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DE3311023A1 - Zinnplattierungsbad und verfahren zum elektrochemischen plattieren von zinn - Google Patents

Zinnplattierungsbad und verfahren zum elektrochemischen plattieren von zinn

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Publication number
DE3311023A1
DE3311023A1 DE19833311023 DE3311023A DE3311023A1 DE 3311023 A1 DE3311023 A1 DE 3311023A1 DE 19833311023 DE19833311023 DE 19833311023 DE 3311023 A DE3311023 A DE 3311023A DE 3311023 A1 DE3311023 A1 DE 3311023A1
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DE
Germany
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tin
water
bath
plating
amount
Prior art date
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Application number
DE19833311023
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English (en)
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DE3311023C2 (de
Inventor
Paul 44122 Shaker Heights Ohio Golar
Edmund W. 44136 Strongsville Ohio Kinkelaar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Republic Steel Corp
Original Assignee
Republic Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Republic Steel Corp filed Critical Republic Steel Corp
Publication of DE3311023A1 publication Critical patent/DE3311023A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3311023C2 publication Critical patent/DE3311023C2/de
Expired legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31Coating with metals

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft das Gebiet der chemischen Plattie-
  • rung und insbesondere eine verbesserte Badzusammensetzung sowie ein Verfahren zum elektrochemischen Plattieren von Zinn über mit Zink oder Zinklegierungen beschichtetem Stahl.
  • Insbesondere betrifft die Erfindung Verbesserungen beim Eintauchzinnplattieren oder galvanischen Zinnplattieren, wodurch es möglich ist, Zinn auf mit Zink oder Zinklegierungen beschichteten Stahlstreifen in kontinuierlicher Weise bei hohen Durchlaufgeschwindigkeiten, z.B. bis zu 152,4 m/sec (500 feet per minute) und höher, zu plattieren.
  • Eine Eintauchplattierung oder eine galvanische Plattierung umfaßt im allgemeinen eine elektrochemische Reaktion, bei welcher das Substrat-Metall ein weniger aktives Metallion aus der Lösung verdrängt. Im Fall des elektrochemischen Plattierens von Zinn auf Zink, wird die Zinkbeschichtung auf einem Stahlband partiell aufgelöst, um die Zinn(II)-ionen aus einer sauren Badlösung eines Zinnsalzes zu verdrängen. Die Zinn(II)-ionen plattieren auf dem Substrat in Form einer dünnen Beschichtung auf.
  • Größtenteils wurden die vorbekannten elektrochemischen Zinnplattierungsbäder nicht für das Hochgeschwindigkeitsbeschichten einer kontinuierlichen Bahn durch Walzenbeschichtungstechniken angewandt, bei welchen ein dünner Film des Plattierungsbades auf die Substratoberfläche aufgebracht wird.
  • Ein Grund hierfür ist, daß viele konventionelle Bäder so formuliert sind, daß das Zinn zu langsam aus der Lösung heraustritt, um einen kontinuierlichen Walzenbeschichtungsauf trag zu ermöglichen. Es wurden Versuche angestellt, saure Plattierungsbäder mit hohen Konzentrationen an Zinnionen zu verwenden, um die Plattierungsgeschwindigkeit zu erhöhen. Im allgemeinen ergaben diese Versuche jedoch Abscheidungen, welche porös und nur schlecht haftend waren.
  • Zusätzlich ist es schwierig, die Dicke und die Gleichförmigkeit der Abscheidung zu steuern.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein verbessertes Zinnelektroplattierungsbad, welches das kontinuierliche Plattieren von Zinn über mit Zink oder Zinklegierungen beschichtetem Stahl durch Walzenbeschichtungsauftrag ermöglicht.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe dient das erfindungsgemäße Bad und das hiermit durchgeführte Verfahren unter Anwendung des Walzenbeschichtungsauftrages, wobei diese dadurch gekennzeichnet sind, daß ein aus Nonylphenoxy-poly(ethylenoxy)-ethanol bestehender grenzflächenaktiver Stoff und ein Körper gebendes bzw. die Viskosität einstellendes Mittel, das aus einem Guarharz bzw. Guargum besteht, verwendet werden Es wurde gefunden, daß die Zugabe eines Nonylphenoxy-poly-(ethylenoxy)-ethanols mit einem Molekulargewicht von etwa 740 bis etwa 1600 und besonders bevorzugt von etwa 1100 bis etwa 1540 die Möglichkeit gibt, die Geschwindigkeit zu steuern, mit welcher die Zinn(II)-ionen auf das Substrat plattiert werden, so daß sich die Bildung eines haftenden Filmüberzuges von gleichförmiger Dicke und minimaler Porosität ergibt. Weiterhin wurde gefunden, daß die Zugabe des Guargums bzw. Guarharzes die Möglichkeit gibt, die Viskosität des Bades so einzuregeln, daß ein Walzenbeschichtungsauftrag des Bades auf das plattierte Stahlband möglich ist.
  • Die Verwendung von Guargum bzw. Guarharz als Körper gebender Mittel bzw. Viskositätsregler ist kritisch, da es in dem Bad für beliebige Zeitspannen wirksam bleibt. Es wurde gefunden, daß andere Körper gebende Mittel bzw. Viskositätsregler nach Zeitspannen von z.B. 4 Stunden oder weniger unwirksam werden.
  • Die Erfindung betrifft daher ein wässriges Plattierungsbad zum Plattieren von Zinn auf zinkbeschichteten Stahl, wobei das Bad dadurch gekennzeichnet ist, daß es umfaßt: a) Zinn(II)-ionen in einer Menge im Bereich von 50 bis 100 g/l Wasser; b) Schwefelsäure in einer Menge im Bereich von 20 bis 100 g/l Wasser; c) Nonylphenoxy-poly (ethylenoxy) -ethanol in einer Menge im Bereich von 1,5 bis 3,0 g/l Wasser; und d) Guargum in einer Menge im Bereich von 1,5 bis 11,5 g/l Wasser.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum elektrochemischen Plattieren von Zinn auf zinkbeschichtetes Stahlband in kontinuierlicher Weise durch Walzenbeschichtungsauftrag, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß es folgende Stufen umfaßt: a) kontinuierliches Durchführen des beschichteten Stahlbandes durch ein Zinnplattierungsbad der folgenden Zusammensetzung: etwa 50 bis 100 g Zinn(II)-ionen/l Wasser; etwa 20 bis 100 g Schwefelsäure/l Wasser; t) 1,5 bis 3,0 g Nonylphenoxy-poly(ethylenoxy)-ethanol/l Wasser; und 6> 1,5 bis 11,5 g Guargum/l Wasser; b) Auftragen eines nassen Filmes auf das Band in einer Dicke im Bereich von etwa 76,2 bis 101,6 g (3,0 bis 4,0 mils); c) Kontaktieren des Streifens mit dem Bad für etwa 10 bis 20 Sekunden; und d) Betreiben des Bades bei einer Temperatur im Bereich von 15,5 0c bis 43,30C.
  • Der in der vorliegenden Beschreibung verwendete Ausdruck "Zink" bedeutet sowohl Zink als auch Zinklegierungen.
  • Um eine maximale Korrosionsbeständigkeit zu erreichen, ist es bei der Durchführung der Erfindung wesentlich, die Porosität auf ein Minimum herabzusetzen und eine glatte oder nicht-körnige Zinnabscheidung zu erreichen. Wenn die Konzentration an Schwefelsäure weniger als etwa 20 g/l und größer als etwa 100 g/l beträgt, neigt die Abscheidung dazu, körnig oder kristallin zu werden. Die bevorzugte Konzentration an Schwefelsäure beträgt 40 bis 80 g/l Wasser.
  • Eine Konzentration von Zinn(II)-ionen von weniger als etwa 50 g/l ergibt eine poröse Abscheidung, ferner ergeben Konzentrationen größer als etwa 100 g/l körnige Abscheidungen. Die bevorzugte Konzentration an Zinn(II)-ionen beträgt etwa 75 g/l Wasser.
  • Es wurde gefunden, daß das Molekulargewicht des grenzflächenaktiven Mittels in Form von Nonylphenoxy-poly(ethylenoxy)-ethanol die Struktur der Zinnabscheidung beeinflußt, und daß die besten Abscheidungen erreicht werden, wenn das Molekulargewicht im Bereich von etwa 740 bis 1600 und ganz besonders bevorzugt im Bereich von etwa 880 bis 1540 liegt, wobei der am stärksten bevorzugte Bereich1100 bis 1540 ist.
  • Bei Verwendung eines grenzflächenaktiven Mittels mit einem Molekulargewicht von 11 00 sollte die Konzentration des grenzflächenaktiven Mittels im Bereich von 1,5 bis 3 g/l liegen, wobei ein bevorzugter Bereich 2 bis 3 g/l Wasser ist.
  • Die Konzentration des Guargums bzw. Guarharzes und die Temperatur des Bades beeinflussen hauptsächlich den Auftrag der Beschichtung und nicht so sehr ihre Struktur. Eine geringe Konzentration an Körper gebendem Mittel bzw. Viskositätsregler ergibt ein geringes Zinnbeschichtungsgewicht, und eine hohe Konzentration des Guarharzes führt dazu, daß das Bad immer mehr zu einem Gel wird, so daß eine Beschichtung unmöglich wird. Das körpergebende Mittel bzw. der Viskositätsregler ist vorteilhafterweise in einer Menge von 3,5 bis 9,5 g/l vorhanden, wobei die bevorzugte Menge etwa 7,5 g/l ist. Bei niedrigen Temperaturen geliert das Bad, und bei hohen Temperaturen ist die Viskosität des Bades zu gering für einen Walzenbeschichtungsauftrag. Der bevorzugte Temperaturbereich beträgt von 15,60C bis 43,30C (600F bis 1100F).
  • Wie zuvor beschrieben, besteht ein wesentlicher Vorteil der Erfindung darin, daß das Bad auf die plattierte Stahlbahn in kontinuierlicher Weise mittels Walzen aufgeschichtet werden kann. Die Durchlaufgeschwindigkeiten können 61 bis 152,4 m/min (200 bis 500 feet per minute) oder höher betragen. Ein weiteres Merkmal ist, daß die Bahn bzw. das Band auf einer oder auf beiden Seiten beschichtet werden kann.
  • Das Plattieren des Zinns aus dem auf die Bahn bzw. das Band aufgetragenen Film ist in unerwarteter Weise wirksam, wobei 90 % oder mehr der Zinn(II)-ionen aus der Lösung herausgeholt werden. Diese hohe Rate der Plattierungseffizienz vermeidet die Verunreinigung des Bades durch die Zinkionen und macht es unnötig, das auf die Bahn bzw. das Band aufgetragene Badmaterial zurückzugewinnen. Andere Vorteile umfassen eine außergewöhnliche Steuerung der Stärke der Zinnabscheidung und der Fähigkeit zur Ablagerung einer Zinnbeschichtung von extrem gleichförmiger Dicke.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden mehr ins einzelne gehenden Beschreibung.
  • Im folgenden wird die beste Ausführungsform zur Durchführung der Erfindung beschrieben; Das Zinnelektroplattierungsbad und das Verfahren gemäß der Erfindung zeichnet sich durch folgende Zusammensetzung und Betriebsparameter aus: Betriebs- Bevorzugter bereich Bereich Optimal Schwefelsäure (g/l) 20 - 100 40 - 80 60 Zinn (11) -ionen (g/l) 50 - 100 76 Grenzflächenakt.Mittel (Mol/Gew.) 740 -1600 880-1540 1100-1540 " (g/l) 1,5 - 3 1,5 Guargum (g/l) 1,5 -11 3,5 - 9,5 7,5 Betriebstemp. (OC) 15,5 - 43,3 23,9 Kontaktzeit (sec) 10 - 20 +) NonyLphenoxy-poly (ethylenoxy) -ethanol (Warenbezeichnung Igepal CO von GAF Corporation) Der Einfluß der Betriebsparameter auf die Zinnabscheidung wurde unter Herstellung eines Standardbades und anschliessendes Variieren jedes Parameters unter Konstanthalten der anderen Parameter untersucht. Die Standardbadzusammensetzung und die Betriebsbedingungen waren wie folgt: Schwefelsäure 60 g/l Zinn(II)-sulfat, berechnet als Zinn(II)-ionen 75 g/l grenzflächenaktives Mittel (Igepal CO 850) 1,5 g/l Guarharz, Viskositätsregler 7,5 g/l Betriebstemperatur 23,90C (750F) Dicke des Naßfilmes 76,2 -101,6 (3,0-4,0 mit) Badkontaktzeit 15 sec Die untersuchten Badzusammensetzungen und Betriebsparameter waren wie folgt: Schwefelsäure 20 bis 100 g/l, wobei die Erhöhungen in Mengen von 20 g/l erfolgten Konzentration der Zinn (11)-ionen 25 bis 125 g/l, wobei die Erhöhungen in Zungen von 25 g/l erfolgten grenzflächenaktives Mittel (Igepal CO 850) 0,5 bis 3,0 g/l,wobei die Erhöhungen in Mengen von 0,5 g/l erfolgten grenzflächenaktives Mittel (Igepal CO) Molekulargewicht 484 (CO 530) bis 4620(C0 997) Guargum als körpergebendes Mittel 1,5 bis 11,5 g/l, wobei die Erhöhungen in Mengen von 2,0 g/l erfolgten Temperatur 7,2 bis 51,70C, wobei die Erhöhung jeweils 8,30C betrug.
  • Die Untersuchung des Molekulargewichtes des.grenzflächenaktiven Mittels umfaßte den vollen Bereich der erhältlichen, handelsüblichen Produkte (Warenbezeichnung Igepal CO), welche in Wasser löslich waren. Die Zunahme des Molekulargewichtes von dem geringsten Molekulargewicht zu dem nächsten Molekulargewicht erfolgt nicht in gleichförmiger Weise, mit Zunahme zu den höheren Werten werden die einzelnen Zunahmen größer.
  • Die Wirksamkeit der Abscheidung des Standardzinnbades wurde ebenfalls untersucht. Bei dieser Untersuchung wurde der nasse Film auf das mit Zink elektroplattierte Band bei einer Kontaktzeit von 15 Sekunden aufgebracht. Der nasse Film wurde dann von den Platten abgespült, und die Abspülwässer wurden auf den Zinngehalt durch Titration untersucht. Die Zinnabscheidung wurde von der Testplatte abgezogen und analysiert. Die Wirksamkeit der Zinnabscheidung wurde mit folgender Gleichung berechnet: abgeschiedenes Zinn (mg/Gesamtfläche in 6,45 cm²) x 100 Gesamtzinn in Abscheidung und Spülflüssigkeiten (mg/6,45 cm²) Die zur Bestimmung der Zinnabscheidungen angewandten Tests waren: 1. Zinnüberzugsgewicht 2. Ergebnisse des Porositätstests der Abscheidung 3. Abtastelektronenmikroskop (SEM) 4. durch Hitze induzierte Zinnentnetzung Diese Tests wurden angewandt, um die Effekte der variierten Betriebsparameter oder der variierten Badzusammensetzung auf die Effizienz der Abscheidung und die Produkteigenschaften zu bestimmen. Das Gewicht der Zinnbeschichtung zeigt irgendwelche Veränderungen in der Abscheidungsrate bei Variation der Betriebsparameter. Die Porosität zeigt die Anzahl der Poren in dem Überzug und ist eine Anzeige der Veränderungen in der Uberzugsporosität bei Veränderung der Betriebsparameter. Weniger poröse Zinnüberzüge werden als erwünscht angesehen. Die Überzugstruktur wurde bei einer Vergrößerung 2000X mittels Elektronenabtastmikroskop bestimmt, um die Veränderungen in der Abscheidung bei Variation der Betriebsparameter festzustellen. Eine glatte, gut strukturierte Abscheidung wurde als wünschenswerter als eine körnige Abscheidung angesehen.
  • Die Effekte jeder Betriebsvariablen auf die Überzugseigenschaften sind in den folgenden Tabellen I bis VI angegeben. Alle der untersuchten Variablen mit Ausnahme der Temperatur besaßen einigen Einfluß auf die überzugseigenschaften. Jedoch sind gute überzugseigenschaften in einem breiten Bereich aller Variablen erzielbar.
  • Der Einfluß der Schwefelsäurekonzentration auf die Zinnabscheidung wurde untersucht. Diese in der Tabelle I gezeigten Ergebnisse zeigen, daß die Zinnüberzugsstruktur bei einer Vergrößerung von 2000X beeinflußt wird, wenn die Säurekonzentration bei den Extremwerten von 20 g/l bzw. 100 g/l liegt. Bei diesen Säurekonzentrationen verändert sich die überzugsstruktur von einem glatten, matten Aussehen zu einer körnigen, kristallinen Struktur.
  • Keine anderen überzugseigenschaften werden durch die Konzentration der Schwefelsäure im Bad herbeigeführt.
  • Der Einfluß der Konzentration an Zinn(II)-ionen auf den Überzug ist in der Tabelle II gezeigt. Die Ergebnisse zeigen, daß Konzentrationen an Zinn(II)-ionen oberhalb von 100 g/l nicht beibehalten werden können. Bei hohen Konzentrationen fallen die Zinn(II)-ionen aus der Lösung als Zinnoxyverbindungen und/oder Zinnhydroxid aus. Bei der niedrigsten untersuchten Konzentration an Zinn(II)-ionen ist die Menge an Zinn in dem aufgetragenen nassen Film von 76,2 bis 101,6 e (3 bis 4 mil) zu gering, um eine kontinuierliche Abscheidung herbeizuführen. Diese dünneren Abscheidungen aus einem Bad mit geringer Zinn(II)-ionenkonzentration zeigen ebenfalls eine stärkere Porosität des Überzuges. Bei dem Bad mit hoher Zinn(II)-ionenkonzentration (100 g/l) wurde eine Abscheidung erhalten, die eine körnige, kristalline Struktur bei der Beobachtung mit einer Vergrößerung von 2000X zeigt.
  • Der Einfluß der Konzentration an grenzflächenaktivem Mittel (Warenbezeichnung Igepal CO 850) im Bad ist in Tabelle III gezeigt. Die aus Bädern mit einem Gehalt von 0,5 bis 1,0 g/l des grenzflächenaktiven Mittels (Igepal CO 850) waren körnig, schlecht strukturiert und porös. Beim Erhöhen der Konzentration an grenzflächenaktivemMittel auf 1,5 g/l oder mehr ergaben sich Abscheidungen, welche glatt, gut strukturiert, weniger porös waren und weniger anfällig gegenüber einem durch Hitze induzierten Entnetzen. Es sei darauf hingewiesen, daß diese Untersuchung der Variablen der einzige Versuch war, wo eine durch Hitze induzierte Entnetzung des überzugs auftrat. Es ist nicht ohne weiteres einzusehen, warum die Entnetzung nur bei dieser Reihe von Versuchen auftrat. Ebenfalls trat die Entnetzung nicht bei porösen, körnigen über zügen auf, die hergestellt wurden, wenn andere Badkomponenten hinsichtlich der Konzentration geändert wurden. Andere Faktoren als die überzugsstruktur müssen zu der Erscheinung der durch Hitze induzierten Entnetzung beitragen. Weiterhin wurde aus den Werten festgestellt, daß bei einer Konzentration von 0,5 g/l grenzflächenaktivem Mittel (Igepal CO 850) die Zinnabscheidung leichter als bei den anderen Ansätzen in den Versuchsreihen war. Wahrscheinlich schloß die sehr geringe Konzentration an grenzflächenaktivem Mittel im Bad ein angemessenes Benetzen der Zinkoberfläche aus. Als Folge hiervon wird die Zinnabscheidung bei den nichtbenetzten Flächen nur sehr schwach oder sogar nicht existent.
  • Der Effekt des Molekulargewichtes der grenzflächenaktiven Mittel (Reihe der Igepal CO-Produkte) im Bad auf die Zinnabscheidung ist in Tabelle IV gezeigt. Diese Reihe von nichtionischen grenzflächenaktiven Mitteln reichen im Molekulargewicht von 484 bis 6420, und sie stellen die im Handel von diesem Produkt erhältlichen wasserlöslichen Molekulargewichte hinsichtlich des niedrigsten und des höchsten Wertes dar. Diese Untersuchungen zeigen, daß die Produkte mit niedrigeren (484 bis 616) und höheren (1980 bis 4620) Molekulargewichten poröse Überzüge bilden. Weiterhin bilden die grenzflächenaktiven Mittel mit geringerem Molekulargewicht körnige, schlecht strukturierte Abscheidungen im Vergleich zu Abscheidungen aus Bädern, welche Netzmittel mit mittlerem oder hohem Molekulargewicht enthalten.
  • Der Einfluß der Veränderung der Konzentration des körpergebenden Mittels bzw. Viskositätsreglers in Form des Guargums bzw. Guarharzes im Bad auf die Zinnabscheidung ist in Tabelle V gezeigt. Die Ergebnisse zeigen, daß die geringste Konzentration an Viskositätsregler ein geringes Zinnüberzugsgewicht ergibt. Eine geringe Konzentration an Guargum erteilt dem Bad keine ausreichende Viskosität, um den Auftrag einer Naßfilmdicke bei den Testplatten von 76,2 bis 101,6 µm zu erreichen. Umgekehrt ergibt die höchste Guargum-Konzentration im Bad eine Gelierung des Bades und verhindert den Auftrag eines gleichförmigen Naßfilmes auf der Platte. Keine anderen Einflüsse können der Konzentration an Viskositätsregler im Bad zugeschrieben werden, da alle Zinnüberzüge bei diesem Experiment eine gute Struktur und gute Eigenschaften zeigten.
  • Der Einfluß der Badtemperatur auf die Zinnabscheidung ist in Tabelle VI gezeigt. Die Ergebnisse zeigen, daß Änderungen von 8,3°C in der Temperatur von 15,6°C bis 43,3°C (60 bis 1100F) die Zinnabscheidung nicht beeinflussen. Bei 7,20C (450F) geliert der Guargum-Viskositätsregler, und das Bad kann nicht durch Abziehenlassen aufgetragen werden. Bei Temperaturen oberhalb von 43,30C (1100F) nimmt die Viskosität des Viskositätsreglers für das Bad rasch ab, und ein Naßfilm von 76,2 bis 101,6 µm (3 bis 4 mil) des Bades kann auf die Testplatten nicht aufgebracht werden. Kein anderer Einfluß der Temperatur wurde bei dieser untersuchung festgestellt.
  • TABELLE I EINFLUSS DER SCHWEFELSÄUREKONZENTRATION Zinnüberzug Ergebnisse Struktur der Zinn-H2SO4-Konzentration des Porosi- beschichtung bei Gewicht in Dicke in µm im Bad (g/l) tätstests 2000X im SEM mg/6,45 cm² 20 10,9 0,762 mäßig körnig (kristallin) 40 12,9 0,889 " glatt 60+ 12,5 0,864 " glatt 80 12,5 0,838 " glatt 100 11,6 0,813 " körnig (kristallin) + 60 g/l = Standardbadkonzentration TABELLE II EINFLUSS DER ZINNKONZENTRATION Konzentration an Zinn(II)-ionen im Zinnüberzug Ergebnisse Struktur der Zinn-Bad (g/l) des Porosi-Gewicht in Dicke in µm beschichtung bei tätstests mg/6,45 cm² 2000X im SEM 25 5,3 0,356 stark glatt 50 9,2 0,635 stark glatt 75+ 11,6 0,813 mäßig glatt 100 15,8 1,092 mäßig körnig 125 Aus dem Bad fiel Zinn als Folge der hohen Konzentration aus. Das Bad wurde wegen der starken Ausfällung und der Erschöpfung an Zinn(II)-ionen nicht benutzt.
  • + 75 g/l = Standardbadkonzentration TABELLE III EINFLUSS DER KONZENTRATION AN GRENZFLÄCHENAKTIVEM MITTEL Konzentration IM Bad (g/l) Zinnüberzug Porositäts- Struktur der Zinn-(Igepal CO 850) Gewicht in Dicke in µm testergeb- beschichtung bei mg/6,45 cm² nisse 2000X im SEM 0,5 5,4 0,356 stark körnig 1,0 7,7 0,533 stark körnig 1,5+ 7,2 0,508 stark glatt 2,0 9,0 0,635 mäßig glatt 2,5 8,6 0,584 mäßig glatt 3,0 9,6 0,660 mäßig glatt + 1,5 g/l = Standardbadkonzentration TABELLE IV EINFLUSS DER MOLEKULARGEWICHTS DES NETZMITTELS Netzmittel++ Zinnüberzug Porositäts- Struktur der Zinntestergeb- beschichtung bei Bezeichnung Molekular- Gewicht in Dicke in µm nisse 2000X im SEM gewicht mg/6,45 cm² 530 484 9,2 0,635 stark körnig 610 572 10,2 0,711 stark körnig 630 616 10,7 0,737 mäßig körnig 720 748 8,5 0,584 mäßig schwach körnig 730 880 6,4 0,432 stark glatt 850+ 1100 7,2 0,483 mäßig glatt 887 1540 6,3 0,432 mäßig glatt 897 1980 5,3 0,356 stark glatt 997 2420 6,8 0,457 stark glatt 997 4620 6,7 0,457 stark glatt ++ Igepal CO-Produkte + 850 = Molekulargewicht für Standardbad TABELLE V EINFLUSS DER KONZENTRATION AN VISKOSITÄTSREGLER (GUARHARZ) Konzentration Zinnüberzug Porositäts- Struktur der Zinnan Guargum im testergeb- beschichtung bei Bad (g/l) Gewicht in Dicke in µm nisse 2000X im SEM mg/6,45 cm² 1,5 5,9 0,406 mäßig glatt 3,5 8,4 0,584 mäßig glatt 5,5 9,3 0,635 mäßig glatt 7,5 9,2 0,635 mäßig glatt 9,5 8,9 0,610 mäßig glatt 11,5 10,2 0,711 mäßig glatt + 7,5 g/l = Standardbadkonzentration TABELLE VI EINFLUSS DER TEMPERATUR Zinnüberzug Temperatur der auf- Porositäts- Struktur der Zinngetragenen Naßfilms Gewicht in Dicke in µm testergeb- beschichtung bei mg/6,45 cm² nisse 2000X im SEM (°C/°F) 7,2 / 45 Die Badlösung erstarrte - ein Auftrag durch Abziehen war möglich.
  • 15,6 / 60 13,6 0,940 mäßig glatt 23,9 / 75+ 11,3 0,787 mäßig glatt 32,2 / 90 10,9 0,762 mäßig glatt 43,3 / 110 10,9 0,762 mäßig glatt 51,7 / 125 Die Badviskosität fiel ab - ein Auftrag durch Herabziehen eines Naßfilmes von 76,2 bis 101,6 µm war nicht möglich.
  • + 23,9°C = Standardbadtemperatur

Claims (8)

  1. Zinnplattierungsbad und Verfahren zum elektrochemischen Plattieren von Zinn Patentansprüche 1. Wässriges Plattierungsbad zum Plattieren von Zinn über zinkbeschichtetem Stahl, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Band enthält: a) Zinn(II)-ionen in einer Menge im Bereich von 50 bis 100 g/l Wasser; b) Schwefelsäure in einer Menge im Bereich von 20 bis 100 g/l Wasser; c) Nonylphenoxy-poly(ethylenoxy)-ethanol in einer Menge im Bereich von 1,5 bis 3,0 g/l Wasser; und d) Guargum in einer Menge im Bereich von 1,5 bis 11,5 g/l Wasser.
  2. 2. Plattierungsbad nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Konzentration der Schwefelsäure im Bereich von etwa 40 bis 80 g/l Wasser liegt.
  3. 3. Plattierungsbad nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Konzentration an Zinn(II)-ionen etwa 75 g/l Wasser beträgt.
  4. 4. Plattierungsbad nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Konzentration an Nonylphenoxypoly(ethylenoxy)-ethanol von etwa 2 bis 3 g/l beträgt.
  5. 5. Plattierungsbad nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Konzentration an Guargum von etwa 3,5 bis 9,5 g/l beträgt.
  6. 6. Wässriges Plattierungsbad zum Plattieren von Zinn auf zinkbeschichteten Stahl unter Verwendung von Hochgeschwindigkeitsaalzebeschichtungsauftragsvorrichtungen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Bad umfaßt: a) Zinn(II)-ionen in einer Menge im Bereich von 65 bis 85 g/l Wasser; b) Schwefelsäure in einer Menge von 40 bis 80 g/l Wasser; c) Nonylphenoxy-poly (ethylenoxy) -ethanol mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von 1100 in einer Menge von etwa 1,5 g/l Wasser; und d) Guargum in einer Menge von etwa 7,5 g/l Wasser.
  7. 7. Verfahren zum elektrochemischen Plattieren von Zinn auf zinkbeschichtetes Stahlband in kontinuierlicher Weise durch Walzenbeschichtungsauftrag, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß es folgende Stufen umfaßt: a) kontinuierliches Durchführen des beschichteten Stahlbandes durch ein Zinnplattierungsbad der folgenden Zusammensetzung: d ) etwa 65 bis 85 g Zinn(II)-ionen/l Wasser; ß ) Schwefelsäure in einer Menge von 40 bis 80 g/l Wasser; γ) ) Nonylphenoxy-poly(ethylenoxy)-ethanol in einer Menge von etwa 1,5 g/l, wobei dieses ein Durchschnittsmolekulargewicht von etwa 1100 besitzt; und ) Guargum in einer Menge von etwa 7,5 g/l Wasser; b) Auftragen eines nassen Filmes auf das Band mit einer Stärke im Bereich von etwa 76,2 bis 101,6 Zm (3,0 bis 4,0 mils); c) Kontaktieren des Streifens mit dem Bad für etwa 10 bis 20 Sekunden; und d) Betreiben des Bades bei einer Temperatur von annähernd 240C.
  8. 8. Verfahren zum elektrochemischen Plattieren von Zinn auf zinkbeschichtetes Stahlband in kontinuierlicher Weise durch Walzenbeschichtungsauftrag, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , daß es folgende Stufen umfaßt: a) kontinuierliches Durchführen des beschichteten Stahlbandes durch ein Zinnplattierungsbad der folgenden Zusammensetzung: - ) etwa 50 bis 100 g Zinn(II)-ionen/l Wasser; ß ) etwa 20 bis 100 g Schwefelsäure/l Wasser; t ) 1,5 bis 3,0 g Nonylphenoxy-poly(ethylenoxy)-ethanol/l Wasser; und 5 ) 1,5 bis 11,5 g Guargum/l Wasser; b) Auftragen eines nassen Filmes auf das Band in einer Dicke im Bereich von etwa 76,2 bis 101,6/um (3,0 bis 4,0 mils); c) Kontaktieren des Streifens mit dem Bad für etwa 10 bis 20 Sekunden; d) Betreiben des Bades bei einer Temperatur im Bereich von 15,50C bis 43,30C, und e) Plattieren einer Zinnbeschichtung auf den Streifen in einer Dicke im Bereich von 0,356 bis 3,23 mm (14 bis 127 Mikrozoll).
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