DE2114652A1 - Verfahren zum Regenerieren von Elektrolyten fur die chemische Ab scheidung von Metallen - Google Patents
Verfahren zum Regenerieren von Elektrolyten fur die chemische Ab scheidung von MetallenInfo
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Description
Berlin, den 22. März 1971
/erfahren zum Regenerieren von Elektrolyten für die chemische Abscheidung von Metallen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren von Elektrolyten
für die chemische Abscheidung von Metallen durch Ergänzung des abgeschiedenen Metalles.
Cheuische Reduktionsbäder finden heute vielseitige Verwendung,
so insbesondere für die Metallisierung von entsprechend vorbehandelten
KunststoffOberflächen.
Eei der hierbei erfolgenden Abscheidung des Metalles tritt naturgemäß
sehr schnell eine. Verarmung an Metallionen ein, wodurch die Abscheidungsgeschwindigkeit des Metalles stark beeinträchtigt
wird. Aus diesem Grunde wird durch Zugabe von konzentrierten i'ietallsalzlösungen das durch die Abscheidung verbrauchte
Metall regelmäßig ergänzt. Diese Metallsalzlösungen enthalten meistens auch größere Mengen einer komplexbildenden
Substanz.
u3r iiachteil dieser bisher üblichen Methode liegt jedoch darin,
α.-iß en hierbei zu einer unerwünschten Anreicherung an Säure-■
αIonen durch die dem Bad zugeführten Metallsalze und komplex--.;
LcJoiiden Substanzen kommt.
209841/0942 pad
Die Erfindung hat daher die Aufgabe, eine Ergänzung des durch die chemische Abscheidung verbrauchten Metalles zu ermöglichen,
ohne daß es zu einer Anreicherung von Säureanionen und komplex-.
bildenden Substanzen kommt.
Dies wird erfindungsgeraäß durch ein Verfahren gelöst, das dadurch
gekennzeichnet Ist, daß die Elektrolytlösung kontinuierlich durch eine Zelle bewegt wird, in der die durch chemische
Abscheidung verbrauchte Menge an Metallionen durch elektro—chemisch
in Lösung gebrachte Metallionen ergänzt wird.
Hierbei wird erfindungsgemäß eine Regenerierzelle verwendet, die mittels einer für den Elektrolyten durchlässigen.Platte,
z. B. aus porösem Kunststoff, Keramik oder anderen permeablen Materialien, in zwei Abteilungen getrennt ist.
Diese beiden Abteilungen enthalten nun jeweils eine kathodisch
oder anodisch gepolte Elektrode, die an einen Gleichrichter angeschlossen sind..
Die Abteilung mit der kathodisch gepolten Elektrode wird dann
mit einem geeigneten Elektrolyten, u. 'J. einer-KailuMhydro:-:;.-cl-
oder Natrluflihydroxyd-Lösung, gefüllt, während die Abteilung mit
der anodisch gepolten. Elektrode den das ine tall abscheidenden
Elektrolyten enthält» In diesem Anodenraum erfolgt nun die Ergänzung
der Metallionen, indem der an Metallionen verarmte
Elektrolyt im Kreislauf kontinuierlich durch diesen Ilauni, z,ß,
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21U652
durch Pumpen, bewegt und nach erfolgter Ergänzung dann dem Arbeitsbehälter
wieder zugeführt wird, in den: die Abscheidung .stattfindet.
Diese Zuführung der ergänzten bzw. regenerierten Lösung in den
Hrbeitsbehälter läßt sich zwe^Kmäßigervieise z. b. mittels eines
i'berlaufes durchi'üiiren.
Die kathodisch ^epolte Elektrode soll vorteilhafterweise aus
rostfreiem Stahl bestehen, während als Anodenrnaterial naturgemäß dasjenige he tall zu verwenden ist, v^elches ergänzt vierden
sei 1.
Die Stärke der Kachbildung von Ketallionen im Anodenraum kann
in einfachster Weise durch Regulierung der Stromstärke des Gleichrichters erfolgen. Eine Steuerung des Gleichrichters, z.
: . mittels eines die ί-ietallionenkonzentration im Arbeitsbehälter
.\iessenden Instrumentes, ermöglicht dann eine kontinuierliche
Ergänzung des abgeschiedenen Hetalles und damit die Konstanthaltung
der i<letallionenkonzentration im Arbeitsbehälter.
Hierdurch wird eine ununterbrochene Ketallisierung ermöglicht, was z. B. beim betrieb automatischer Anlagen besonders weltvoll
ist.
Das erl'inJungsgemäße Verfahren viird nachfolgend anhand der Arbeitsbedingungen
beim Eetrieb chemischer rletallbäder näher erläute.
. BADORiGINAL
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21U652
Beispiel 1
Es wird eine Regenerierzelle verwendet, in der man den Abstand
zwischen den Elektroden so klein wie möglich hält.
Eine solQhe Zelle ist in-Figur 1 dargestellt. Hierin bedeuten
1 eine Elektrode aus rostfreiem Stahl, 2 eine poröse Keramikplatte und 3 eine Elektrode aus Kupfer. A stellt den Zulauf für
die zu regenerierende Lösung dar und B den Ablauf der regenerierten Lösung.
Der Aufbau dieser Regenerierzelle ist weiterhin aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich, in denen die Bezugszeichen 1, 2, j?, A
und B dieselbe Bedeutung wie in Figur 1 besitzen. 5 bedeutet die aus Kunststoff bestehende Behälterwandung und 6 stellt
Platten, ebenfalls aus Kunststoff, dar, welche einen sehr geringen
Abstand der Elektroden ermöglichen. Die Elektrolytlösung wird durch E und die Alkalihydroxyd-Lösung durch F dargestellt.
Die Anodenplatten bestehen naturgemäß aus dem Metall, das ergänzt werden soll.
Die Anodenräume werden nun, z.B. mit Hilfe von Schläuchen, in Serie geschaltet, worauf die zu regenerierende Elektrolytlösung
hindurchgepumpt wird. Die Lösung wird zu diesem Zweck aus dem Arbeitsbehälter, in dem die chemische Metallabscheidung erfolgt,
angesaugt, in den Anodenraurn der Regenerierzelle eln^e-
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BAD ORIGINAL
führt und nach der Ergänzung durch Metallionen wieder in den Arbeitsbehälter zurückgeführt. Der Kathodenraum wird mit einer
In Natriumhydroxyd-Lösung gefüllt.
Zum Regenerieren eines Kupferelektrolyten der Zusammensetzung
Kupfersulfat (CuSO^ , 5 HgO) 5 g/Liter
Komplexbildner (Dinatriumsalz der Ethylendiamintetraessigsäure) 20 g/Liter
Alkalihydroxyd (NaOH) 3 g/Liter
Stabilisator (Rhodanin)....» 0, OO3 g/Liter
Reduktionsmittel (Formaldehyd) 5 g/Liter
vom pH 12,5 wurde z. B. beim Anlegen einer Gleichspannung von
40 Volt bei parallel geschalteten Anoden eine Stromstärke von 10 Ampere erreicht. Hierbei erhöhte sich die Kupferkonzentration
der Regenerierzelle um 3,5 g/Liter, was bei einer Strömungsgeschwindigkeit
von 5 Liter/h einer Metallergänzung von 11 g/Stunde entspricht. Im Arbeitsbehälter ist damit eine kontinuierliche
chemische Metallabscheidung von etwa 10,5 g Kupfer/h möglich,
was einer Fläche von 1,18 m /h mit einer Schichtdicke von 1 μτη
entsprlcnt.
Üeispiel 2
Die im Beispiel 1 beschriebene Regenerierzelle wurde zur Regenerierung
eines Elektrolyten folgender Zusammensetzung verwendet;
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Nickelchlorid (NiCl2 . 6 H2O) 26 g/Liter
Natriumhy pophos phi t ". j50 g/Liter
Milchsäure 27 g/Liter
Propionsäure 2 g/Liter
Bleichlorid 0,0027 g/Liter
Zu diesem Zweck wurde diese Lösung aus dem Arbeitsbehälter angesaugt,
in den Anodenraurn gepumpt und nach Durchströmen der Regenerierzelle zurück in den Arbeitsbehälter geleitet. Der
Kathodenraum enthielt andererseits eine etwa 1 η Natriumhydroxyd-Lösung.
Beim Anlegen einer Gleichspannung von 40 Volt erzielte man eine Stromstärke von 8,2 Ampere. Bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 3 Liter/h erhielt man eine Konzentrationserhöhung
von 2,7 g Nickel/Liter, was einer Metallergänzung von 8,1 g/h im Arbeitsbehälter entsprach.
-7-
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Claims (5)
- Patentans prüche'l.) Verfahren zum Regenerieren von Elektrolyten für die chen.ische Abscheidung von Metallen durch Ergänzung des abgeschiedenen Metalles, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolytlösung kontinuierlich durch eine Zelle bewegt viird, in der die durch chemische Abscheidung verbrauchte Menge an Metallionen durch elektrochemisch in Lösung gebrachte Metallionen ergänzt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zelle verwendet wird, die mittels einer für den
Elektrolyten permeablen Platte, in 2 Abteilungen getrennt ist. - 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zelle verwendet wird, deren beide Abteilungen jeweils eine an einen Gleichrichter angeschlossene kathodisch oder anodisch gepolte Elektrode enthalten.
- 4. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ergänzung der Metallionen in der Abteilung erfolgt, welche die kathodisch gepolte Elektrode enthält.
- 5. Verfahren zum Regenerieren von chemischen Kupferbädern nach Ansprüchen 1 bis 4.2098/.1/0942 BAD ORIG.NALLeerseite
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