CH484285A - Verfahren zur chemischen Vernickelung - Google Patents

Description

      Verfahren        zur        chemischen        Vernickelung       Die vorliegende     Erfindung    betrifft ein Verfahren  zur chemischen Vernickelung entfetteter und/oder von       Oxydschichten    befreiter Werkstücke in einer Nickel  und     Hypophosphitionen    aufweisenden wässerigen Lö  sung.  



  Es sind bereits verschiedene Verfahren bekannt, nach  welchen die Herstellung von Nickelüberzügen auf me  tallischen Werkstoffen ohne äussere Stromquelle durch  geführt wird. So ist ein Verfahren bekannt, bei dem  für diesen Zweck eine alkalische, besonders     ammoniaka-          lische        Hypophosphitlösung    mit einem     Nickelsalz,    wie       Nickelcitrat,    verwendet wird, während bei einem wei  teren bekannten Verfahren mit einer wässerigen, Nickel  und     Hypophosphitionen    enthaltenden Lösung unter Zu  satz eines Komplexbildners, wie     Oxyessig-,        Aminoessig-,

       Apfel- oder Milchsäure und einer     aliphatischen,    gesät  tigten,     kurzkettigen        Monocarbonsäure    mit 3 bis 5     Koh-          lenstoffatomen    oder deren     Salze,    und zwar bei pH-Wer  ten von etwa 3,5 bis 6 gearbeitet wird.  



  Bei der bisher bekannten reduktiven     Metallabschei-          dung    unterscheidet man grundsätzlich zwischen sauren  und alkalischen Elektrolyten. Abgesehen davon, dass bei  bisher bekannten Verfahren die     Nickelabscheidung    stark  von der spezifischen Belastung der Nickelbäder abhän  gig ist, d. h. vom Verhältnis des Flächeninhaltes der  Gesamtoberfläche der zu vernickelnden Werkstücke zur  Menge der     Badflüssigkeit,    weisen die bekannten Ver  fahren verschiedene wirtschaftliche Nachteile auf.  



  So hat sich gezeigt, dass bei sauren Bädern Eisen  oder auch andere Metalle leicht in Lösung gehen und  dadurch Verunreinigungen der Nickelschicht verursa  chen. Auch chlorhaltige Bestandteile der Bäder, die un  ter bestimmten Bedingungen zur Bildung von freiem  Chlor oder störenden Chlorverbindungen führen, kön  nen die zu vernickelnden Werkstoffe in Lösung bringen  oder oxydieren und so die Qualität der Nickelschicht  ungünstig beeinflussen.  



  Derartige Nachteile werden durch das erfindungsge  mässe Verfahren völlig vermieden, wobei gut haftende  und dauerhafte Nickelüberzüge auf metallischen, und    bei einer Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens  auch auf nichtmetallischen wärmebeständigen Werkstof  fen     erzielbar    sind.  



  Das Verfahren gemäss der Erfindung ist dadurch ge  kennzeichnet, dass ein     Nickelsalz    und     Natriumhypo-          phosphit    in Wasser aufgelöst werden und durch Zugabe  einer organischen Säure ein     pH-Wert    von 2 eingestellt  wird, und dass diese saure Lösung durch Zusetzen einer  Lauge neutralisiert oder überneutralisiert wird, und dann  die zu vernickelnden Werkstücke eingetaucht werden.  



  Ferner ist die Anwendung des erfindungsgemässen  Verfahrens zum Vernickeln nichtmetallischer wärme  beständiger Werkstücke dadurch     gekennzeichnet,    dass  die     nichtmetallischen    Werkstücke vor dem Eintauchen  in die Vernickelungslösung in eine     Vorbehandlungslö-          sung    getaucht werden, die ein Nickelsalz, ein organi  sches Lösungsmittel,     Natriumhypophosphit    und eine or  ganische Säure enthält, und dass die nichtmetallischen  Werkstücke anschliessend an das Eintauchen in die Vor  behandlungslösung bis zur Schwarzfärbung erhitzt wer  den.  



  Weitere Einzelheiten, Vorteile und Anwendungsmög  lichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden  Beschreibung von Ausführungsbeispielen.  



  Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfah  rens geht man beispielsweise folgendermassen vor:  Man löst Nickelsulfat in Wasser, und zwar vorzugs  weise etwa 25 bis 30 g in 1 1 Wasser. Zu dieser Lösung  wird     Natriumhyposphit,    besonders in einer dem Nickel  gehalt entsprechenden äquivalenten Menge, z. B. 30 bis  35 g, zugegeben. Vor, während oder nach dem Zusatz  des reduzierend wirkenden     Natriumhypophosphits    wird  die wässerige Lösung mit Ameisensäure versetzt,     bis     ein     pH-Wert    von 2 erreicht ist, wobei etwa 100 ml  85 %     ige    Ameisensäure benötigt wird.  



  Hierauf wird die Lösung mit einer Lauge, z. B.       Natronlauge,    und/oder     Ammoniumhydroxyd,    auf einen       pH-Wert    von 5,5 eingestellt und dann mit Ammonium  hydroxyd zu Ende neutralisiert, oder leicht überneutra  lisiert, d. h. auf einen     pH-Wert    von 6 bis 9, vorzugs-      weise von 8 bis 9, gebracht. Mit diesem so hergestell  ten Bad arbeitet man bei einer Temperatur von 40 bis  100<B><I>'</I></B> C, vorzugsweise bei etwa 55  C. Dabei erhält man  dauerhafte     duktile    Nickelüberzüge auf metallischen und  auch auf vorbehandelten nichtmetallischen     Werkstoffen.     



  Während der Betriebsdauer erhält man das anfäng  liche Mischungsverhältnis der einzelnen, im Bad ent  haltenen chemischen Mittel möglichst durch automati  sche Zugabe der sich während des Betriebes verbrau  chenden Chemikalien aufrecht, so dass :ein     gleichmässiges     Abscheiden von Nickel in gleichbleibender Qualität  möglich ist und sich eine Regeneration des Bades nach       bestimmien    Betriebsperioden erübrigt.  



  So wird auch der     pH-Wert    von etwa 7 bis 9 durch  den Zusatz von     Ammoniumhydroyd    konstant gehalten,  das während der     Nickelabscheidung    als     Säureakzipient     wirkt und so bei der Verwendung von Nickelsulfat       Ammoniumsulfat    bildet, welches die Wirkung des in  der     Badflüssigkeit    als Puffer gebildeten     Ammonium-          formiats    verstärkt.  



  Nach Bedarf können dem     Vernicklungsbad    weitere,  als Puffer wirkende Zusätze beigefügt werden.  



  Durch die Konzentration dieses Puffers kann selbst  verständlich auch die     Abscheidungsgeschwindigkeit    des  Nickels geregelt werden. Je höher die     Konzentration     ist, desto     grösser    ist die Pufferwirkung und desto lang  samer geht die     Abscheidung    des Nickels vor sich.  



  Bei der Reduktion des Nickels entsteht aus Natrium  hypophosphit in dem Bad als nächste Oxydationsstufe  das entsprechende     Mononatriumphosphit        (NaH2P03),     das je nach Temperatur in Lösung geht und nach Sät  tigung des Bades     ausflockt.    Zwecks Entfernung der       Ausflockungen    wird die     Badflüssigkeit    zweckmässig  durch Umpumpen durch einen geeigneten Filter     geführt     und dauernd in Bewegung gehalten, wodurch eine stän  dige Homogenität des Bades gewährleistet wird.  



  An Stelle des Nickelsulfates können für die     Vernik-          kelungslösung    auch andere     Nickelsalze    verwendet wer  den, beispielsweise auch Nickelchlorid. Beim letzteren       ist    aber mit den bereits erwähnten Nachteilen zu rech  nen.  



  Um nichtmetallische Werkstoffe, beispielsweise ke  ramische Formkörper, mit einer Nickelschicht überzie  hen zu können, müssen diese erst einer     Vorbehandlung     in folgender Weise unterworfen werden:       Steinzeugkörper    werden in einer Lösung von 10 g  Nickelsulfat und/oder anderen     Nickelsalzen    und 10 g       Natriumhypophosphit    in 100     eins    Methanol und 10     cm3     einer organischen Säure, insbesondere     Ameisensäure,     kurz     eingetaucht    und anschliessend auf Temperaturen  bis annähernd 200  C erhitzt,

   bis sich die     Steinzeugkör-          per    schwarz färben. Auch hier werden     Nickelsalz    und       Natriumhypophosphit    vorteilhaft in äquivalenten Men  gen verwendet.  



  Die so vorbehandelten, nichtmetallischen Werkstoffe  können dann in das beschriebene Nickelbad     eingelegt     werden und überziehen sich darin mit einer gut haften  den hellen Nickelschicht. Nach dieser Behandlung wer  den die keramischen oder nichtmetallischen .Körper in  üblicher Weise gespült und getrocknet.  



  Auf diese Weise ist es unter anderem möglich, z. B.  handelsübliche keramische     Füllkörper        für    die chemische  Industrie mit katalytisch wirkendem Metall gut haftend  zu überziehen. Diese so beschichteten Füllkörper kön  nen dann als Katalysatoren für chemische Verfahren  verwendet werden.    Besondere Vorteile des Verfahrens sind die einfache  Handhabung und die geringen Kosten für die     Badflüs-          sigkeit,    da nur einfache     handelsübliche    Chemikalien, die  meistens nur technisch rein sein müssen, verwendet wer  den     können.     



  Darüber hinaus hat das Bad den Vorteil, dass seine  Arbeitsweise nicht von der spezifischen Belastung der       Badflüssigkeit        abhängig    ist. Lediglich die Konzentra  tionen müssen     annähernd    aufrechterhalten werden, je  doch sind auch hier Schwankungen, wie sie bei der  Verwendung der üblichen automatischen Steuerungsvor  richtungen entstehen, unerheblich.  



  Ein wesentlicher Vorteil des     erfindungsgemässen    Ver  fahrens ist darin zu sehen, dass auch chlorfreie Metall  salze zum Einsatz kommen können, und dass weiterhin  der     pH-Wert    genau im neutralen Bereich liegt, so dass  es möglich ist, auch Metalle mit Nickel zu beschichten,  die in einem sauren Bad leicht     in    Lösung gehen und  somit das Bad verunreinigen würden.  



  Es hat sich gezeigt, dass alle Metalle, ohne Rücksicht  darauf, ob sie edler oder unedler sind als Nickel, nach  dem erfindungsgemässen Verfahren vernickelt werden  können. Auch ist es möglich, den Beginn der Nickel  beschichtungen bei den edleren Metallen in bekannter  Weise durch Kontaktieren mit Eisen, Nickel oder Alu  minium herbeizuführen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Verfahren zur chemischen Vernickelung entfetteter und/oder von Oxydschichten befreiter Werkstücke in einer Nickel- und Hypophosphitionen aufweisenden wässerigen Lösung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nickelsalz und Natriumhypophosphit in Wasser auf gelöst werden und durch Zugabe einer organischen Säure ein pH-Wert von 2 eingestellt wird, und dass diese saure Lösung durch Zusetzen einer Lauge neutralisiert oder überneutralisiert wird, und dann die zu vernickelnden Werkstücke eingetaucht werden. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass als Nickelsalz Nickelsulfat verwen det wird.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass als organische Säure Ameisensäure verwendet wird. 3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass als Lauge Ammoniumhydroxyd ver wendet wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass Nickelsalz und Natriumhypophosphit in äquivalenten Mengen verwendet werden. 5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Lösung, in welche die zu ver nickelnden Werkstücke eingetaucht werden, frei von Chlorionen ist. 6.

   Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass der pH-Wert der Lösung, in welche die zu vernickelnden Werkstücke eingetaucht werden, durch bedarfsweises Zusetzen einer Lauge, insbesondere Ammoniumhydroxyd, dauernd zwischen 6,5 und 9 ge halten wird. 7. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Lösung, in welche die zu ver nickelnden Werkstücke eingetaucht werden, bei einer Temperatur zwischen 40 und 90, vorzugsweise 55 C, verwendet wird. B. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Lösung, in welche die zu ver nickelnden Werkstücke eingetaucht werden, bei einer Temperatur zwischen 40 und 55 C verwendet wird. 9.

   Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass die Lösung, in welche die zu ver nickelnden Werkstücke eingetaucht werden, durch Um pumpen bewegt und dabei gleichzeitig filtriert wird. PATENTANSPRUCH II Anwendung des Verfahrens gemäss Patentanspruch I zum Vernickeln entfetteter nichtmetallischer wärmebe ständiger Werkstücke, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtmetallischen Werkstücke vor dem Eintauchen in die Vernickelungslösung in eine Vorbehandlungslösung getaucht werden, die Nickelsalz, ein organisches Lö sungsmittel, Natriumhypophosphit und eine organische Säure enthält,

   und dass die nichtmetallischen Werkstücke anschliessend an das Eintauchen in die Vorbehandlungs- lösung bis zur Schwarzfärbung erhitzt werden. UNTERANSPRÜCHE 10. Anwendung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlungslösung als or ganisches Lösungsmittel Methanol enthält. 11. Anwendung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlungslösung als or ganische Säure Ameisensäure enthält. 12.

   Anwendung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtmetallischen Werkstücke anschliessend an das Eintauchen in die Vorbehandlungs- lösung bis zu Temperaturen unter 200 C bis zur Schwarzfärbung erhitzt werden. 13. Anwendung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlungslösung Nickel salz und Natriumhypophosphit in äquivalenten Mengen enthält. 14. Anwendung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlungslösung bei einer Temperatur von 40 bis 90, vorzugsweise bei 55 C, verwendet wird.