CH349139A - Bain de nickelage et son utilisation - Google Patents

Description

  Bain de nickelage et son     utilisation       La présente invention concerne le nickelage chi  mique. Les brevets USA     Nos    2658839, 2658841,  2658842 du 10 novembre 1953, se réfèrent à un  procédé de nickelage chimique qui consiste, pour  l'essentiel, à traiter un corps, dont la surface à  nickeler présente la propriété de catalyser la réduc  tion, par des     hypophosphites,    des sels de nickel en  nickel métallique, par un bain contenant des ions  nickel, des ions     hypophosphite,    ainsi que des agents,  dits   exaltants      ,    qui accélèrent la vitesse de dépôt,  et des agents dits       complexants     , qui régularisent la  réaction.  



  Les deux types d'agents d'addition précités ont  pour rôle d'équilibrer la vitesse de la réaction, l'agent  complexant immobilisant la majeure partie des ions  nickel pour ne les libérer que progressivement à me  sure de leur réduction, tandis que l'agent exaltant  assure un rythme continu convenable de décompo  sition de     l'hypophosphite    avec libération d'hydrogène  naissant réducteur.  



  On a déjà proposé, comme agents complexants,  les composés susceptibles de     former    des chélates avec  le nickel, et plus précisément les acides     hydroxy-          carboxyliques,    dont l'activité est variable, dépendant  à la fois du nombre de radicaux et de considérations  de structure moléculaire.    Par ailleurs on a également proposé comme  agents exaltants les acides     dicarboxyliques    et     amino-          carboxyliques.     



  La titulaire a fait la     découverte    inattendue qu'il  existe un composé qui, dans certaines limites de    proportions, peut jouer le rôle à la fois d'agent com  plexant et d'agent exaltant. Ce composé est l'acide  lactique, et ces proportions sont de 0,25 à 0,60     ions-          grammes    par litre.  



  En d'autres termes, tandis que la fonction de       chélatation    de l'acide lactique augmente normalement  avec sa concentration dans un bain de nickelage chi  mique, son     effet    sur la vitesse de nickelage n'est pas  inversement proportionnel, comme c'est le cas pour  les autres acides     hydroxycarboxyliques.    Au contraire,  pour     l'intervalle    de concentration précité la vitesse  de nickelage se trouve également accélérée par sa  présence dans le bain, pouvant atteindre, pour un  bain standard 3,5 X 10-4     g/cm2/mn.     



  L'invention a pour objet un bain de nickelage       chimique    contenant 0,15 à 1,20 ions-grammes d'ions       hypophosphite    par litre et des ions nickel en quantité  telle que le     rapport    ions nickelions     hypophosphite     soit de 0,25 à 1,60, ce bain étant caractérisé en ce  qu'il contient de l'acide     lactique    et/ou un sel de     celui-          ci,    la concentration en ions lactique du bain étant de  0,25 à 0,60 ions-grammes par litre, le pH du bain  étant de 4,0 à 5,6.  



  L'invention a en outre pour objet     l'utilisation    de  ce bain de nickelage chimique pour traiter des     objets     dont la surface est constituée par un métal du groupé  VIII du système périodique et ceci à chaud.  



  Les éléments suivants possèdent la propriété de       catalvser    la réduction des cations nickel en nickel      métallique par les anions     hypophosphite    et peuvent  donc constituer la masse ou au moins la     couche    su  perficielle du corps à nickeler et recevoir directement  une couche de nickelage: fer, cobalt, nickel, ruthé  nium, rhodium, palladium, osmium, iridium et pla  tine, c'est-à-dire les métaux du groupe VIII du sys  tème périodique.

   Les éléments ci-après qui sont cata  lytiques, mais n'appartiennent pas au groupe VIII du  système périodique peuvent recevoir une couche de  nickelage à l'aide du présent bain après dépôt préala  ble de nickel par déplacement, soit directement, soit  par effet galvanique: cuivre, argent, or, glucinium,  germanium,     aluminium,    carbone, vanadium,     molyb-          dène,    tungstène, chrome, sélénium,     titane    et uranium.  Les éléments suivants qui ne sont pas catalytiques,  ne sont pas susceptibles d'être munis d'un dépôt préa  lable de nickel et ne peuvent pas, en général, recevoir  une couche de nickel à l'aide du bain décrit: bis  muth, cadmium, étain, plomb et zinc.

   L'activité cata  lytique des éléments susmentionnés varie beaucoup et  est     particulièrement    marquée pour le fer, le     cobalt,     le nickel et le palladium. L'opération de nickelage  est     autocatalytique,    étant donné que la surface initiale  du corps à recouvrir et le nickel métallique déposé  sur     cette    surface sont tous deux catalytiques,

   et la  réduction des cations nickel en nickel     métallique        dans     le bain de nickelage     s'effectue    jusqu'à ce que tous les  cations nickel aient été réduits en nickel métallique en  présence d'un excès d'anions     hypophosphite    ou jus  qu'à ce que tous les anions     hypophosphite    aient été  oxydés pour donner des ions phosphite en présence  d'un excès de cations nickel.  



  Les quantités de   cations  ,       anions      et   ions    indiquées sont calculées, sauf indication contraire, sur  la base d'une dissociation à 100 %, bien qu'une telle  dissociation ne soit pas toujours le cas.  



  On a constaté que, par l'utilisation d'acide lac  tique ou d'un sel de celui-ci, le nickelage pouvait être  mis en     oeuvre    dans de     meilleures    conditions d'effica  cité et de durée de vie utile du bain. De plus, les  propriétés du revêtement de nickel obtenu à l'aide  d'un tel bain sont excellentes aussi bien en ce qui  concerne son aspect que du point de vue mécanique.  



  On peut préciser encore de la façon suivante la  composition du bain    L'intervalle préféré de pH est de 4,4 à 5,6.    La proportion préférée cations nickelions lac  tique est de<B>0,15</B> à 0,35 ou mieux 0,15 à 0,25.    La température d'utilisation du bain est supé  rieure à 900, de préférence de     97-99o    C.  



  Enfin, le bain peut avantageusement contenir un  agent     exaltant    supplémentaire séparé et indépendant,  constitué par un acide     monocarboxylique        aliphatique       à chaîne courte saturée simple, tel que les acides acé  tique,     propionique,    butyrique ou     valérique.    Le choix  de ces acides est avantageux en raison de la     solubilité     de leur sel de calcium.

   En effet, quand dans un bain  les ions phosphite se sont     accumulés    au point de dé  terminer la précipitation du phosphite de nickel, un  processus de régénération du bain consiste à ajouter  de la chaux à celui-ci, ce qui a pour résultat la pré  cipitation du phosphite de nickel, de phosphite de  calcium et de sulfate de calcium, on comprend donc  qu'il y a intérêt à éviter l'emploi d'un exaltant dont  le sel de calcium précipiterait aussi.    Enfin,     parmi    les acides     monocarboxyliques    pré  cités, l'acide     propionique    est encore préférable en  tant qu'exaltant.

   La quantité d'ion     propionique        qu'il     convient d'ajouter est d'environ 10     fl/o    de celle d'ion  lactique, de sorte que sa proportion absolue préférée  est de 0,025 à 0,060 ions-grammes par litre, ou  mieux de 0,025 à 0,045.  



  Les effets favorables de la présence des agents  d'addition apparaissent des tableaux ci-après, qui  résument les résultats d'essais effectués sur des éprou  vettes d'acier préalablement soumises à des traite  ments classiques de dégraissage et     décapage.     



  Dans le tableau I ci-après, les essais A sont don  nés à titre d'illustration de l'effet des agents d'addi  tion organiques sur le bain type dont la composition  a été donnée ci-dessus : les bains 2 et 3 contiennent  l'ion acétique,     qui    ne convient pas, car l'acide acéti  que bout à 1180 C et est facilement entraîné à la  vapeur. Les bains 4 à 10 montrent que la vitesse de  nickelage est faible et diminue si on accroit la con  centration d'agent complexant.  



  Les essais B (bain 11 à 16) montrent que la tolé  rance en phosphite croît avec la concentration d'acide  lactique, donc qu'il doit être possible de trouver un  compromis pour bénéficier à la fois du maximum de  cette tolérance et de la vitesse de nickelage maxi  mum. Effectivement ce compromis réside dans l'in  tervalle de concentrations en ions lactique spécifié à  la revendication.  



  Les essais C illustrent simplement l'effet du pH  des bains par rapport à une teneur déterminée en ions  lactique (0,40     ions-grammes/litre)    et pour deux du  rées différentes de réaction (10 et 60 minutes).    Le tableau II illustre l'effet de la présence addi  tionnelle d'acides aliphatiques     monocarboxyliques    à  courte chaîne saturée, en présence d'ions lactique  dans les proportions de 0,40     ions-grammes/litre.     



  On constate ainsi que l'acide     propionique    est sen  siblement le meilleur exaltant additionnel, puisque,  de plus, l'acide acétique est trop     volatil    et les acides  butyrique et     valérique    sont trop coûteux.

      
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EMI0004.0001     
  
    TABLEAU <SEP> II
<tb>  <U>T</U>au<U>x <SEP> d</U>e <SEP> nic<U>k</U>elage
<tb>  Série <SEP> Bain <SEP> Concentration <SEP> de <SEP> l'exaltant
<tb>  d'essais <SEP> No <SEP> (ions-grammes/litre) <SEP> essai <SEP> de <SEP> essai <SEP> de <SEP> <B>pH</B> <SEP> initial
<tb>  10 <SEP> minutes <SEP> 60 <SEP> minutes
<tb>  D <SEP> 21 <SEP> - <SEP> 3,53 <SEP> 1,57 <SEP> 4,73
<tb>  22 <SEP> Acétique <SEP> (0,30) <SEP> 3,98 <SEP> 1,65 <SEP> 4,70
<tb>  23 <SEP> Propionique <SEP> (0,30) <SEP> 4,41 <SEP> 1,63 <SEP> 4,70
<tb>  24 <SEP> Butyrique <SEP> (0,30) <SEP> 4,00 <SEP> 1,59 <SEP> 4,70
<tb>  25 <SEP> Valérique <SEP> (0,30) <SEP> 3,88 <SEP> 1,59 <SEP> 4,70       <I>Exemple 1</I>    Le bain de nickelage se compose     de       sulfate de nickel     (p.m.    262,84)

  <B>......</B> 21,02 g/1       hypophosphite    de soude     (p.m.    88,037) . . 19,8 g/1  acide lactique     (p.m.    90,05) . . . . . . . . . . 27,0 g/1    On     règle    initialement le pH du     bain    à 4,50 au  moyen de soude caustique et tient le bain à une tem  pérature de 97 à 990 C.

   On obtient une vitesse de  nickelage de 3,08 X 10-4     g/em2/min.    ou 0,0220       mm/h.       <I>Exemple 2</I>    Le bain se compose de    sulfate de nickel     (p.m.    262,84)<B>......</B> 21,02 g/1       hypophosphite    de soude     (p.m.    88,037) . . 19,8 g/1  acide lactique     (p.m.    90,05) . . . . . . . . . . 27,0     g/l     acide     propionique        (p.m.    74,05)<B>......</B> 2,22 g/1  On règle     initialement    le pH du bain à 4,70 au  moyen de soude caustique et tient le bain à une tem  pérature de 97 à 990 C.

   On obtient une vitesse de  nickelage de 3,55 X     10-4        g/cm2/min.  

Claims (1)

1. REVENDICATIONS I. Bain de nickelage chimique contenant 0,15 à 1,20 ions-grammes d'ions hypophosphite par litre et des ions nickel en quantité telle que le rapport ions nickelions hypophosphite soit de 0,25 à 1,60, ce bain étant caractérisé en ce qu'il contient de l'acide lactique et/ou un sel de celui-ci, la concentration en ions lactique du bain étant de 0,25 à 0,60 ions- grammes par litre, le pH du bain étant de 4,0 à 5,6.

   II. Utilisation du bain de nickelage chimique selon la revendication I pour traiter des objets dont la surface est constituée par un métal du groupe VIII du système périodique et ceci à chaud. SOUS-REVENDICATIONS 1. Bain selon la revendication I, caractérisé en ce qu'il contient de plus un agent exaltant additionnel constitué par un acide monocarboxylique aliphatique simple saturé à chaine courte de 3 à 5 atomes de carbone ou un sel d'un tel acide. 2.

   Bain selon la revendication I et la sous- revendication 1, caractérisé en ce que la concentra tion de cet agent exaltant additionnel est comprise entre 0,025 et 0,060 ions-grammes par litre. 3. Bain selon la revendication I et les sous- revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'agent exaltant additionnel est l'acide propionique et/ou un de ses sels. 4. Bain selon la revendication I et les sous- revendications 1 et 3, caractérisé en ce que la pro portion d'ions nickel par rapport aux ions lactique est de 0,15 à 0,35. 5.

   Utilisation selon la revendication II, dans laquelle ledit bain est tenu à une température infé rieure, mais proche de son point d'ébullition. 6. Utilisation selon la revendication II et la sous- revendication 5, pour traiter des objets en un métal catalytique, non compris dans le groupe VIII du sys tème périodique, mais dont la surface a été préala blement recouverte d'un dépôt de nickel par dépla cement.