DE60023190T2

DE60023190T2 - Zink-nickel-elektroplattierung

Info

Publication number: DE60023190T2
Application number: DE60023190T
Authority: DE
Inventors: E. Robert FRISCHAUF; E. William ECKLES
Original assignee: Taskem Inc
Current assignee: Taskem Inc
Priority date: 2000-06-15
Filing date: 2000-06-15
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2020-06-16
Also published as: EP1292724B2; EP1292724A4; ATE306572T1; ES2250166T5; EP1292724B1; DE60023190D1; ES2250166T3; EP1292724A1; WO2001096631A1; DE60023190T3

Description

Hintergrund der Erfindung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Zink-Nickel-Elektroplattierung.
Beschreibung des Standes der Technik
U.S. Patent Nr. 5,162,079 offenbart eine Vorrichtung zum Elektroplattieren von Metallen. Die Vorrichtung umfasst ein Elektroplattierungsbad, welches eine Plattierlösung eines Metallsalzes, beispielsweise Nickelsulfat enthält. Ein Kathoden-Werkstück ist in dem Bad positioniert. Eine unlösliche Anodenanordnung ist ebenfalls in dem Bad vorgesehen. Die Anodenanordnung umfasst eine Anode, welche während des Elektroplattierens im Wesentlichen unlöslich ist und eine Anionenaustauchmembranumschließung um die Anode herum. Eine elektrisch leitende Säurelösung ist innerhalb der Umschließung der Anodenanordnung enthalten. Der Stromfluss in der Vorrichtung bewirkt, dass sich Anionen, beispielsweise Sulfat-tonen, in der Plattierlösung durch die Anionenaustauschmembran bewegen, wodurch die Säurekonzentration innerhalb der Anodenanordnungsumschließung ansteigt. Die sich ansammelnde Säure wird periodisch aus der Umschließung ausgespült. Ein Ziel der Vorrichtung des '079 Patents ist es, den Konzentrationsanstieg des aufgelösten Metalls in dem Elektroplattierungsbad, infolge einer Kathodenwirksamkeit, die geringer ist als die Anodenwirksamkeit, zu verhindern.
U.S. Patent Nr. 4,778,572 offenbart eine Vorrichtung ähnlich der des '079 Patents. Eine Elektroplattiervorrichtung zum Plattieren von Nickel auf ein Werkstück ist vorgesehen. Ein Nickel-Plattierungsbad ist in der Vorrichtung vorgesehen. Das Bad ist typischerweise ein Watts-Nickel-Säurebad mit niedrigem pH-Wert. Ein Kathoden-Werkstück ist in dem Bad positioniert. Eine Anodenstruktur ist ebenfalls in dem Bad positioniert. Die Anodenstruktur umfasst eine Serie von Nickelplattenanoden. Die Nickelplattenanoden sind in einer Ionen austauschmembran eingeschlossen, die einen Stromfluss von den Anoden zu dem Kathoden-Werkstück zulässt, während sie gleichzeitig die Anoden vor organischen Verbindungen, wie beispielsweise Cumarin in dem Bad schützt. Die Nickelplattenanoden sind in die verdünnte Schwefelsäure eingetaucht, die in der Ionenaustauschmembranumschließung enthalten ist.
Die deutsche Patentveröffentlichung DE 19834353A1 , veröffentlicht am 3. Februar 2000, offenbart eine Vorrichtung ähnlich der des '079 Patents zum Aufbringen eines Zink-Nickel-Überzugs auf ein Kathoden-Werkstück. Die Vorrichtung umfasst ein Gefäß, das durch eine Kationenaustauschmembran in ein Kathodenabteil, das ein Katholyt enthält, und ein Anodenabteil, das ein Anolyt enthält, geteilt ist. Das Katholyt ist ein alkalisches Zink-Nickel-Elektroplattierungsbad, das Poly(alkylenimin)-Zusätze zur Komplex- und Glanzbildung enthält. Ein Kathodenwerkstück, das plattiert werden soll, wird in dem Kathodenabteil angeordnet. Das Anolyt ist eine Säure, wie beispielsweise Schwefelsäure oder Phosphorsäure. Eine mit Platin beschichtete Titananode wird in das Anolyt eingetaucht. Die Ionenaustauschmembran erlaubt den Stromfluss von der Anode zu der Kathode, schirmt aber gleichzeitig die Anode vor dem alkalischen Zink-Nickel-Elektroplattierungsbad ab.
Die Elektrolyse Poly(alkylenimine) enthaltender alkalischer Zink-Nickel-Bäder erzeugt an der Anode einen Aminzerfall in Nitrile und Zyanide, wenn die Anode dem Plattierungsbad ausgesetzt wird. Die Ionenaustauschmembran verhindert solch einen Aminzerfall. Eine Vorrichtung, welche ein alkalisches Elektroplattierungsbad benachbart zu einem Säure-Anolyt aufweist, kann jedoch gefährlich sein. Außerdem ist eine mit Platin beschichtete Titananode teuer.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile werden unter Berücksichtigung der folgenden Beschreibung mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen noch offensichtlicher werden; in den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Zink-Nickel-Elektroplattierungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und
2 eine schematische Darstellung einer Anodenanordnung in der Vorrichtung der 1.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufbringen einer Zink-Nickelelektroplattierung auf ein Werkstück. Die Vorrichtung umfasst ein Zink-Nickel-Elektroplattierungsbad, das einen Aminzusatz aufweist, wie beispielsweise Poly(alkylenimine), die in der Lage sind, in dem Bad zu Zyaniden oxidiert zu werden. Das Bad besitzt einen pH-Wert von mehr als etwa 14. Ein Kathodenwerkstück ist in dem Bad angeordnet. Eine Anodenanordnung befindet sich in Kontakt mit dem Bad. Die Anodenanordnung umfasst eine Umschließung, die ein Anolytabteil definiert, wobei der mindestens eine Teil der Umschließung in Kontakt mit dem Bad die Ionenaustauschmembran ist. Ein Anolyt ist in dem Abteil positioniert. Eine unlösliche Metallanode ist in das Anolyt eingetaucht. Das Anolyt ist eine leitende Salz- oder Basenlösung und die Anode ist ein Metall oder ein Metallüberzug, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Nickel, Kobalt, Eisen, Chrom und Legierungen davon besteht.
Ein bevorzugtes Anolyt ist eine Lösung aus 50 bis etwa 760 g/Liter Natriumhydroxid.
Eine bevorzugte Anode ist Nickel oder eine Nickellegierung oder ein auf ein Substrat geschichteter Überzug davon.
Die vorliegende Erfindung liegt auch in einem Verfahren zum Aufbringen einer Zink-Nickel-Elektroplattierung auf ein Werkstück. Ein Aminzusätze aufweisendes Zink-Nickel-Elektroplattierungsbad mit einem pH-Wert von mehr als ungefähr 14 ist vorgesehen. Ein Kathodenwerkstück wird in dem Bad positioniert. Eine Anodenanordnung befindet sich in Kontakt mit dem Bad. Die Anodenanordnung umfasst eine Umschließung, die ein Anolytabteil definiert, wobei der mindestens eine Teil der Umschließung in Kontakt mit dem Bad eine Ionenaustauschmembran ist. Ein Anolyt ist in dem Abteil positioniert. Eine unlösliche Metallanode ist in das Anolyt eingetaucht. Das Anolyt ist eine leitende Salz- oder Basenlösung und die Anode ist ein Metall oder ein Metallüberzug, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Nickel, Kobalt, Eisen, Chrom und Legierungen davon besteht. Ein Potential wird zwischen der Anode und Kathode angelegt, das einen Stromfluss von der Anode zu der Kathode durch die Ionenaustauschmembran errichtet. Die Ionenaustauschmembran schirmt die Anode vor dem Zink-Nickel-Elektroplattierungsbad ab, wobei der Aminzerfall in Zyanide verhindert wird.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Bezugnehmend auf die Figuren umfasst die Zink-Nickel-Elektroplattierungsvorrichtung 12 der vorliegenden Erfindung einen Tank 14. Der Tank 14 enthält ein Zink-Nickel-Elektroplattierungsbad 16 und ein Kathodenwerkstück 18. Der Tank 14 umfasst auch eine Anodenanordnung 20. Die Anodenanordnung 20 weist eine Umschließung 22 auf, die ein Anolytabteil 24 definiert. Das Abteil 24 wird durch die Umschließung 22 auf allen Seiten und am Boden eingeschlossen. Mindestens eine Wand 26 der Umschließung 22 ist eine Ionenaustauschmembran. Das Anolytabteil 24 weist ein Anolyt 28 auf. Eine Anode 30 ist in das Anolyt 28 eingetaucht. Die Umschließung 22 schirmt die Anode 30 von dem Elektroplattierungsbad 16 ab, so dass das Bad 16 die Anode 30 nicht kontaktiert. Die Ionenaustauschmembran 26 weist zu dem Kathodenwerkstück 18. Dies lässt zu, dass Strom von der Anode 30 zu dem Kathodenwerkstück 18 beim Anlegen eines elektrischen Potentials an die Anode 30 und das Kathodenwerkstück 18 fließt. Der Stromfluss bewirkt das Plattieren des Kathodenwerkstücks 18.
Es wird Fachleuten klar sein, dass die Umschließung 22 und das Abteil 24 viele Konfigurationen besitzen kann, beispielsweise ein in dem Katholyt aufgehängter Membransack, oder eine eine Membran aufweisende Wand, die sich kreuzweise in dem Tank 14 erstreckt, wobei dieser in ein Katholytabteil oder ein Anolytabteil geteilt wird.
In der vorliegenden Erfindung ist das Kathodenwerkstück 18 irgendein typischerweise beim Zink-Nickel-Elektroplattieren verwendetes Werkstück. In dem Beispiel der Figuren wurde eine Stahlplatte verwendet.
Die Umschließung 22 der Anodenanordnung 20 kann aus jedem geeigneten Kunststoff sein, der widerstandsfähig gegenüber dem Zink-Nickel-Elektroplattierungsbad 16 und dem Anolyt 28 ist, beispielsweise Polyethylen.
Die Ionenaustauschmembran 26 der Umschließung 22 kann irgendeine in einem Elektroplattierungsbad verwendete Ionenaustauschmembran sein, zum Beispiel eine Ionenaustauschmembran, wie beispielsweise eine Perfluorschwefelsäure-Ionenaustauschmembran, vermarktet von E.I. DuPont de Nemours unter dem Markenzeichen NAFION. In den folgenden Beispielen wurde eine NAFION 450-Membran verwendet.
Das Anolyt 28 in dem Anolytabteil 24 ist eine leitende Salz- oder Basenlösung, beispielsweise eine wässrige Lösung von Natriumsulfat oder eine alkalische Lösung von Kaliumhydroxid oder Natriumhydroxid. Diese alkalischen Lösungen können Konzentrationen besitzen, beispielsweise im Bereich von ein molaren bis etwa 20 molarem Hydroxid, mit einem bevorzugten Konzentrationsbereich von 1 bis 10 molar. Ein bevorzugtes Anolyt ist ungefähr 50 g/Liter Natriumhydroxid bis ungefähr 760 g/Liter.
Die Anode 30 der Anodenanordnung 20 ist ein Metall oder ein Metallüberzug, ausgewählt aus der Gruppe, die aus Nickel, Kobalt, Eisen, Chrom und Legierungen davon besteht. Beispielsweise kann die Anode 30 Nickel sein, eine Nickellegierung, ein auf ein Substrat geschichtetes Nickel oder eine auf ein Substrat geschichtete Nickellegierung. Das Substrat kann Metall, wie beispielsweise Stahl, Kupfer oder Aluminium, oder ein Kunststoff sein. Ein Beispiel einer Nickellegierung ist Hastelloy, welche aus 55% Nickel und 45% Chrom besteht. Das Nickel oder die Nickellegierung kann mittels eines Plattierungsbads vom Watt-Typ auf ein Substrat elektroplattiert werden, oder mittels einem chemisch arbeitenden Nickel- oder Nickellegierungsplattierungsprozess. Auf ähnliche Weise kann die Anode 30 Kobalt oder ein auf ein Substrat geschichtetes Kobalt und Legierungen davon sein. Die Anode kann auch ein weicher unlegierter Stahl, eine Stahllegierung oder eine Eisen-Chrom-Legierung, wie rostfreier Stahl, sein.
Das Zink-Nickel-Elektroplattierungsbad ist eine wässrige Lösung, die alkalisch ist mit einem pH-Wert, der vorzugsweise über ungefähr 14 liegt. Das Bad enthält eine anorganische alkalische Komponente in einer wirksamen Menge, um diesen pH-Wert zu erreichen. Mengen von ungefähr 50 Gramm pro Liter bis ungefähr 200 Gramm pro Liter, basierend auf dem Elektroplattierungsbad der alkalischen Komponente können verwendet werden. Beispiele geeigneter alkalischer Komponenten sind Alkalimetallderivate wie beispielsweise Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat.
Das Elektroplattierungsbad 16 enthält auch eine kontrollierte Menge an Zink-Ionen und eine kontrollierte Menge an Nickel-Ionen. Die Zinkionenquelle für das Elektroplattierungsbad 16 kann irgendeine Zinkverbindung sein, die in einem alkalischen wässrigen Milieu löslich ist. Beispiele von Zinkverbindungen, die dem Elektroplattierungsbad zugesetzt werden können, sind Zinkoxid oder ein lösliches Salz, wie beispielsweise Zinksulfat, Zinkcarbonat, Zinksulfamat und Zinkacetat. Die Konzentration der Zink-Ionen in dem Elektroplattierungsbad ist von ungefähr 1 bis 100 Gramm pro Liter, vorzugsweise ungefähr 4 bis etwa 50 Gramm pro Liter (ungefähr 4.000 bis etwa 50.000 ppm (ppm = parts per million)). Bei einem pH-Wert von ungefähr 14 ist die vorherrschende Zinkart in dem Bad ein Zinkat-Ion.
Die Quelle für die Nickel-Ionen für das Elektroplattierungsbad kann irgendeine Nickelverbindung sein, die in einer wässrigen alkalischen Lösung löslich gemacht werden kann. Beispiele für geeignete Nickelverbindungen sind ein anorganisches oder organisches saures Salz von Nickel, beispielsweise Nickel sulfat, Nickelcarbonat, Nickelacetat, Nickelsulfamat und Nickelformiat. Die Konzentration der Nickel-Ionen in dem Elektroplattierungsbad kann von ungefähr 0,1 bis etwa 10 Gramm pro Liter (ungefähr 100 bis 10.000 ppm), noch bevorzugter im Bereich von ungefähr 0,1 Gramm pro Liter bis etwa 3 Gramm pro Liter (ungefähr 100 ppm bis etwa 3.000 ppm) sein.
Das Zink-Nickel-Elektroplattierungsbad enthält auch eine Aminkomponente, die in der Lage ist in dem Bad zu Cyaniden oxidiert zu werden, wie beispielsweise ein Polymer eines aliphatischen Amins. Beispiele von aliphatischen Aminpolymeren, die in dem Bad zu Cyaniden oxidierbar sind, sind Ethylenimin, 1,2-propylenimin, 1,2-butylenimin und 1,1-dimethylethylenimin. Die Poly(alkylenimine) können Molekulargewichte von ungefähr 100 bis etwa 100.000 besitzen und sollten in dem Bad löslich sein. Beispielsweise kann Poly(ethylenimin), das in dem Bad nützlich ist, ein Molekulargewicht von ungefähr 150 bis mehr als 2.000 besitzen. Nützliche Poly(ethylenimine) sind kommerziell verfügbar, beispielsweise von BASF unter den Bezeichnungen LUGALVAN G-15, LUGALVAN G-20 und LUGALVAN G-35. Beispiele anderer nützlicher Poly(alkylenimine) sind Tetraethylenpentamin (TEPA), Pentaethylenhexamin (PEHA) und Heptaethylenoctamin, das von Nippon Shokubai Co. Ltd. unter dem Markenzeichen EPOMIN 003 vermarktet wird.
Eine Funktion der aliphatischen Poly(alkylenimine) ist die Komplexbildung der Nickel-Ionen in dem alkalischen Zink-Nickel-Bad.
Es wird Fachleuten klar sein, dass das Zink-Nickel-Elektroplattierungsbad auch andere Zusätze, wie beispielsweise andere Glanzbildner, und Metallkomplexbildungsagentien enthalten kann. Ein nützliches Metallkomplexbildungsagens ist QUADROL von BASF. QUADROL ist N,N,N',N'-tetrakis(2-hydroxypropyl)-ethylendiamin.
Was die Metallanode 30 betrifft, wurden Kupfer und Zinn als Metallanoden in dem Anodenbehälter getestet, aber beide lösten sich während der Elektrolyse auf. Zink wurde getestet, polarisierte aber stark. Eine Graphitelektrode wurde ebenfalls getestet. Das Graphit zersetzte sich und der Anodenbehälter füllte sich mit Graphitteilchen an. Iridiumoxid auf Titan wurde getestet, es trat aber eine signifikante Beschädigung des Überzugs während der Elektrolyse auf.
Die folgenden Beispiele stellen die vorliegende Erfindung dar:
Beispiel 1
Das alkalische Zink-Nickel-Bad war eine Gallone die 10g/l Zink, 5g/l Nickel, 20g/l Tetraethylenpentamin (TEPA) und 10g/l QUADROL enthielt. Ein Anodenbehälter (in den Figuren offenbart) mit einer NAFION 450 Membran auf einer Seite, die 500 ml einer Lösung aus 150g Kaliumhydroxid enthielt, wurde in das Zink-Nickel-Bad platziert. Eine Metallanode wurde in dem Anodenbehälter platziert, Die Metallanode bestand aus einem Überzug von chemischem Nickel (10% P enthaltend) auf Stahl. 5,0 Ampere Strom wurden 6 Stunden lang durch die Ein-Gallonen-Zelle geschickt. Das Plattierungsbad wurde auf Cyanide analysiert und keine Cyanide wurden detektiert. Es gab keine Erosion der chemisch beschichteten Stahlanode in dem Anodenbehälter.
Beispiel 2
In diesem Beispiel wurde der Anodenbehälter mit einer Lösung aus 150g/l Natriumhydroxid in Wasser angefüllt. Die Metallanode in dem Behälter war aus Nickelmetall hergestellt. Eine Ein-Gallonen-Zelle, ähnlich der in Beispiel 1, wurde bei 5 Ampere wie zuvor 6 Stunden lang betrieben. Das Plattierungsbad wurde auf Cyanide analysiert und keine Cyanide wurden detektiert. Die Nickelanode hatte einen dünnen leitenden Überzug aus Nickeloxid/Nickelhydroxid, der nicht störend auf den Plattierungsprozess einwirkte. Es gab keinen Gewichtsverlust der Nickelanode.
Beispiel 3
Der Anodenbehälter aus Beispiel 1 wurde mit einer 20% Lösung von 50% flüssigem Ätzmittel gefüllt. Die Metallanode war Nickel, das von einer Plattierungslösung von Watts Typ elektroplattiert war, auf einem Metall auf Stahlgrundlage. Das Bad wurde bei 4 Ampere und 6,84 Volt 6 Stunden lang betrie ben. Das Plattierungsbad wurde auf Cyanid analysiert und kein Cyanid wurde gefunden. Es gab keinen Gewichtsverlust der Metallanode.
Beispiel 4
Ein 1-Gallonen Zink-Nickel-Plattierungsbad, ähnlich dem Bad in Beispiel 1, wurde eine Stunde lang elektrolysiert, wobei eine Behälteranode mit einer NAFION 450-Ionenaustauschmembran verwendet wurde, die eine Seite des Behälters bedeckte. Die Anode in dem Behälter war mit chemischem Nickel überzogener Stahl, der 8% P enthielt. Nach 100 Amperestunden wurde das Bad auf Cyanid analysiert und es wurde kein detektierbarer Cyanidgehalt festgestellt. Es gab keinen Gewichtsverlust der Metallanode.
Vergleichsbeispiel 5
Ein alkalisches Zink-Nickel-Plattierungsbad von 2 Litern, das 30g/l eines Polyethylenimins (TEPA) enthielt, wurde für 160 Amperestunden elektrolysiert, wobei eine Nickelanode direkt in das Plattierungsbad platziert wurde. Man stellte fest, dass das Bad 508 ppm Cyanid enthielt.
Beispiel 6
Der Anodenbehälter des Beispiels 1 wurde mit einer Lösung von 150g/l Kaliumhydroxid gefüllt. Die Metallanode in dem Anolyt war eine weiche unlegierte Stahl Q-platte. Das Bad, das ähnlich dem Bad des Beispiels 1 war, wurde bei 5 Ampere 6 Stunden lang elektrolysiert. Es gab einen leichten Gewichtsverlust der Stahlanode. Das Elektrolyt wurde auf Cyanid analysiert und kein Cyanid wurde gefunden.
Beispiel 7
Der Anodenbehälterbehälter des Beispiels 1 wird mit einer Lösung von 150g/l Natriumhydroxid gefüllt. Die Metallanode in dem Behälter ist Kobalt. Das alkalische Zink-Nickel-Bad enthält 20g/l Poly(ethylenimin) und wird 30 Amperestunden lang elektrolysiert.
Beispiel 8
Die Metallanode in dem Anodenbehälter des Beispiels 1 ist mit Kobalt beschichteter Stahl. Das Plattierungsbad ist ähnlich wie Beispiel 1. Das Anolyt in dem Behälter ist eine 20% Lösung von 50% flüssigem Ätzmittel.
Beispiel 9
Die Metallanode in dem Anodenbehälter in diesem Beispiel ist eine Kobaltlegierungsanode. Das Anolyt ist eine 20% Lösung von 50% flüssigem Ätzmittel. Dieses Plattierungsbad und die Vorrichtung sind ähnlich dem Beispiel 1.
Beispiel 10
Die Metallanode in diesem Beispiel ist ein mit einem Kobaltlegierungsüberzug beschichteter Stahl von einem chemisch arbeitenden Kobaltplattierungsbad. Das Zink-Nickel-Plattierungsbad und die Vorrichtung sind ähnlich dem Beispiel 1. Der Anodenbehälter enthält eine 15% Lösung aus flüssigem Ätzmittel. Das alkalische Zink-Nickel-Bad wurde 6 Stunden lang bei 5.0 Ampere elektrolysiert.
Beispiel 11
In diesem Beispiel war die Metallanode in dem Anodenbehälter rostfreier Stahl. Das Plattierungsbad und die Vorrichtung waren ähnlich dem Beispiel 1. Nach 30 Amperestunden gab es kein detektierbares Cyanid. Es gab keinen Gewichtsverlust an der Anode aus rostfreiem Stahl.
Mit der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung und ein Verfahren vorgesehen, mit dem Zink-Nickel sicher auf ein Substrat plattiert werden kann, wobei ein alkalisches Zink-Nickel-Elektroplattierungsbad verwendet wird, das Polyamine, insbesondere Poly(alkylenimine) enthält. Dies wird erreicht ohne eine Anodenerosion oder die Erzeugung von Cyaniden in dem Elektroplattierungsbad.
Es wird für Fachleute klar sein, dass eine kommerzielle Vorrichtung und ein Prozess ein Zink-Nickel-Elektroplattierungsbad einsetzen wird, das Zusätze neben einem Poly(alkylenimin) aufweist, wie beispielsweise andere Glanzbildner und Sequestierungssubstanzen. Außerdem kann ein kommerzielles Bad typischerweise einen 1000 Gallonen Tank einsetzen und die Kathodenwerkstücke, die zwischen Anordnungen kompartimentierter Anoden auf gegenüberliegenden Seiten der Kathode entlang der Tankseiten.
Aus der obigen Beschreibung der Erfindung werden Fachleute Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen entnehmen. Solche Verbesserungen, Veränderungen und Modifikationen innerhalb des Fachkönnens sollen durch die angehängten Ansprüche abgedeckt werden.

Claims

Eine Vorrichtung zum Auftragen einer Elektroplattierung auf ein Werkstück, die Folgendes aufweist: (a) ein Zink-Nickel Elektroplattierungsbad bzw. Galvanisierbad, das einen Aminzusatz aufweist und einen pH-Wert von mehr als etwa 14 besitzt; (b) ein Kathoden-Werkstück in dem Bad; (c) eine Anodenanordnung in dem Bad, die Folgendes aufweist: (I) eine Umschließung, die ein Anolytabteil definiert, wobei zumindest ein Teil der Umschließung eine Ionenaustauschmembran ist; (II) ein Anolyt in dem Abteil; (III) eine Anode aus unlöslichem Metall, die in das Anolyt eintaucht; wobei das Anolyt eine leitfähige Salz- oder Basenlösung ist und die Anode ein Metall oder ein Metallüberzug ist, und zwar ausgewählt aus der Gruppe, die aus Nickel, Kobalt, Eisen, Chrom oder Legierungen davon besteht.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Aminzusatz ein Poly(alkylenimin) ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei das Zink-Nickel-Bad Poly(ethylenimine) aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3, wobei die Anode Nickel, eine Nickellegierung, ein Nickelüberzug oder ein Nickellegierungsüberzug ist und das Anolyt eine Natrium- oder Kaliumhydroxid-Lösung ist, und zwar bestehend aus 50 bis etwa 760 Gramm Natrium oder Kaliumhydroxid pro Liter.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Anode ein auf ein Substrat aufgetragenes chemisches Nickel oder eine Legierung davon ist, oder auf ein Substrat aufgetragenes Watt-Nickel oder eine Legierung davon.
Ein Verfahren zum Auftragen einer Zink-Nickel-Elektroplattierung auf ein Werkstück, das folgende Schritte aufweist: (a) Vorsehen der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 (b) Anlegen eines Potentials an die Anode und das Kathoden-Werkstück der Vorrichtung, um einen Stromfluss von der Anode zu der Kathode zu bewirken und das Werkstück zu plattieren bzw. galvanisieren.
Verfahren zum Auftagen einer Zink-Nickel-Elektroplattierung auf ein Werkstück, das folgende Schritte umfasst: (a) Vorsehen eines Zink-Nickel-Elektroplattierungsbads, das einen Aminzusatz aufweist und einen pH-Wert von mehr als etwa 14 besitzt; (b) Positionieren eines Kathoden-Werkstücks in dem Bad; (c) Vorsehen einer Anodenanordnung in dem Bad, die Folgendes umfasst: (I) eine Umschließung, die ein Anolytabteil definiert, wobei zumindest ein Teil der Umschließung eine Ionenaustauschmembran ist; (II) ein Anolyt in dem Abteil; und (III) eine Anode aus unlöslichem Metall, die in das Anolyt eintaucht; wobei das Anolyt eine leitfähige Salz- oder Basenlösung ist und die Anode ein Metall oder ein Metallüberzug ist, und zwar ausgewählt aus der Gruppe, die aus Nickel, Kobalt, Eisen, Chrom oder Legierungen davon besteht. (d) Anlegen eines Potentials an die Anode und die Kathode, um einen Stromfluss durch die Ionenaustauschmembran von der Anode zur Kathode zu bewirken.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei der Aminzusatz Poly(alkylenimin) ist.
Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei das Zink-Nickel-Bad Poly(ethylenimin) aufweist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die Anode Nickel, eine Nickellegierung, ein Nickelüberzug oder ein Nickellegierungsüberzug ist und das Anolyt eine Natrium- oder Kaliumhydroxid-Lösung ist, und zwar bestehend aus 50 bis etwa 760 Gramm Natrium oder Kaliumhydroxid pro Liter.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei die Anode auf ein Substrat aufgetragenes chemisches Nickel oder eine Legierung davon oder auf ein Substrat aufgetragenes Watt-Nickel oder eine Legierung davon ist.