DE1016527B - Bad und Verfahren zum galvanischen Erzeugen von einebnenden Eisen-, Eisen-Nickel- oder Eisen-Nickel-Zink-UEberzuegen - Google Patents
Bad und Verfahren zum galvanischen Erzeugen von einebnenden Eisen-, Eisen-Nickel- oder Eisen-Nickel-Zink-UEberzuegenInfo
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Description
DEUTSCHES
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abscheidung galvanischer Überzüge und befaßt
sich im besonderen mit der galvanischen Abscheidung von duktilen Überzügen aus Eisen oder einer Eisenlegierung,
die eine einebnende Wirkung für die zu behandelnden Oberflächen besitzen.
Zur Herstellung von hochglänzenden, spiegelartigen, galvanischen Niederschlägen ist es notwendig,
die Oberfläche des Grundmetalls zu glätten, bevor darauf Nickel- und Chromüberzüge niedergeschlagen
werden. Dies erfolgt gewöhnlich durch mechanische Bearbeitung, bei der teure Poliermittel verbraucht
werden und bei der geschulte Kräfte verwendet werden müssen, wenn brauchbare Ergebnisse erzielt werden
sollen. Die mechanische Bearbeitung erfolgt durch Polieren mit einer Reihe immer feiner werdender
Poliermittel, welche die rauhe Oberfläche immer mehr glätten, bis ein hochglänzender, spiegelartiger, galvanischer
Überzug angebracht werden kann, ohne daß ein Polieren mit Leder notwendig ist. Dies ist besonders
dann der Fall, wenn sehr dünne Nickelüberzüge unter einem galvanischen Chromüberzug angebracht
werden. Wenn die Oberfläche des Grundmaterials nicht glatt ist, ist der entstehende galvanische Überzug
nicht spiegelartig und glänzend, sondern etwas matt.
Es wurde nun gefunden, daß, wenn auf dem Grundmaterial ein einebnender galvanischer Überzug aus
Eisen, Eisen-Nickel oder Eisen-Nickel-Zink aufgebracht wird, eine glatte Oberfläche erhalten wird, auf
welche äußerst dünne, hochglänzende Nickel- und Chromüberzüge galvanisch niedergeschlagen werden
können, ohne daß vorher ein mechanisches Polieren notwendig wäre.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, anhaftende, duktile, einebnende galvanische Eisen-,
Eisen-Nickel- oder Eisen-Nickel-Zink-Überzüge herzustellen,
die insbesondere als Unterschicht für hochglänzende, galvanisch abzuscheidende Nickel- oder
Chromüberzüge brauchbar sind und die die Korrosionsf estigkeit dieser darauf niedergeschlagenen Überzüge
verbessern.
Im allgemeinen ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß eine Badflüssigkeit elektrolysiert
wird, die Ferrosulfat, einen sulfatierten Kokosnuß-Oxyalkohol und Sacharin oder Phthalimid als Ausglättungsmittel
und gegebenenfalls Nickelsulfat oder Nickelsulfat und Zinksulfat enthält. Es kann auch
noch p-Toluolsulfonamid zugesetzt werden, um die
Ausglättung und den Glanz zu verbessern.
In der USA.-Patentschrift 2 191 813 wird beschrieben, daß Sacharin und p-Toluolsulfonamid in sauren
Nickelbädern zur Glanzerhöhung verwendet werden können. Diese Verbindungen besitzen jedoch in Nickel-Bad
und Verfahren zum galvanischen
Erzeugen von einebnenden Eisen-,
Eisen-Nickel- oder Eisen-Nickel-Zinküberzügen
Eisen-Nickel- oder Eisen-Nickel-Zinküberzügen
Anmelder:
Rockwell Spring and Axle Company,
Coraopolis, Pa. (V. St. A.)
Coraopolis, Pa. (V. St. A.)
Vertreter: Dr. W. Schalk und Dipl.-Ing. P. Wirth,
Patentanwälte,
Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39
Frankfurt/M., Große Eschenheimer Str. 39
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 2. August 1954
V. St. v. Amerika vom 2. August 1954
William Henry Safranek, Columbus, Ohio (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
bädern keine merkliche einebnende Wirkung, und es ist daher vollkommen überraschend, daß bei deren
Verwendung in den erfihdungsgemäßen eisenhaltigen Bädern eingeebnete und glatte Überzüge entstehen.
Das erfindungsgemäße eisenhaltige galvanische Bad besteht aus einer wäßrigen Lösung von Ferrosulfat.
Es werden sehr günstige Ergebnisse erzielt, wenn Konzentration von 200 bis 600 g/l Ferroeisen verwendet
werden. Bevorzugt werden 250 bis 400 g/l Ferrosulfat verwendet.
Für einen gut eingeebneten Überzug darf die Ferriionenkonzentration
nicht größer als 0,3 g/l sein. Wenn die Ferriionenkonzentration 0,15 g/l nicht überschreitet,
ist' der Überzug duktiler, als wenn größere Mengen verwendet werden. Die Ferriionenkonzentration
wird vermindert, indem Eisenpulver oder Eisenfeilspäne zugegeben werden und dann filtriert wird.
Als organisches Ausglättungsmittel für dieses Bad werden Sacharin und Phthalimid verwendet. Die bevorzugte
Menge liegt dabei zwischen 2 und 3 g/l. Es können auch mehr als 3 g/l verwendet werden, jedoch
sind die entstehenden Überzüge dann weniger duktil. Bei weniger als 2 g/l wird eine ungenügende Ausglättung erhalten.
Zur Herstellung der glatten, eingeebneten Überzüge ist auch die Verwendung eines Netzmittels notwendig.
Sehr gute Ergebnisse wurden erzielt, indem dem Bad ein sulfatierter Kokosnuß-Öxyalkohol zugefügt wird.
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Dieser wird durch Umsetzung von Kokosnußalkohol mit Äthylenoxyd und anschließende Sulfatierung hergestellt.
Die Menge an Netzmittel kann zwischen 0,025 bis 0,2 g/l liegen.
Der pH-Wert des Bades kann durch Zugabe geeigneter,
die galvanische Abscheidung nicht störender Verbindungen geregelt werden. Beispiele für solche
Materialien sind Schwefelsäure zur Verminderung des pg-Wertes und Eisenpulver zur Erhöhung desselben.
Der pH-Wert des Bades soll auf 1,8 bis 3,7 gehalten werden, obwohl bei einem solchen von 2,1 bis 2,5
weniger körnige Oberflächen entstehen.
Während der galvanischen Abscheidung soll das Bad auf einer Temperatur von 49 bis 93° aufrechterhalten
werden. Eine bessere Ausglättung wird jedoch erzielt, wenn die Temperatur 54 bis 74° beträgt.
Der Zusatz eines Puffers, wie Borsäure, kann erwünscht
sein. Dabei kann jede Menge bis zur Sättigung im Bad verwendet werden, bevorzugt werden
jedoch 20 bis 45 g/l angewendet.
Die Stromdichte an der Kathode kann beim erfindungsgemäßen
Verfahren zwischen etwa 0,02 und 0,1 Amp./cm2 liegen. Die Verwendung einer Stromdichte
zwischen etwa 0,040 und 0,075 Amp./cm2 ergibt jedoch besser eingeebnete Überzüge und verhindert
ein Anbrennen des Überzuges an den Kanten.
An der Anode können Stromdichten bis zu etwa 0,050 Amp./cm3 verwendet werden; bei solchen über
etwa 0,040 Amp./cm2 kann jedoch die Ferriionenkonzentration
anwachsen.
Gegebenenfalls kann während der galvanischen Abscheidung
gerührt werden. Ein Filtrieren der Galvanisierlösung kann erwünscht sein, um unlösliche Verunreinigungen
zu entfernen.
Je nach Art der abzuscheidenden Eisenlegierung können bis 250 g/l Nickelsulfat bzw. bis zu 10 g Zinksulfat
zugegeben werden.
Die Ausglättung kann noch weiter verbessert werden, indem p-Toluolsulfonamid in Mengen bis zu
2 g/l zugegeben wird.
Die folgenden Beispiele zeigen Badzusammensetzungen und Verfahrensbedingungen zur Herstellung
der erfindungsgemäßen galvanischen Überzüge auf .Stahl. In allen Beispielen wurden Eisenanoden verwendet.
Die Temperatur ist in 0C angegeben.
Filtration kontinuierlich
Konzentration an Ferriionen .. etwa 0,1 g/l
Dauer der Abscheidung 25 Minuten
Ausglättung 50%
Beispiel 3 ■7H,O) ...
300
90
g/l g/l g/l
Ferrosulfat (FeSO4
Nickelsulfat (Ni S O4 · 6 H2 O)
Nickelsulfat (Ni S O4 · 6 H2 O)
Sacharin
Sulfatierter Kokosnuß-Oxyalkohol.. 0,05 g/l Borsäure (H3BO4) 30 g/l
Ph 2,3
Temperatur 54,5°
Stromdichte an der Kathode ... etwa 0,050 Amp./cm2 Stromdichte an der Anode .... etwa 0,025 Amp./cm2
Konzentration an Ferriionen <Ü0,3 g/l
Dauer der Abscheidung 25 Minuten
Ausglättung 26%
Nickelgehalt des Überzuges 6%
Ferrosulfat 300 g/l
Nickelsulfat 10 g/l
Phthalimid 1 g/l
Sulfatierter Kokosnuß-Oxyalkohol.. 0,05 g/l
Borsäure 30 g/l
Ph 2,3
Temperatur 54,5°
Stromdichte an der Kathode ... etwa 0,050 Amp./cm2 Stromdichte an der Anode .... etwa 0,020Amp./cm2^
Konzentration an Ferriionen <C 0,3 g/l
Dauer der Abscheidung 25 Minuten
Ausglättung 50%
Ferrosulfat (Fe S O4 · 7 H2 O)
Nickelsulfat (Ni S O4 · 6 H2 O)
Nickelsulfat (Ni S O4 · 6 H2 O)
300 90 7 2
g/l g/l g/l g/l
0,05 g/l
g/l
45
Ferrosulfat (Fe S O4 · 7 H2 O) 300 g/l
Sacharin 2,5 g/l
Sulfatierter Kokosnuß-Oxyalkohol.. 0,05 g/l
Borsäure (H3BO4) 30 g/l
Ph ··· 2,1
Temperatur 71°
Stromdichte an der Kathode ... etwa 0,050 Amp./cm2 Stromdichte an der Anode .... etwa 0,025 Amp./cm2
Filtration , kontinuierlich
Konzentration an Ferriionen <C 0,3 g/l
Dauer der Abscheidung 25 Minuten
Ausglättung 50%
Ferrosulfat 300 g/l
Sacharin 2 g/l
p-Toluolsulfonamid 1,75 g/l
Sulfatierter Kokosnuß-Oxyalkohol.. 0,05 g/l
Borsäure 31 g/l
Ph 2,2
Temperatur 71°
Stromdichte an der Kathode ... etwa 0,050 Amp./cm2
Zinksulfat (Zn S O4 · 7 H2 O)
Sacharin
Sulfatierter Kokosnuß-Oxyalkohol.. Borsäure (H3B O4) 30
Ph 2,3
Temperatur 71°
Stromdichte an der Kathode ... etwa 0,050 Amp./cm2 Stromdichte an der Anode .... etwa 0,025 Amp./cm8
Konzentration an Ferriionen < 0,3 g/l
Dauer der Abscheidung 25 Minuten
Ausglättung 40 bis 50%
Die durch die genannten Beispiele hergestellten Überzüge waren hochglänzend, glatt, frei von Körnern
und anhaftend. Auf Grund der Einebnung bzw. Ausglättung können noch weitere Überzüge aus Nickel
oder Chrom auf ihnen abgeschieden und so hochglänzende, spiegelartige Oberflächen erhalten werden.
Derartige Überzüge besitzen eine ungewöhnliche Korrosionsfestigkeit, wenn sie noch einen Nickel- und
Chromüberzug erhalten. Stahl, der einen galvanischen Überzug gemäß Beispiel 3 (6% Nickel) erhalten hatte,
wurde mit einem 2,5 μ dicken, glänzenden galvanischen Nickelüberzug und einem 0,25 μ dicken galvanischen
Chromüberzug versehen. Nach 50 Stunden Salzsprühversuchen wurde kein übermäßiges Verrosten
beobachtet. Wenn der Stahl mit einer 25 μ dicken gewöhnlichen Eisen-Nickel-Legierung (15%
Nickel) und dann mit der gleichen Menge Nickel und Chrom überzogen wurde, wurde er nur 14 bis 40 Stunden
gegen Salzsprühversuche geschützt. Ein Stahl, der mit einem Überzug gemäß Beispiel 1
Stromdichte an der Anode .... etwa 0,030Amp./cm2 70 und anschließend mit einem 7,6 μ dicken galvanischen
Claims (4)
1. Bad zum galvanischen Erzeugen von einebnenden Eisen-, Eisen-Nickel- oder Eisen-Nickel-Zink-Überzügen
auf rauhen Metalloberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer wäßrigen Lösung aus Ferrosulfat, einem sulfatierten Kokosnuß-Oxyalkohol
und Sacharin oder Phthalimid
besteht und gegebenenfalls noch zusätzlich Nickelsulfat bzw. Nickelsulfat und Zinksulfat enthält.
2. Bad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich noch p-Toluolsulfonamid
enthält.
3. Verfahren zum Erzeugen von einebnenden Überzügen unter Verwendung eines Bades nach
Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem pH-Wert von 1,8 bis 3,7 und einer Temperatur
von 49 bis 93° gearbeitet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß auf den Eisen- oder Eisenlegierungsüberzug noch ein Nickel- und/oder Chromüberzug
aufgebracht wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Galvanotechnik (früher Pfanhauser), 1949, S. 93 und 95.
Galvanotechnik (früher Pfanhauser), 1949, S. 93 und 95.
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