DE957894C - Bad und Verfahren zum galvanischen Abscheiden von Nickelüberzügen in gleichmässiger Schichtstärke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft das galvanische Abscheiden von Nickelüberzügen in gleichmäßigen Schichtstärken.

Ein Ziel der Erfindung ist es, das Metall unabhängig von der Form der Kathode, also auch wenn sie äußerst kompliziert ist, in möglichst gleichmäßiger Stärke niederzuschlagen. Weiterhin soll das niedergeschlagene Metall geringe Spannungen aufweisen und hart sein.

Gemäß der Erfindung wird ein galvanisches Bad verwendet, das ein Nickelsalz und Natrium- oder Kaliumchlorid enthält, und bei dem der Gewichtsanteil an Natrium- oder Kaliumchlorid ein Vielfaches desjenigen des Nickels im Nickelsalz beträgt. Bisher war es üblich, kleine Mengen von

Natriumchlorid in einem Verhältnis von etwa 12,5 bis 24,9 g/l den Vernickelungsbädern hinzuzufügen, um deren Leitfähigkeit und die Löslichkeit der Anode zu erhöhen. Natriumchlorid in so geringen Mengen erhöht sehr die Spannung in der ao niedergeschlagenen Metallschicht. Da die geringste Erhöhung des Gehaltes an Natriumchlorid die Spannung weiter erhöht, wird für gewöhnlich darauf geachtet, dessen Gewichtsanteil im Verhältnis zu dem des Nickels klein zu halten.

Zur Prüfung der Eigenschaft des Bades, Metallniederschläge gleichmäßiger Stärke zu erzeugen, kann man an einem gewinkelten Prüfstück das Gewicht des Niederschlages per Flächeneinheit in der Mitte und an den äußeren Kanten vergleichen

und dieses Prüfverfahren dann ?um Vergleich verschiedener galvanischer Bäder hinsichtlich dieser Eigenschaft heranziehen. Bei Verwendung eines Bades nach der Erfindung wurde festgestellt, daß die Eigenschaft des Bades, Metallniederschläge gleichmäßiger Stärke zu erzeugen, um ein Vielfaches besser ist als bei fluoridhaltigen Bädern mit hohem Nickel- und niedrigem Chloridgehalt und diese Eigenschaft in höherem Ausmaße aufweisen als sämtliche anderen bekannten Bäder. Auch war es nicht möglich, hinsichtlich dieser Eigenschaft gleichwertige Bäder durch Anwendung eines der bekannten Kunstgriffe zu erhalten, wie z. B. durch Zugabe von Natrium- oder Mangansulfat oderNatriumcitrat zum Bad oder durch einfaches Herabsetzen des Nickelgehaltes.

Ein galvanisches Bad nach der Erfindung ist somit in seiner Eigenschaft, Metallniederschläge gleichmäßiger Stärke zu erzeugen, überlegen. Dabei haben die erzeugten Niederschläge verhältnismäßig niedrige Spannungen und gute physikalische Eigenschaften. Neben sonstigen Vorteilen weist das Bad nach der Erfindung diese Gleichmäßigkeit der Niederschläge nicht nur bei dünnen, sondern auch bei stärkeren Niederschlägen auf, bei denen die lästigen Folgen ungleichmäßiger Auftragsstärke nicht so sehr ins Gewicht fallen.

Das in Betracht kommende Gewichtsverhältnis von Natriumchlorid zu Nickel beträgt größenordnungsmäßig 8:1, wobei das Nickel als Nickelsalz hinzugefügt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden aus 18,7 bis 24,9 g Nickel, welches als Nickelsulfat oder Nickelsulfamat zugegeben wird, zusammen mit 187,1 bis 218,3 g Natriumchlorid und bis zu 31,2 g Borsäure mit Wasser 1 1 Lösung hergestellt. Hierbei sind 24,9 g Nickel in etwa 103 g oder 118,5 g Nickelsulfat enthalten, je nachdem ob es sich um Nickelsulfat mit 4 oder 7 Molekülen Kristallwasser handelt. Zusätzlich wird ein bekanntes Netzmittel verwendet.

Es ist nach der Erfindung auch möglich, das Nickel dem ursprünglichen Bad als Nickelchlorid zuzufügen, so daß das Bad völlig sulfatfrei ist, jedoch etwas höhere Spannungen im niedergeschlagenen Metall verursacht. Man kann letzteren durch Zusatz von 24,9 g/l Natriumfluorid entgegenwirken. Der Zusatz verringert aber die Eigenschaft des Bades, Metallniederschläge gleichmäßiger Stärke So zu erzeugen. An Stelle von den in dieser Beschreibung erwähnten Natriumsalzen können auch Kaliumsalze verwendet werden.

Die bevorzugte Betriebstemperatur des galvanischen Bades ist 40⁰ C.

Die bevorzugte Stromdichte beträgt 1,7 A/qdm, obgleich das Bad auch zwischen 1 und 2 A/qdm oder darüber zufriedenstellend arbeitet, wenn es bewegt wird. Hierin besteht ein weiterer Vorteil der Erfindung. Sämtliche untersuchten Vernickele lungslösungen erreichten die gleichmäßigste Auftragsstärke bei einer verhältnismäßig niedrigen Stromdichte, gewöhnlich unter 1 A/qdm. In der Praxis werden aber häufig höhere Stromdichten verwendet, wenn auf eine gleichmäßige Auftragsstärke, die in manchen Fällen nicht wesentlich ist, nicht allzu großer Wert gelegt wird. Wenn die Stromdichte den Punkt überschreitet, bei welchem die gleichmäßigste Auftragsstärke erreicht wird, nimmt diese Gleichmäßigkeit mit zunehmender Stromdichte sehr schnell ab. Die erfindungsgemäße Lösung erreicht unter den oben angeführten bevorzugten Bedingungen entsprechend dem oben beschriebenen Prüfverfahren die gleichmäßigste Auftragsstärke bei 1,7 A/qdm. Zwischen 1 und 1,5 A/qdm verläuft die Kurve der Gleichmäßigkeit der Auftragsstärke im Vergleich zur Zunahme der Stromdichte sehr flach, und ihr Verlauf ist sogar zwischen 1,5 und 2 A/qdm nur schwach abfallend, so daß die Gleichmäßigkeit der Auftragsstärke selbst bei 2 A/qdm noch sehr groß ist.

Das Verhältnis der Gleichmäßigkeit der Auftragsstärke, der Härte und des pg-Wertes zueinander ist ziemlich kompliziert. Zur Erzielung der besten Ergebnisse wird ein p_H-Wert von 2 bis 5 bevorzugt.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Bades liegt in seiner verhältnismäßig großen Klarheit, die auf dem geringen Metallgehalt beruht und das Überprüfen der zu galvanisierenden Gegenstände erleichtert, ohne daß man sie aus dem Bad nehmen muß.

Wie bei anderen galvanischen Bädern können die bei Verwendung des erfindungsgemäßen Bades im Niederschlag auftretenden Spannungen durch die an sich bekannten Mittel, wie organische Verbindüngen (z. B. durch Saccharin) zur Verringerung derselben oder durch überlagerte Wechselströme völlig ausgeschaltet werden. Ein weiteres günstiges Merkmal des erfindungsgemäßen Bades besteht in diesem Zusammenhang darin, daß die Spannungen im Niederschlag mit zunehmender Stromdichte an der Kathode abnehmen, wogegen bei allen anderen galvanischen Bädern das Gegenteil der Fall ist. Hieraus ergeben sich verschiedene Vorteile im Betrieb, und die Gefahr eir es Rissigwerdens oder Abblätterns des Niederschlages an vorspringenden Stellen, an welchen die Stromdichte überdurchschnittlich hoch ist, wird herabgesetzt.

Die Härte des unter den beschriebenen Bedingungen niedergeschlagenen Nickels schwankt zwi- m> sehen 350 Vickers an Stellen, wo Vorsprünge der Kathode eine überdurchschnittlich hohe Stromdichte verursachen, und 440 Vickers an tieferliegenden Stellen, wo der Niederschlag demzufolge bei unterdurchschnittlicher Stromdichte erzeugt wird.

Eine gleichmäßigere Härte zwischen 440 und 470 Vickers wird erzielt, wenn man dem Bad Kobalt in Form eines Kobaltsalzes in solcher Menge zusetzt, daß ein Gehalt von 1,1 bis 3,3 g "° Kobalt auf 1 1 Lösung erreicht wird.

Claims (10)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Bad zum galvanischen Abscheiden von Nickelüberzügen in gleichmäßiger Schicht- 1*5 stärke, welches ein Nickelsalz und Natrium-

   oder Kaliumchlorid enthält, gekennzeichnet durch einen vielfach höheren Gewichtsanteil Natrium- oder Kaliumchlorid als derjenige an Nickel des Nickelsalzes.
2. 2. Bad nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Natrium- oder Kaliumchlorid zum Nickel des Nickelsalzes acht zu eins beträgt.
3. 3. Bad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es Nickelsulfat oder -sulfamat enthält.
4. 4. Bad nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Kobalt in Mengen von 1,1 bis 3,3 g/l.
5. 5. Bad nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen p_H-Wert zwischen 2 und 5.
6. 6. Bad nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in 1 1 wäßriger Lösung 18,7 bis 24,9 g Nickel als Nickelsulfat oder -sulfamat mit 187,1 bis 218,3 g Natriumchlorid ao und bis zu 31,2 g Borsäure enthalten sind.
7. 7. Verfahren zum galvanischen Abscheiden von Nickelüberzügen unter Verwendung eines Bades nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Verwendung eines organischen, die »5 Spannungen im Niederschlag verringernden Zusatzes, wie z. B. Saccharin.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen dem Gleichstrom überlagerten Wechselstrom zur Verringerung der Spannungen im Niederschlag.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stromdichte von 1 bis 2 A/qdm oder darüber angewendet wird.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das galvanische Bad bewegt und eine Stromdichte von 1,7 A/qdm angewendet wird.

    © 609579/437 i.56 (609782 1.57)