SE448001B - Katodiskt utfelld metallprodukt - Google Patents

Description

448 001 De ledande öarna, som typiskt har en diameter av minst 15 mm, är tillräckligt stora för att metallavsättningarna, vilkas storlek i huvudsak motsvarar de ledande öarna, skall sitta stadigt fast på öarna. En skör förbindning måste givetvis und- vikas för att metallutfällningarna inte skall lossna och falla ned i elektrolystanken. När metallutfällningarna genom stripp- ningen avlägsnas från katodens öar, blir katoden följaktligen utsatt för betydande mekanisk förslitning utöver den hårdhänta behandling för vilken den blir utsatt i samband med överföring- en till och från elektrolystankarna. Katoder för denna använd- ning måste därför vara robusta, självbärande konstruktioner som kan stå emot den relativt hårdhänta behandlingen vid denna industriella tillämpning.

En tidigare katod av den i de ovannämnda patentskrifterna om- _nämnda typen består av en ledande metallplåt som är partiellt ' övertäckt med en tunn beläggning av ett icke-ledande material i ett sådant mönster att isolerade områden av metallplåten förblir frilagda i form av ledande metalliska öar. Den största nackdelen hos dessa s.k. "permanenta katodkärnor" är deras korta livslängd, som vanligtvis endast är tio elektrolysopera- tioner eller mindre. I varje maskeringskonstruktion är de le- dande öarna försänkta i förhållande till maskeringsskiktet, varför metallen utfälls i den bildade fördjupningen. Förbind- ningen vid gränsytan mellan maskeringsmaterialet och den under- liggande metallen är kritisk för katodens användbarhet vid metallavsättningarnas avlägsnande, eftersom masken blir utsatt för betydande misshandling, isynnerhet vid kanten där masken omger de fördjupade öarna. På de ställen där maskeringsmate- rialet blir bortrivet blir öarna på oönskat sätt förstorade, vilket får till följd att metallutfällningarna också blir större och vid avlägsnandet förstör beläggningsskiktet ytter- ligare. Förstöringen är både snabb och kumulativ och får till följd att katoden inom ungefär tio elektrolysoperationer måste tas ur drift för förnyad maskering. Sökandet efter en lämplig maskeringsteknik har resulterat i ett flertal för- slag från täcklacker, färger och remsor i de tidigare patenten, .m 448 001 till epoxiplaster, som appliceras på en plåt av förkromat rostfritt stål, i ett senare patent, och på sistone till emaljskikt. Varje förbättring vittnar om katodernas sår- barhet ifrâga om sin oförmåga att motstå upprepade elektro- lysoperationer på grund av maskeringens förstöring.

Det har nu framkommit en âteranvändbar integrerad katoden- het med ledande öar, som är robust, hållbar och tillförlit- ligare än tidigare katoder. Samtidigt har det visat sig att fördelarna med den föreslagna integrerade katodenheten inte uteslutande är begränsade till dess fysikaliska egenskaper, utan också i den uppnådda förenklingen vid den elektroly- tiska utfällningen i samband med dess användning, och ut- fällningarnas förbättrade egenskaper. V Det har vidare framkommit en rektangulär, återanvändbar katodenhet med två arbetsytor för samtidig satsvis elekt- rolytisk utfällning av en mångfald metalliska utfällningar, var och en vägande minst 5 g men inte mer än 50 g, varvid katodenheten innefattar en integrerad helhet av två i va- randra ingripande delar, nämligen en i huvudsak stel skiva av isolerande material med ett däri inbäddat ledande metall- montage med på jämna avstånd från varandra anordnade ut- språng som sträcker sig genom skivans yta under bildning av en grupp ledande metallöar som ligger i jämnhöjd med eller upphöjda ovanför skivans yta för elektrolytisk utfällning av metall därpå.

Ett förfarande för elektrolytisk utfällning av en mång- fald metallutfällningar ur en elektrolyt, kännetecknas av följande steg: A) att i elektrolyten använda en âteranvändbar katod- enhet med två arbetsytor och innefattande en integrerad helhet av två i varandra ingripande delar, nämligen en i huvudsak stel skiva av isolerande material med ett däri inbäddat ledande metallmontage med på avstånd från varandra å» 448 001 anordnade utsprång, som sträcker sig genom skivans yta under bildning av en grupp ledande metallöar i jämnhöjd med eller upphöjda ovanför skivans yta för elektrolytisk utfällning av metall därpå, B) att leda elektrisk ström genom elektrolyten, C) att utfälla metall elektrolytiskt på katodenheten under bildning av metallutfällningar, som väger minst S g men inte mer än 50 g, D) att avlägsna metallutfällningarna från katodenheten, E) att använda katodenheten på nytt i elektrolyten för fortsatt elektrolytisk metallutfällning.

Uppfinningen har till föremål en katodiskt utfälld metall- produkt av det inledningsvis angivna slaget. Metallproduk- ten kännetecknas av att den uppvisar väsentligen den form som bildas, då en yta i form av en halv ellips eller cirkel roteras på sådant sätt, att mittpunkten på ytans bas kommer att beskriva en i ett basen innehållande och vinkelrätt mot den halvcirkulära eller halvelliptiska ytan anordnat plan belägen cirkulär eller elliptisk bana, vars diameter resp. lillaxel understiger basens längd, varvid kroppen har ett förhållande mellan dess maximala höjd (h), mätt från hasytan, och basytans area av minst 0,12 cm_1 och en total ytstorlek, som är minst tre gånger större än den plana basytans area.

Uppfinningen skall i det följande beskrivas närmare under hänvisning till medföljande ritningar. Pâ ritningarna visar: Fig. 1 är en perspektivbild visande en bortbruten del av en utföringsform av det metallmontage som bildar katoden- hetens ena komponent, fig. 2a är en perspektivbild av en bortbruten del av en andra utföringsform av metallmontaget enligt uppfinningen och visar det omgivande isolerande materialet, fig. 2b visar en ändvy av fig. 2a, fig. 3 är en perspektivbild av en bortbruten del av metallmontaget enligt en tredje utföringsform av uppfinningen, fig. 4a är en snittbild visande en del av den av monta- get enligt fig. 3 framställda katodenheten, 448 001 fig. 4b är en snittbild visande en modifikation av utföringsformen enligt fig. 4a, fig. 4c är en snittbild visande en andra modifikation av utföringsformen enligt fig. 4a, fig. 5 visar den integrerade katodenheten sådan den generellt uttänkts enligt uppfinningen, fig. 6a och b är reproduktioner i större skala visande elektrolytiska utfällningar som framställts enligt förfaran- det enligt uppfinningen och fig. 6c och d visar de ungefärliga utseendena av axiella snitt genom de i fig. 6a och b visade utfällningarna.

Tre utföringsformer av katodenheten skall i det följande beskrivas som utföringsformerna med pinntrâden, pinnplattan och den korrugerade tråden.

Tillverkningen av en integrerad katodenhet enligt pinntråds- utförandet omfattar delvis konstruktionen av ett elektriskt ledande metallmontage sådant det visas i fig. 1. Montaget består av en ledande ram 4 som omgärdar en serie ledande metalltrådar 5 med talrika därpå fästa cylindriska pinnar 6, var och en med en diameter av normalt uppemot 13 mm. Pinnar- na är företrädesvis regelbundet spridda över det inramade omrâdet och sträcker sig vinkelrätt mot det plan i vilket trådarna ligger, även om andra arrangemang och orienteringar av pinnarna ligger inom ramen för uppfinningen. Trådarna kan stödas temporärt av ledande tvärslåar 7 till ett senare stadium av tillverkningen. Elektriska kontakter 3 är svet- sade på montaget såsom visats. Det för strömtransporten i katoden valda materialet kan vara vilken som helst ledande metall som är inert mot den elektrolyt med vilken den kommer i kontakt. Kromnickelstâl, t.ex. av typ AISI 304 (18 % Cr, 8 % Ni), har visat sig särdeles tillfredsställande.

Metalltrådarna måste vara tillräckligt tjocka för ström- transporten, och diametrar av 3 - 10 mm har visat sig lämp- ligast. Antalet pinnar på metallmontaget väljs för att maximera antalet lägen för metallutfällning på katoden- heten, samtidigt med att utrymmena mellan metallutfällning- -10 448 001 arna blir så små som möjligt.

Metallmontaget är inbäddat i en platta av icke-ledande material, t.ex. en plast. Uttrycket "plast" används i det följande, eftersom plaster som en grupp visat sig vara lämpligaste materialen. Framhållas bör emellertid att varje material är tillfredsställande som har egen- skaperna att vara inert mot elektrolyten, tillräckligt starkt för att motstå de mekaniska påfrestningarna vid upprepade användningar, och vars utvidgningskoefficient tillräckligt överensstämmer med den inbäddade metallen för att förhindra separering mellan plastmaterialet och metallkonstruktionen på grund av de under tillverkningen eller driften uppträdande temperaturändringarna. Talrika plaster har sådan lämplig kombination av egenskaper, t.ex. epoxi-, uretan-, propen-, eten- och akryl-plaster. Inerta fyllmedel, t.ex. glas, eller kemiskt aktiva modifierings- medel kan om så önskas också användas för justering av plastmaterialets egenskaper.

Inbäddningen kan exempelvis åstadkommas genom formsprut- ning av plasten runt metallmontaget. Alternativt kan flytande plaster hällas i en formkavitet, eller två skivor av plastmaterial pressas ihop genom varmpressning med me- tallmontaget placerat emellan. Vilken teknik som än an- vänds, är syftet att intimt förena plastmaterialet med metallmontaget för bildning av den i fig. 2 visade integ- rerade katodplattan.

Det slutliga resultatet är en stel, integrerad plattkadod- enhet som är sammansatt av två med varandra intimt förenade, kompletterande delar. Med denna konstruktion är metall- montaget och den icke-ledande plattan låsta inbördes och oskiljbara. Det framgår sålunda att den nya integrerade konstruktionen av katodenheten ger en färdig lösning på det tidigare problemet att binda metall vid icke-ledande material. Öu 448 001 Den andra utföringsformen (pinnplattan) kännetecknas av det i fig. 2a och Zbuvisade metallmontaget. En metall- platta 8, med elektriskt anslutningsdon 3, är försedd med en serie cylindriska pinnar 9, som vid den i fig. 2 visade utföringsformen med sina geometriska axlar sträcker sig vinkelrätt mot plattans plan. Plattan är mellan 1,6 och 4,8 mm/tjock och består typiskt, men ej nödvändigtvis, av rostfritt stål. Metallpinnarna, som lämpligen också är tillverkade av rostfritt stål, är mindre än 13 mm i diameter och uppemot 13 mm långa. Sättet för tapparnas fastgöring varierar och inkluderar svetsning, nitning eller andra tekniker. Det resulterande metallmontaget inbäddas sedan i en platta 2 av icke-ledande material, t.ex. en plast (i fig. 2a endast visad med punktstreckade linjer) enligt någon av de tidigare beskrivna metoderna för att bilda den integrerade katodenhet som visats i fig. 2 och har det yttre utseende som visas i fig. 5, av flata, ledande metallytor i jämnhöjd med den icke-ledande plattans 2 yta. Tapparna ger tillräckligt fäste för plasten 2 men för att förbättra läsningen mellan metallmontaget och plasten, är det fördelaktigt att sörja för kontinuitet av plasten genom metallmontaget, t.ex. genom att man perforerar stålplattan på ett flertal ställen mellan tapparna. Ett sådant hål 16 visas i fig. 2.

Den tredje utföringsformen (korrugerad tråd) är baserad på användningen av det i fig. 3 visade metallmontaget.

Detta är_sammansatt av en serie korrugerade metalltrâdar som är infästa i en ram 11 parallellt med varandra och med korrugeringarnas toppar placerade i sicksack. Tvärslâar 12 kan användas för att ge trådarna temporärt stöd och hålla avståndet mellan dessa innan montaget inbäddas i ett icke-ledande material. Elektriska anslutningsdon 3 är fästa vid ramen. De korrugerade trådarna har liknande sammansättning som de tidigare beskrivna tapparna och diametrar av 3 - 10 mm. Metallmontaget inbäddas i en platta av icke-ledande material under tillämpning av en modifikation 448 001 av den gjutteknik som beskrivits tidigare. Formens sidor, eller stödande stålplåtar, beläggs i detta fall i förväg med gummi eller annat mjukt material så att trådkorru- geringens toppar kan nedpressas däri. Denna teknik ger en integrerad katodenhet med upphöjda öar, såsom visas i snittet enligt fig. 4a. Korrugeringarnas toppar sträcker sig genom plastskiktet under bildning av elliptiska öar 13 som höjer sig ovanför plattans 2 yta.

Fig. 4b visar en modifikation av utföringsformen där de upphöjda öarna enligt fig. 4a är avskurna, t.ex. genom slipning, under bildning av flata elliptiska öar 14 på den icke-ledande plattan 2.

Alla de ovan beskrivna utföringsformerna av katoden kan modifieras genom att man på metallmontaget före dess in- bäddning i skivan applicerar en mjuk, deformerbar plast eller ett gummiliknande material. Det deformerbara materia- let bildar en zon mellan det ledande metallmontaget och det plastmaterial i vilket det är inbäddat. Ett lämpligt material är exempelvis en i ett oflyktigt mjukningsmedel dispergerad vinylplast, känd i tekniken som en plastisol, fastän det bör framhållas att vilket material som helst med liknande egenskaper är potentiellt användbart. Den resulterande katodenheten, som visas i fig. 4c för den på användningen av korrugerade trådar baserade utförings- formen, har en elastisk zon 15 mellan den metalliska ön 13 och det omkringliggande materialet av den 2 icke-ledande plattan. aAv beskrivningen ovan framgår att alla utföringsformerna och modifikationerna av den integrerade katodenheten har ett gemensamt utmärkande kännetecken. Den del av den icke- ledande metallön som gränsar till plastmaterialet ligger antingen i jämnhöjd med plastytan eller är upphöjd ovanför denna. Gränsytzonen är avgörande för katodenheten eftersom 448 ÛÛ1 det är detta ställe som blir utsatt för den största för- slitningen yid avlägsnandet av de elektrolytiskt utfällda metallkropparna. De metalliska öarna kan sålunda ha vil- sken form som helst så länge som deras yta ligger i jämn- höjd med eller obetydligt ovanför plastytan.

Fig. 5 är en helbild av katodenheten visande ledande metallöar 1 integrerade med en platta 2 av icke-ledande material. Elektriska anslutningsdon 3 tillhandahåller ström till öarna för galvanisk utfällning av metall pâ dessa.

Användningen av de flata ömodifikationerna av de ovan be- skrivna utföringsformerna av den integrerade katodenheten är särdeles fördelaktig på grund av den enkelhet med vilken en ny arbetsyta kan erhållas när en reparation är av be- hovet pâkallad. Genom enkel avslipning eller putsning av- lägsnas förslitet eller skadat material så att en ny ka- todyta erhålles. Denna enkla återställningsmöjlighet gör att uppfinningen får ökad betydelse då det, såsom skall beskrivas senare, redan finns bevis som visar att katoden- heten enligt uppfinningen överträffar tidigare kända ka- toder ifråga om drifttid mellan reparationer.

Vid användning av katodenheten i ett föredraget elektro- lytiskt förfarande för metallframställning har det helt överraskande visat sig att en i sitt slag enastående, kronformad produkt erhålles när öarnas ytor är mindre än ca 1,3 cmz (0,2 sq.in.). De vid elektrolytisk utfällning på cirkulära och elliptiska öar bildade kronformade av- sättningarna visas i fig. 6a resp. 6b, med axiella tvär- snitt genom utfällningarna visade i fig. 6c och 6d.

Den kronformade produkten har en stor tillväxtkomponent i riktningen vinkelrätt mot katodytan. Det är därför lämp- ligt att kvantitativt beskriva utfällningens form med en formparameter S, definierad som avsättningens höjd h 448 001 dividerad med dess bottenyta A. Under hänvisning till fig. 6a får man då uttrycket _ h _ 4h S-r-n' För kronformade utfällningar är formparametern S minst 0,12 Cm- (0,3 in_1) och vanligtvis ca 0,18 cm-1 (0,45 in_1). I mot- sats därtill är elektrolytiska utfällningar, som vuxit på öar med större bottenyta än ca 1,3 cmz, knappformade och har typiskt ett S-värde av endast ca 0,08 cm_1 (0,2 in'1) e11er mindre.

Av fig. 6 framgår att de kronformade produkterna enligt uppfinningen kännetecknas av en storlek som är flera gånger större än de öar på vilka de vuxit. I motsats där- till är det känt att den knappformade produkten utvinnes i storlekar som i huvudsak motsvarar storleken på de le- dande öarna. Den kronformade utfällningens vikt hålls mellan ca 5 g och 50 g genom kontroll av utfällningstiden.

För utfällningar som väger mindre än ca 5 g måste de elek- trolytiska utfällningsoperationerna upprepas ungegär var- annan dag, varför den ursprungliga arbetssparande fördelen med katoden tenderar att gå förlorad. Vid vikter över 50 g blir avsättningarna så tjocka att det finns risk för kon- takt med den motsvarande anoden.

Den kronformade produktens form och dess storlek i för- hållande till den ledande ön är av stor praktisk betydelse.

De kronformade avsättningarna enligt uppfinningen visar sålunda en stor tillväxtkomponent i en riktning som går vinkelrätt mot utfällningsytan, till skillnad mot botten- tillväxten, vilken definieras som tillväxt parallellt med utfällningsytan. Metallutfällningen på katoder med ledande öar begränsas normalt genom beröringen med angränsande ut- fällningar som följd av bottentillväxt mellan de ledande öarna. För en given basdiameter kan en kronformad produkt tack vare sin större höjd därför vara betydligt tyngre än 1 448 001 11 en skivformad produkt. Pläteringscyklerna kan följakt- ligen vara mycket längre, t.ex. tvâ veckor i stället för den mera vanliga tiden en vecka, varför också den frekvens med vilken katoderna måste avskalas från sina utfällningar minskas i motsvarande grad. Den längre pläteringscykeln är av stor praktisk fördel emedan den minskar driftkost- naderna vid förfarandet samtidigt med att den ökar katod- enhetens drifttid.

En ytterligare fördel med kronformen av utfällningarna en- ligt uppfinningen är dess relativt stora ytarea. Denna egenskap är gynnsam för upplösningshastigheten vid elektro- lys- eller smältoperationer. Den i huvudsak halvsfäriska formen på avsättningarna har en teoretisk ytstorlek av 3¶r2, där r är basradien. Detta är en 50 % större yta än den som erhålles med en knappformad utfällning med samma radie. Den aktuella ökningen är troligtvis långt större 1 än 50 % på grund av den inrullade strukturen av de i fig. 6 visade kronformerna;° Även om det föredragna förfarandet baserar sig på använd- ningen av öar vilkas ytor har en storlek som är mindre än 1,3 cmz, behöver detta inte nödvändigtvis vara fallet.

Det bör sålunda framhållas att alla fördelarna hos den här beskrivna robusta katodenheten likaväl gäller också för elektrolytiska utfällningsmetoder där man använder öar vilkas ytor är större än 1,3 cmz.

En ytterligare fördel som kan vinnas med den integrerade katodenheten och förfarandet ligger i dess potentiella möjlighet för automatisering. Denna möjlighet finns huvud- sakligen på grund av att de integrerade katodenheterna är utomordentligt robusta, att de inte kräver någon förbehand- ling.före den elektrolytiska utfällningen, t.ex. upprugg- ning av ytan, och att de är kapabla till en mycket lång drifttid. Sålunda har det uttänkts att strippningsprocessen 448 001 12 skulle kunna genomföras i elektrolystankarna, från vilka de kronformade metallkropparna sedan skulle kunna åter- vinnas utan att katodenheterna skulle behöva avlägsnas.

Katodenheten och förfarandet kan tillämpas vid framställ- ningen av vilken basmetall som helst men med fördel vid galvanisk utfällning av nickel, kobolt och koppar eller legeringar därav.

De följande exemplen illustrerar uppfinningens natur och fördelar.

Exemgel 1 Två katodenheter enligt utföringsformen med korrugerade metalltrâdar, den ena framställd enligt den variant där den korrugerade trådens yta slipats för friläggning av flata öar (katod A), och den andra enligt varianten med upphöjda öar (katod B), båda mätande ca 1040x635x13 mm (undantagandes elektriska anslutningsdon) och med ca 1 650 304 elliptiska, ledande öar av rostfritt stål, var och en mätande ca 10 mm i storaxelns riktning och 5 mm i lillaxelns riktning och omgivna av ickeledande epoxi- olast, monterades mellan olösliga anoder i produktions- tanken av en elektrolytisk nickelutvinningsoperation.

Elektrolyten hade följande sammansättning: N12* 68,9 9/1 sozz' 49,6 g/1 c1* 89,7 g/1 Na* 27,0 g/1 H3BO3 14,6 g/1 och hade ett pH av 2,5 vid arbetstemperaturen 60°C. För att kontrollera initialtillväxten av utfällningarna ökades strömstyrkan till katodenheterna i steg under de första h- 448 001 13 tre dygnen och hölls därefter praktiskt taget konstant _under de återstående fyra dygnen av elektrolysen, såsom framgår av tabell 1.

Tabell 1 Strömnivåer under utfâllningscykeln Strömstyrka (ampere/katod) Qag Katodenhet A Katodenhet B 1 ào 90 2 140 150 3 260 270 4 260 270 260 » 270 6 265 270 7 270 185 Startströmtätheten för katodenheten A var ca 13,6 A/dmz och för katodenheten B 15,2 A/dm2..Spänningen vid 200 A var 2,65V.

Efter sju dygns elektrolys avlägsnades de båda katodenheterna från produktionstanken och nickelutfällningarna skildes lätt från ytan med användning av en skrapa. Formen på utfällning- arna var likformig och ungefär halvellipsoidisk. Medelvikten var 22 g och de halvellipsoidiska dimensionerna mätte i genomsnitt 29 mm diameter vid basen med en total höjd av 12,7 mm, mätt vinkelrätt från plattans yta. Basen av varje utfällning hade därför en yta som var ungefär sju gånger större än ytan av den ursprungliga ledande ön. Katodenheterna avsynades sedan utfällningarna avlägsnades, varvid det be- fanns att inget av det inkapslande epoxiplastmaterialet hade ryckts loss vid utfällningarnas avlägsnande.

Exempel 2 Katodenheter, som tillverkats enligt det ovannämnda för- farandet användes på nytt upprepade gånger enligt den ovan beskrivna metoden, och deras långa drifttid utan att behöva -çï 448 001 14 repareras, illustreras nedan.

En försöksserie i laboratorieskala genomfördes med använd- ning av katodenheter som representerade de olika här be- skrivna modifikationerna av flata öar enligt utföringsfor- merna med korrugerade trådar och pinntrådar. Elektrolyten var densamma som i exempel 1, varje,katodenhet hade dimen- sionerna 340 x 165 mm och en tjocklek av 12,7 mm, och i samtliga fall bestod det ledande mediet av ett rostfritt 18-8-stål av typ 304. Katodenheter med korrugerade trådar hade 108 elliptiska ledande öar med en ytstorlek av i ge- nomsnitt ca 45 mmz, och katodenheterna med pinntrådar hade 154 cirkulära öar, var och en med en diameter av 6,35 mm och en ytstorlek av 32 mmz. öarnas totala yta hade därför en ungefär konstant storlek för alla katoderna av ca 50 cmz.

Startströmmen var 7,5 A, vilket motsvarade en strömdensi- ..- tet i starten av ca 15,5 A/dmz. Under utfällningens gång minskade denna strömtäthet på grund av avsättningarnas Éf tredimensionella tillväxt och uppskattades vid pläterings- cykelns slut till ca 2 A/dmz. Tre pläteringscykler av- slutades varje vecka, och varje cykel hade sålunda en to- tal strömmatning av 22,5 amperedygn.

Efter varje pläteringscykel avlägsnades katodenheterna med sina vidhäftande utfällningar från elektrolystanken, sköljdes med vatten och skrapades lätt för avlägsnande av utfällningarna. Katodenheterna sattes åter in i den elektrolytiska utfällningsoperationen för nästa cykel.

Katodenhetens drifttid definierades genom antalet pläte- ringscykler som uppnåddes med en viss katodenhet innan ytan krävde reparation. a; 411 448 001 Tabell II Drifttid för olika katodenheter Katodtyp Pläterings- Test Metallmontage Skiva cykler C Obelagd korrugerad tråd Polyeten 34 D Obelagd korrugerad tråd Polypropen 35 E Plastisolbelagd korrugerad Araldit och 60 tråd Hycar CTBNX) F Obelagd pinntrâd Polypropen 90 G Plastisolbelagd pinntråd eAraldit och 120 Hycar CTBN x) Araldiéâ är varumärket för en epoxiplast och Hycar CTBN är varumärket för ett gummeringsadditiv.

Av tabell II framgår att alla katoderna utmärker sig för en mycket längre hållbarhet vid pläteringen än tidigare kända katodenheter.

Exemgel 3 En serie utfällningstest genomfördes på tvâ katoder med tvâ olika storlekar på respektive öar. Varje katod användes för plätering av 14 g utfällningar vid två olika strömden- siteter vid starten. Elektrolyten var densamma som i exempel 1. Resultaten visas i tabell III.

Tabell III Effekten av strömdensiteten vid starten och öarnas storlek på produktens form Öarnas diameter Strömdensitetzvid starten Formfaktor S mm A/dm ___°_IL_ 16 5,4 0,094 16 21,5 0,087 8 5,4 0,181 8 21,5 0,169 De elektrolytiska utfällningarna från öarna med 16 mm dia- meter var skivformade, så gott som identiska till formen och skilde sig endast ifråga om ytstrukturen. Utfällningarna ln 448 001 16 på de mindre öarna var både kronformade och skilde sig kvalitativt från de skivformade utfällningarna.

Detta exempel visar klart att kronformen av produkten och de därmed förbundna fördelar inte beror på driften vid den högre strömdensiteten som âtföljer användningen av en mindre ö, utan orsakas av själva öns absoluta storlek.

Exempel 4 -' Ytterligare test genomfördes liknande dem som beskrivits i exempel 3, men med användning av en konstant östorlek av ,5 mm och en konstant strömdensitet av 21,5 A/dmå Utfäll- ningstiderna varierades emellertid för att utfällningar med olika vikter skulle erhållas. Med dessa test undersöktes sålunda inverkan av utfällningens vikt på dess form. Resul- taten visas i tabell IV.

Tabell IV Samband mellan utfällningarnas vikt och form Utfällning Formfaktor S g cm-1 0,137 0,134 ao I 0,122 Detta exempel visar att utfällningarna bibehåller en i stort sett konstant formfaktor efterhand som de växer. Det är så- lunda tydligt att dessa resultat, bedömda tillsammans med resultaten från exempel 3, visar att den absoluta östor- leken är den viktigaste variabeln när det gäller att be- stämma produktens form. De bâda exemplen tjänar också till att definiera gränserna för uppfinningen. Exempel 3 visade att knappformer erhölls vid utfällning på öar med 16 mm diameter, medan föreliggande exempel däremot visar att en ö med 11 mm diameter ger en kronformad utfällning. Ett praktiskt gränsvärde för östorlekar för utfällning av kronformade w 448 001 17 produkter enligt uppfinningen synes därför vara en dia- meter av ca 12,7 mm, dvs likvärdigt med en yta av ca 2 1,3 cm .

Exempel 5 En katod tillverkades enligt modifikationen av utförings- formen med plastisol-belagd korrugerad tråd med använd- ning av upphöjda öar i stället för de i exempel 2 be- skrivna flata öarna. Grundmassan bestod av en blandning av Araldit med Hycar CTBN. Alla parametrarna vid den elek- trolytiska utfällningsprocessen, inklusive strömdensite- ten, var desamma som i exemplen 1 och 2. Katoden motstod 56 utfällningscykler och gav utfällningar som gick ännu lättare att avlägsna än vid katoderna med flata öar. De utfällda produkterna liknade i alla avseenden de tidigare utfällningarna, undantagandes en fördjupning i basen mot- svarande de upphöjda öarna.

Exempel 6 En laboratorielimmad katod konstruerades, varvid ett pinn- trådmontage med en plastisolbeläggning inbäddades i en plastskiva av Araldit med Hycar CTBN. Katoden hade på sin yta 154 öar, var och en med 8 mm diameter.

Katoden nedfördes i en cell som innehöll en elektrolyt liknande den i exempel 1. En ström av 16,5 ampere matades till cellen, vilket motsvarade en strömdensitet vid starten av 22,6 A/dmz. Elektrolytisk utfällning av nickel fort- sattes under en 14 dygns period, varefter katoden med ut- fällningarna avlägsnades från cellen och utfällningarna avlägsnades genom lätt skrapning.

Ingen av utfällningarna hade bildat_bryggor och samtliga var kronformade med utmärkt ytjämnhet. Deras medelvikt var ca 34 g, och typiska mätningar var ca 22 mm diameter 448 001 18 vid basen och 11 mm på höjden.

Exempel 7 En katod med öar av 8 mm diameter konstruerades av ett i polyuretan inbäddat metallmontage av en pinnplatta av rostfritt stål 304. Katoden nedfördes i en cell som inne- höll en elektrolyt av samma slag som i exempel 1 och be- lastades med en ström av 16,5 ampere, vilket motsvarade en strömdensitet vid starten av 22,6 A/dmz. Tre elektro- lytiska utfällningscykler genomfördes varje vecka, varvid varje cykel avslutades genom att nickelutfällningarna av- skrapades på det tidigare beskrivna sättet. Katoden hade i skrivande stund utstått 40 utfällningscykler och visade inget tecken på förstöring.

Exempel 8 Ett utfällningstest genomfördes på en katod med öar av 8 mm diameter. Katoden placerades i en cell innehållande en kopparsulfatlösning som elektrolyt, och koppar ut- fälldes på öarna upp till en vikt av ca 30 g med använd- ning av en strömdensitet vid starten av 15,0 A/dmz. Tes- tet upprepades med användning av öar med 16 mm diameter.

De från öarna med 8 mm diameter utvuxna utfällningarna var kron- formade och hade en S-faktor av 0,16 cm-1, medan utfäll- ningarna på öarna med 16 mm diameter var skivformade och hade en S-faktor av 0,087 cm_1.

Exempel 9 Ett utfällningstest liknande det i exempel 8 genomfördes med användning av en koboltkloridelektrolyt. De resulte- rande koboltutfällningarna hade en form som var mycket lika kopparutfällningarna enligt exempel 8 och nickelut- fällningar som pläterats under samma betingelser. Förfa- randet kan sålunda tillämpas på elektrolytisk utfällning av koppar och kobolt. Ön

Claims (2)

448 001 Z° Patentkrav l

1. Katodiskt utfälld metallprodukt bestående av en kropp med plan basyta A pch en vikt mellan 5 och 50 g, kqä n n e t e_c k n a d av att den uppvisar väsentligen den form som bildas, då en yta i form av en halv ellips eller cirkel roteras på sådant sätt, att mittpunkten på ytans bas kommer att beskriva en i ett basen innehållande och vinkelrätt mot den halvcirkulära eller halvelliptiska ytan anordnat plan belägen cirkulär eller elliptisk bana, vars diameter resp. lïllaxel understiger basens längd, varvid kroppen har ett förhållande mellan dess maximala höjd (h), mätt från basytan, och basytans area av minst 0,12 cm_1 och en total ytstorlek, som är minst tre gånger större än den plana basytans area. '

2. Katodiskt utfälld metallprodukt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att kroppen uppvisar väsentli- gen radiella spår i dess basytan A motsatta ovansida. _-. ny. _