüssigen Mengen an
Nickelsulfat und Nickelchlorid vorkommen. Es können sich
auch Ausfällungen bilden, da die Vereinbarkeitsgrenzen
überschritten worden sind. Die überschüssigen Nickelmengen
tragen auch beträchtlich zu den Aufwendungen in bezug auf
das Bad bei. Da beispielsweise das Bad schließlich verdünnt
werden muß, ist das Vorhandensein von überschüssigen Nickel
ionen im Bad nicht nur in bezug auf die Umwelt unerwünscht,
sondern erhöht auch die Kosten in bezug auf die Behandlung
des Elektrolytabfalls vor dessen Beseitigung. Ferner ist das
Vorhandensein von nicht genutzten Nickelionen völlig ineffi
zient.
Ohne hierbei an irgendeine Theorie gebunden zu sein, weiß
der Fachmann offensichtlich, daß dieser Aufbau aufgrund der
Ungleichheit zwischen dem Wirkungsgrad der Anode und der
Kathode hervorgerufen wird. In einem typischen Nickelbad
beträgt der Anodenwirkungsgrad beispielsweise 100%. Im
Gegensatz dazu liegt der Kathodenwirkungsgrad nur bei etwa
95%. Dieser Unterschied im Wirkungsgrad führt dazu, daß die
Menge der Nickelionen in der Lösung während der Elektrolyse
ansteigt. In entsprechender Weise besitzen in einem
typischen Nickel-Eisen-Bad die Anode einen Wirkungsgrad von
100%, während die Kathode einen Wirkungsgrad von etwa 91%
aufweist. Dieser vergrößerte Wirkungsgradunterschied führt
zu einem noch größeren Anstieg der Nickelionen in der Lösung
während der Elektrolyse.
Gemäß dem Stand der Technik sind viele Versuche unternommen
worden, um dieses Problem zu lösen. Beispielsweise hat man
versucht, eine Problemlösung herbeizuführen, indem man die
Zahl der in der Lösung eingesetzten Anoden herabgesetzt hat.
Hierdurch wird jedoch einfach die Anodenstromdichte erhöht,
so daß sich mehr Metallionen pro vorgegebene Anode lösen. Es
kann auch eine Anodenpolarisation auftreten, was zu einem
erhöhten Verbrauch an Glanzbildnern in typischen Bädern
führt und in Eisen-Nickel-Bädern unerwünschte Ferri (Fe+3)-
Ionen erzeugt. Eine Anodenpolarisation kann auch zum Aus
fall der in Eisen-Nickel-Bädern verwendeten Komplexbildner
führen. Ferner kann eine übermäßige Chlorerzeugung (die in
diesen Bädern ebenfalls höchst unerwünscht ist) auftreten,
wenn solche polarisierten Anoden verwendet werden.
Unlösliche Anoden, beispielsweise mit Platin plattierte
Titananoden, sind in Nickelplattierungselektrolyten einge
setzt worden, um die Plattierungsdicke in Bereichen mit
niedriger Stromdichte zu erhöhen. Eine derartige Anode kann
auch den Aufbau von Nickelionen reduzieren. In entsprechen
der Weise sind unlösliche Kohlenstoff-Anoden in Nickel- und
Eisen-Nickel-Elektrolyten verwendet worden. Obwohl der
Nickelaufbau in derartigen Elektroplattierungsbädern mit
solchen Anoden herabgesetzt werden kann, neigen die bisher
verwendeten Anoden (d. h. mit Platin plattierte Titananoden)
zu einem raschen Abbau und können nur auf kostspielige Weise
ersetzt werden. Sie können ferner einen erhöhten Verbrauch
an Glanzbildern verursachen und zur Erzeugung von nachteili
gen Zersetzungsprodukten beitragen.
Elektroden aus gesintertem Ferrit werden manchmal als
unlösliche Anoden angesehen, die in zyanidfreien
Kupferplattierungsverfahren oder zum Reduzieren der sechs
wertigen Chromionen in Chromelektroplattierungsverfahren
eingesetzt werden können. Derartige Einsätze werden in den
US-PS′en 44 69 569, 44 66 865 und 49 33 051 vorgeschlagen,
die hiermit in die vorliegende Beschreibung eingearbeitet
werden. Der Einsatz von solchen gesinterten Anoden in
Nickelplattierungsbädern ist jedoch noch nie vorgeschlagen
worden. Solche Elektroden sind im Detail in der Veröffent
lichung von S. Wakabayashi und T. Aoki "Characteristics of
Ferrite Electrodes", Journal de Physique, April 1977, C1-241
bis C1-244 beschrieben.
Erfindungsgemäß wird ein Elektroplattierungsverfahren für
Nickel vorgeschlagen, bei dem der Aufbau von Nickelionen in
einer Elektroplattierungslösung auf Nickelbasis beträchtlich
reduziert und/oder verhindert wird. Dies geschieht durch den
Einsatz einer ausgewählten Klasse von unlöslichen Anoden,
die in bezug auf die durch die unlösliche Anode während des
Elektroplattierens im Nickelbad fließende Strommenge ge
trennt gesteuert werden können. Die unlösliche Anode der
vorliegenden Erfindung besitzt einen Oberflächenbereich, der
zumindest teilweise aus Eisen besteht.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt die Schritte der
Schaffung eines wirksamen Nickelelektrolyt-Plattierungs
bades und des Eintauchens einer ersten Anode und einer
zweiten Anode in das Bad. Bei der ersten Anode handelt es
sich um eine Opferanode aus Nickel, die an einen ersten
Gleichrichter angeschlossen ist. Die zweite Anode ist eine
unlösliche Anode, wobei mindestens ein Abschnitt des Ober
flächenbereiches dieser Anode ein Eisenmaterial umfaßt. Die
zweite Anode ist an einen zweiten Gleichrichter angeschlos
sen. Ein zu plattierendes Substrat wird dann in das Elektro
plattierungsbad getaucht und kathodisch elektrifiziert. Die
erste Anode wird anodisch elektrifiziert, während der zur
zweiten Anode fließende Strom so gesteuert wird, daß während
des Elektroplattierens des Substrates der zweiten Anode eine
wirksame Strommenge zur Verfügung gestellt wird, um den Auf
bau der überschüssigen Nickelionen in der Lösung zu verhin
dern.
Es wurde festgestellt, daß mit dem neuartigen Verfahren der
vorliegenden Erfindung der Nickelaufbau beträchtlich redu
ziert und dadurch die Lebensdauer des Plattierungsbades
erhöht werden kann. Ferner können die Konzentrationen der
Nickelionen, die zu einem späteren Zeitpunkt beseitigt wer
den müssen, entsprechend herabgesetzt werden. Darüber hinaus
besitzt die Eisenanode der vorliegenden Erfindung eine stark
erhöhte Lebensdauer gegenüber den Platin-Titan-Anoden oder
Kohlenstoff-Anoden des Standes der Technik. Auf diese Weise
lassen sich die Austauschkosten und Stillegekosten herab
setzen, die bei den unlöslichen Anoden des Standes der
Technik auftreten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Aus
führungsformen in Verbindung mit Ausführungsbeispielen im
einzelnen erläutert.
Allgemein gesagt umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren die
nachfolgenden Schritte: Zuerst wird ein wirksames Elektro
lytplattierungsbad auf Nickelbasis zur Verfügung gestellt.
Eine erste Anode, die an einen ersten Gleichrichter ange
schlossen ist, wird in das Bad getaucht. Eine zweite Anode,
die an einen zweiten Gleichrichter angeschlossen ist, wird
in das Bad getaucht. Bei der zweiten Anode handelt es sich
um eine unlösliche Anode, wobei mindestens ein Abschnitt
ihrer Oberfläche eine Eisenzusammensetzung umfaßt. Ein zu
plattierendes Substrat wird dann in das Bad getaucht. Die
erste Anode wird anodisch elektrifiziert, während das
Substrat kathodisch elektrifiziert wird. Zur gleichen Zeit
wird der zur zweiten Anode fließende Strom mit dem zweiten
Gleichrichter gesteuert, um der zweiten Anode eine wirksame
Strommenge zur Verfügung zu stellen, damit der Aufbau von
überschüssigen Nickelionen in der Lösung verhindert werden
kann.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Entdeckung, daß
durch die Verwendung einer unlöslichen Eisen-enthaltenden
Anode und die Steuerung des dieser Anode zugeführten Stromes
die Menge der Nickelionen, die sich in diesen Nickel-Badlö
sungen aufbaut, beträchtlich reduziert werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei gebräuchlichen
Standard-Nickelplattierungsbädern oder Nickel-Eisen-Plat
tierungsbädern, die heutzutage verwendet werden, eingesetzt
werden. So können bei dem Verfahren der vorliegenden Erfin
dung im Handel erhältliche Standardbäder Verwendung finden,
die geeignete Nickelionen-Konzentrationen, Glanzbildner,
Komplexbildner oder Chelatbildner, Einebnungsmittel, grenz
flächenaktive Stoffe und andere entsprechende Additive, die
üblicherweise in Nickelplattierungsbädern Verwendung finden,
aufweisen. In entsprechender Weise können Additive und
Zusätze, die üblicherweise in Nickel-Eisen-Bädern eingesetzt
werden, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet
werden.
Die bei der vorliegenden Erfindung verwendete erste Anode
ist allgemein gesagt eine Opferanode, die beispielsweise
einen Titankorb o. ä. aufweisen kann, der mit geeigneten
Nickelspänen gefüllt ist, die zum Opfern der Badlösung
zugesetzt werden, wenn der Plattierungsprozeß voran
schreitet. Die erste Opferanode ist an einen von der zweiten
Anode getrennten Gleichrichter angeschlossen, so daß der
Strom zwischen den beiden Anoden während des Elektroplat
tierverfahrens unabhängig voneinander gesteuert werden kann.
Normalerweise ist die bei der vorliegenden Erfindung verwen
dete zweite Anode derart mit Oberflächenbereichen im Bad an
geordnet, daß etwa 5 bis 100 A/0,0929 m2 (Quadratfuß) der
zweiten Anode zur Verfügung gestellt werden können. Bei
typischen Oberflächenbereichen in derartigen Bädern können
durch die zweite Anode etwa 10 bis etwa 50/0,0929 m2 ange
legt werden. Vorzugsweise sind solche Oberflächenbereiche
der zweiten Anode vorgesehen, daß durch die zweite Anode
etwa 15 bis etwa 25 A/0,0929 m2 angelegt werden können.
Bei der zweiten Anode der vorliegenden Erfindung handelt es
sich um eine unlösliche Anode, wobei mindestens ein Ab
schnitt der Oberfläche eine Eisenzusammensetzung aufweist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die zweite
Anode eine Struktur aus gesintertem Eisenoxid. Bei einem
typischen handelsüblichen Elektroplattierungsbad liegen
wirksame Oberflächenbereiche der zweiten Anode allgemein in
einem Bereich von etwa 0,1 bis etwa 12 m2, wobei etwa 0,5
bis etwa 2 m2 in bezug auf den Oberflächenbereich bevorzugt
werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die gesinterte
Struktur aus einer innigen Mischung aus gesintertem Eisen
oxid und Nickeloxid hergestellt. Eine typische Anodenfor
mulierung umfaßt etwa 90 Mol% Fe2O3 und etwa 10 Mol%
zweiwertige Nickeloxide. Die anderen Metalle oder Metall
oxide können ebenfalls bei einer derartigen gesinterten
Struktur Verwendung finden, wenn das verwendete Metall in
bezug auf das Plattierungsbad nicht schädlich ist. Somit
können Kupferoxide, Manganoxide und Kobaltoxide in der ge
sinterten Struktur Verwendung finden. Derartige gesinterte
Anoden sind in der vorstehend erwähnten Veröffentlichung von
Wakabayashi und T. Aoki "Characteristics of Ferrite
Electrodes" beschrieben. Diese Veröffentlichung wird in den
vorliegenden Text eingearbeitet.
Die zu plattierende Substratstruktur ist für die vorliegende
Erfindung nicht kritisch, obwohl einige Strukturen wirksamer
behandelt werden können als andere. Bei dem Substrat muß es
sich jedoch um ein elektrisch leitendes Substrat handeln,
wie diese üblicherweise beim Elektroplattieren eingesetzt
werden. Das Substrat kann beispielsweise entweder ein Kunst
stoffsubstrat oder ein Metallsubstrat sein, je nach dem ge
wünschten Anwendungsfall.
Die Anode aus gesintertem Metall wird an einen Gleichrichter
geschaltet, der von der Opferanode getrennt ist, so daß der
der Anode aus gesintertem Eisen zugeführte Strom unabhängig
gesteuert werden kann. Bei der vorliegenden Erfindung ist es
wichtig, daß der Strom steuerbar ist, um eine wirksame
Strommenge zur Verfügung zu stellen und dadurch den Nickel
aufbau in der Lösung beträchtich zu reduzieren.
Es wurde bei der vorliegenden Erfindung festgestellt, daß
die der zweiten Anode zugeführte Strommenge, die für die
Reduzierung der Nickelionen wirksam ist, allgemein von etwa
1% bis etwa 16% des während des Elektroplattierens des
Substrates angelegten Gesamtstromes beträgt. Üblicherweise
beträgt der in gesteuerter Weise der zweiten Anode zuge
führte Strom etwa 2% bis etwa 12% des während des Elektro
plattierungsverfahrens angelegten Gesamtstromes. Vorzugs
weise laufen etwa 4% bis etwa 8% des angelegten Gesamt
stromes durch die Anode aus gesintertem Eisen.
Somit wurde bei dem erfindungsgemäßen Verfahren festge
stellt, daß die unlösliche Anode aus gesintertem Eisen, wenn
sie gemäß der vorstehend wiedergegebenen Lehre eingesetzt
wird, die Menge des in diesen Nickel- oder Nickel-Eisen-
Plattierungsbädern aufgebauten Nickels beträchtlich redu
ziert. Darüber hinaus wurde festgestellt, daß eine der
artige Sinteranode über einen wesentlich längeren Zeitraum,
d. h. einige Jahre, hält als unlösliche Hilfsanoden des
Standes der Technik, deren Lebensdauer wesentlich kürzer
ist, üblicherweise nur Wochen oder Monate.
Zum besseren Verständnis der Erfindung dienen die nachfol
genden Ausführungsbeispiele.
Es wurde ein Nickelelektroplattierungsbad mit den in Ta
belle I wiedergegebenen Bestandteilen hergestellt.
Dieses Elektrolytbad wurde in eine 4 l Plattierungszelle
eingebracht, die mit einer Titankorbanode ausgerüstet war,
welche mit Opferanoden-Nickelspänen gefüllt war, und wurde
an einen ersten Gleichrichter angeschlossen, der wiederum an
eine Stromquelle angeschlossen war. Eine zweite Anode aus
Sinterferrit (die einen Oberflächenbereich von etwa
51,61 cm2 besaß) , wurde in das Plattierungsgefäß getaucht
und an einen zweiten Gleichrichter angeschlossen, der in
Reihe mit der Stromquelle geschaltet war. Die Anoden wurden
an getrennte Gleichrichter und an eine gemeinsame Kathode
zum Elektroplattieren gehakt. Das Bad wurde über 350 Ah
elektrolysiert, wobei während dieser Zeitdauer Standard-
Glanzbildner eingesetzt wurden. Die Lösung wurde analysiert,
und das Aussehen und die Integrität der Abscheidung wurde
periodisch gemessen und akzeptabel gefunden. Der der Anode
aus gesintertem Ferrit zugeführte Gesamtstrom betrug etwa
4% bis 8% des im Plattierungsverfahrens verwendeten Ge
samtstromes.
Die Ergebnisse zeigten, daß keine wesentlichen Abbauprodukte
erzeugt wurden und daß der pH-Wert durch die Stromverteilung
an den Anoden aufrechterhalten werden konnte. Der Verbrauch
an Glanzbildnern war nur geringfügig höher, und es wurde
festgestellt, daß die Ferritanode sehr beständig war und
einen Gewichtsverlust von weniger als 0,1% aufwies. Während
der Testperiode konnte kein Nickelaufbau festgestellt wer
den. Obwohl etwas Chlor von der Ferritanode abgegeben wurde,
war diese Menge nicht wesentlich und konnte durch geringe
Zusätze von Natriumbromid eliminiert werden.
Eine Lösung eines handelsüblichen Nickel-Eisen-Plattierungs
bades [NIRON *(NIRON ist ein Warenzeichen der Firma ENTHONE-OMI, INC.,
aus Warren, Michigan, USA)] wurde in eine 4 l Plattierungszelle einge
bracht, die mit Nickel- und Eisen-Anoden versehen war,
welche an einen ersten Gleichrichter angeschlossen wurden,
der wiederum an eine Stromquelle angeschlossen war. Des
weiteren wurde eine Anode aus gesintertem Ferrit, wie in
Beispiel I beschrieben, in die Plattierungszelle getaucht
und an einen zweiten Gleichrichter angeschlossen, der in
Reihe mit einer Stromquelle geschaltet war. Wie in Bei
spiel I wurde eine gemeinsame Kathode zum Elektroplattieren
verwendet. Das Bad wurde 891 Ah lang elektrolysiert, wobei
standardmäßige Glanzbildner und Stabilisatoren während
dieser Zeitdauer zugesetzt wurden. Die Lösung wurde analy
siert, und das Aussehen und die Integrität der Abscheidung
wurden periodisch gemessen und als akzeptabel angesehen.
Allgemein gesagt wurden etwa 6% des Gesamtstromes an die
Anode aus gesintertem Ferrit gelegt, obwohl dieser Wert
manchmal während des Testes zwischen 2% und 10% variierte.
In diesem Fall änderte sich die Stromdichte an der unlös
lichen Anode von 10 ASF bis 50 ASF. Repräsentative
analytische Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle II
wiedergegeben.
Plattentests, die routinemäßig während dieser Zeitdauer
durchgeführt wurden, ergaben, daß keine wesentlichen Ab
bauprodukte festgestellt werden konnten. Der Verbrauch der
Stabilisatoren H und FN-2 wurde nicht tangiert. Der Ver
brauch an FN-1 Index war geringfügig höher als normal. Die
sehr niedrige FN-1 Index-Zahl bei der 275 Ah Marke war auf
Fehler bei der Zugabe des Glanzbildners zurückzuführen.
Nickelmetall sank während der Testperiode in der Konzen
tration ab, was zu typischen Nickel-Eisen-Plattierungs
bädern entgegengesetzt ist. Es konnte kein merklicher Auf
bau von Ferri-Ionen festgestellt werden, es ergab sich je
doch ein beträchtlicher Abfall an Chloridionen, wie dies
durch die Reduzierung des NiCl2 · 6H2O von 115,93 g/l auf
85,22 g/l feststellbar ist. Dies ist wahrscheinlich auf die
Entstehung von Chlor an der unlöslichen Anode zurückzu
führen. Während des Tests trat nur ein geringer Chlorgeruch
auf. Durch die Zugabe von 1 g/l NaBr am Ende des Tests
wurde der Chlorgeruch weiter reduziert.
Die Ferrit-Anode wurde während der Tests nach dem Betrieb
mit verschiedenen Stromdichten periodisch gewogen. Der
Gesamtgewichtsverlust während der Testperiode betrug nur
2,6%. Je größer die Stromdichte an der unlöslichen Anode
war, desto größer war der Gewichtsverlust, obwohl selbst bei
50 ASF der Gewichtsverlust nicht signifikant war.
Bei einem handelsüblichen Eisen (Ferro)-Nickel-Bad (UDYLITE*
NIRON*) traten große Probleme in bezug auf den Aufbau von
Nickelmetall auf, und das Bad mußte alle vier bis sechs
Wochen um 20% bis 30% verdünnt werden. Ohne an irgendeine
Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, daß der Grund für
diesen rapiden Aufbau von Nickelmetall in folgendem bestand:
1. einer 10%-igen Ungleichheit zwischen dem Wirkungsgrad
der Anode und der Kathode; 2. dem Mitführen von Metall aus
einem anderen Nickelbad und 3. einer wirksamen Wiederge
winnung, durch die nahezu das gesamte abgeführte Nickel in
das NIRON-Plattierungsbad zurückgeführt wird. Somit war das
Bad verdünnt, wenn die Nickelmetallkonzentration (gemessen
als Ni+2) 425 g/3,785 l überstieg.
Unter Verwendung eines herkömmlichen handelsüblichen Nickel-
Eisen (NIRON)-Bades, das bereits vorhanden war, wurden etwa
6% der gesamten Anodenfläche im Tank durch unlösliche
Ferrit-Elektroden ersetzt, in diesem Fall etwa 0,74 m2. Die
Anodenschiene, an der die unlöslichen Ferrit-Anoden ange
bracht waren, wurde vom Hauptbus getrennt und an einen ge
trennten Gleichrichter angeschlossen. Die Kathode war beiden
Gleichrichtern gemeinsam. Der Strom wurde getrennt an die
unlöslichen Anoden gelegt. Zuerst betrug die den Ferrit-
Anoden zugeführte Strommenge nur etwa 4% des Gesamtstromes.
Sie sollte schließlich auf 10% erhöht werden, um den Aufbau
des Nickelmetalls zu steuern. Es entstand etwas Chlor, und
es wurden 1 g/l NaBr zugegeben. Durchgeführte Tests ergaben,
daß der Chlorgehalt in der Luft annehmbar war. Der Test
wurde unter typischen Produktionsbedingungen von etwa 55 000
bis 60 000 Ah pro Tag durchgeführt, wobei man das Bad rund
um die Uhr bei normalen Stillegezeiten betrieb. Der Test
wurde über etwa 2,5 Monate durchgeführt.
Die Analyse des NIRON-Plattierungsbades einschließlich der
Zusätze zu Beginn, bei 26 Tagen und am Ende einer Test
periode von 75 Tagen ist in der nachfolgenden Tabelle III
wiedergegeben.
Wie aus der vorhergehenden Analyse hervorgeht, stabilisiert
sich das Nickelniveau ohne jegliche Badverdünnung bei etwa
12 Unzen/Gall. Gemäß den vorhergehenden Ausführungen hätte
das Bad normalerweise währen dieser Zeitdauer zweimal ver
dünnt werden müssen.
Der Verbrauch an organischen Zusätzen wurde während der
Testdauer sorgfältig überwacht. In allen Fällen änderte sich
der Verbrauch gegenüber dem normalen Verbrauch im wesent
lichen nicht. Das Betriebsverhalten des Bades wurde nicht
beeinflußt. Die Beispiele zeigen an, daß die Verwendung der
hier beschriebenen Ferrit-Elektroden ein wirksames Verfahren
zum Steuern des Aufbaues von Nickelmetall in handelsüblichen
Nickel-und Nickel-Eisen-Plattierungsbädern darstellt. Die
Beispiele zeigen ferner, daß die Verwendung von derartigen
Anoden in keiner Weise den Verbrauch von Zusätzen nachtei
lig beeinflußt, noch ein nicht akzeptabel hohes Niveau an
Chlor oder schädliche Abbauprodukte erzeugt.
Claims (17)
1. Verfahren zum Elektroplattieren von Nickel auf einem
leitenden Substrat, bei dem der schädliche Aufbau von un
gebrauchten Nickelionen im Elektrolytbad verhindert wird,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- A) Schaffung eines wirksamen Elektrolytplattierungsbades auf Nickelbasis;
- B) Tauchen einer ersten Anode, die an einen ersten Gleich richter angeschlossen ist, in das Bad, wobei die erste Anode eine Opferanode aus Nickel umfaßt;
- C) Tauchen einer zweiten Anode, die an einen zweiten Gleichrichter angeschlossen ist, in das Bad, wobei die zweite Anode eine unlösliche Anode umfaßt, bei der mindestens ein Teil ihrer Oberfläche Eisen oder eine Eisen enthaltende Zusammensetzung aufweist;
- D) Tauchen eines zu elektroplattierenden Substrates in das Bad; und
- E) anodisches Elektrifizieren der ersten Anode und katho disches Elektrifizieren des Substrates, während der der zweiten Anode zugeführte Strom mit dem zweiten Gleichrichter gesteuert wird, um der zweiten Anode eine wirksame Strom menge während des Elektroplattierens des Substrates zuzu führen und den Aufbau von überschüssigen Nickelionen in der Lösung zu verhindern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der der zweiten Anode gesteuert zugeführte Strom etwa 1%
bis etwa 16% des während des Elektroplattierens des
Substrates angelegten Gesamtstromes beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der der zweiten Anode gesteuert zugeführte
Strom etwa 2% bis etwa 12% des während des Elektroplat
tierens des Substrates angelegten Gesamtstromes beträgt.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß der der zweiten Anode gesteuert
zugeführte Strom etwa 4% bis etwa 10% des während des
Elektroplattierens angelegten Gesamtstromes beträgt.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode des weiteren
eine Struktur aus gesintertem Eisen aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Struktur aus gesintertem Eisen des weiteren ein Gemisch
aus Nickel und Eisenoxiden umfaßt.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Oberflächenbereich der Struktur aus ge
sintertem Eisen derart ausgewählt ist, daß der Struktur ein
Strom von etwa 5 bis etwa 100 A/Fuß2 zugeführt werden kann.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Oberflächenbereich der Struktur aus
gesintertem Eisen derart ausgewählt ist, daß der Struktur
ein Strom von etwa 10 bis 50 A/Fuß2 zugeführt werden kann.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß der Oberflächenbereich der Struktur aus
gesintertem Eisen derart ausgewählt ist, daß der Struktur
ein Strom von etwa 15 bis etwa 25 A/Fuß2 zugeführt werden
kann.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die zweite Anode eine gesinterte
Struktur besitzt, die Eisenoxide und Nickeloxide umfaßt.
11. Verfahren zum Elektroplattieren von Nickel auf einem
leitenden Substrat, bei dem der schädliche Aufbau von un
gebrauchten Nickelionen im Elektrolytbad verhindert wird,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- a) Schaffen eines wirksamen Elektrolytplattierungsbades auf Nickelbasis;
- b) Eintauchen einer ersten Anode, die an einen ersten Gleichrichter angeschlossen ist, in das Bad, wobei die erste Anode eine Opferelektrode aus Nickel umfaßt;
- c) Eintauchen einer zweiten Anode, die an einen zweiten Gleichrichter angeschlossen ist, in das Bad, wobei die zweite Anode eine Struktur aus gesintertem Eisenoxid auf weist, die eine zur Verfügung stehende Oberfläche besitzt, so daß ein Strom von etwa 5 bis etwa 100 A/Fuß2 vorgesehen werden kann;
- d) Eintauchen eines zu elektroplattierenden Substrates in das Bad und Anschließen desselben an den ersten und zweiten Gleichrichter; und
- e) anodisches Elektrifizieren der ersten Anode und katho disches Elektrifizieren des Substrates, während etwa 5 bis etwa 100 A/Fuß2 der zweiten Anode zugeführt werden, so daß der an der Anode anliegende Strom etwa 1% bis etwa 16% des während des Elektroplattierens des Substrates angelegten Ge samtstromes beträgt.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
etwa 2 bis etwa 12% des angelegten Gesamtstromes durch die
zweite Elektrode laufen.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß etwa 4% bis etwa 8% des Gesamtstromes durch
die zweite Anode angelegt werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch
gekennzeichnet, daß etwa 10 bis etwa 50 A/Fuß2 an die zweite
Anode angelegt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, daß etwa 15 bis 25 A/Fuß2 an die zweite
Anode angelegt werden.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch
gekennzeichnet, daß die zweite Anode desweiteren eine ge
sinterte Struktur aufweist, die durch ein Gemisch aus
Eisenoxid und Nickeloxid gebildet ist.
17. Verfahren zum Elektroplattieren von Nickel auf ein
leitendes Substrat, bei dem der schädliche Aufbau von
ungebrauchten Nickelionen im Elektrolytbad verhindert wird,
gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- a) Schaffen eines wirksamen Elektrolytplattierungsbades auf Nickelbasis;
- b) Eintauchen einer ersten Anode, die an einen ersten Gleichrichter angeschlossen ist, in das Bad, wobei die erste Anode eine Opferanode aus Nickel umfaßt;
- c) Eintauchen einer zweiten Anode, die an einen zweiten Gleichrichter angeschlossen ist, in das Bad, wobei die zweite Anode eine Struktur aus gesintertem Eisenoxid und Nickeloxid aufweist, die eine zur Verfügung stehende Ober fläche für einen Strom von etwa 15 bis 25 A/Fuß2 aufweist;
- d) Eintauchen eines zu elektroplattierenden Substrates in das Bad und Anschließen desselben in kathodischer Weise an den ersten und zweiten Gleichrichter; und
- e) anodisches Elektrifizieren der ersten Anode und katho disches Elektrifizieren des Substrates, während etwa 15 bis etwa 25 A/Fuß2 der zweiten Anode zugeführt werden, so daß der an die Anode gelegte Strom etwa 2% bis etwa 8% des während des Elektroplattierens des Substrates angelegten Gesamtstromes beträgt.
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