DE3143833C2 - Wäßriges saures Bad und Verfahren zur galvanischen Abscheidung von Chrom oder Chrom-Legierungen sowie Verfahren zur Regenerierung eines derartigen Bades - Google Patents

Wäßriges saures Bad und Verfahren zur galvanischen Abscheidung von Chrom oder Chrom-Legierungen sowie Verfahren zur Regenerierung eines derartigen Bades

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Abstract

Ein wäßriger saurer, dreiwertiges Chrom enthaltender Elektrolyt und ein Verfahren zur galvanischen Abscheidung von Chromüberzügen. Der Elektrolyt enthält dreiwertige Chromionen, einen Komplexbildner, Halogenionen, Ammoniumionen und ein Reduktionsmittel, in welchem Vanadinionen in mindestens einer Menge vorliegen, die bewirkt, daß die Konzentration der im Bad gebildeten sechswertigen Chromionen auf einer Höhe gehalten wird, bei welcher zufriedenstellende Chromüberzüge erhalten werden.

Description

3:1 liegt
4. Bad nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vanadinionen in einer Menge von 0,015 bis 63 g/l vorliegen.
5. Bad nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ammoniumionen in einer Menge vorliegen, daß das Molverhältnis von Ammoniumionen zu dreiwertigen Chromionen im Bereich von 2,0 :1
bis ti :1 liegt. ^11 „„ „, ,
6. Bad nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hälogenionen in einer Menge vorliegen, daß das Molverhältnis von Halogenionen zu dreiwertigen Chromionen im Bereich von Φ,3 :1 bis 10:1 liegt
7. Bad nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halogenionen Chlorionen, Bromionen oder ein
Gemisch davon sind und in einer Menge von mindestens 15 g/l vorliegen.
8. Bad nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es Leitsalze in einer Menge von bis zu g/l enthält
9. Bad nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich Borationen enthält
10. Bad nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß die Borationen in einer Menge von mindestens
JO g/l vorliegen.
11. Bad nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Puffer in einer Menge von 0,15 MoI bis zur Löslichkeitsgrenze enthält
12. Bad nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß es als Puffer Borsäure oder deren Alkalimetall- und/oder Ammoniumsalz enthält
13. Bad nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß es 0,05 bis 1 g/l Netzmittel enthält
14. Bad nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß es einen pH-Wert im Bereich von 2$ bis 5,5 aufweist
15. Verfahren zur galvanischen Abscheidung von Chrom oder Chromlegierungen unter Verwendung eines Bades nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Bad bei Badtemperaturen im Bereich
von 15 bis 45° C und Stromdichten im Bereich von 535 bis 27 A/dm2 betrieben wird.
16. Verfahren zur Regenerierung eines Bades gemäß Oberbegriff des Anspruches 1, das durch sechswertigen Chromionen verunreinigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bad Vanadinionen als Reduktionsmittel in einer Menge zugesetzt werden, die ausreicht, die sechswertigen Chromionen auf einem unter 0,1 g/I
40 liegenden Wert zu halten.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß Vanadinionen einer Wertigkeit von 4+ zugesetzt werden.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Vanadinionen in einer Menge von 0,015 bis 63 g/l zugesetzt werden.
19. Verfahren nach den Ansprüchen 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Bad nach Zusatz des Reduktionsmittel bei Stromdienten im Bereich von 1,0 bis 3,25 A/dm2 während eines Zeitraums im Bereich von 30 Minuten bis 24 Stunden unter Verwendung von Blindkathoden durchgearbeitet wird.
Die Erfindung bezieht sich auf ein wäßriges saures Bad und Verfahren zur galvanischen Abscheidung von Chrom oder Chromlegierungen, mit einem Bad, das dreiwertige Chromionen, einen Komplexbildner für diese Ionen, Haiogenionen, Ammoniumionen, ein Reduktionsmittel und gegebenenfalls Leit- und Puffersalze und Netzmittel sowie gegebenenfalls mindestens ein Legierungsmetall enthält, sowie ein Verfahren zur Regenerierung eines derartigen Bades.
Galvanische Chrombäder finden zum Aufbringen von Schutz- und Dekorationsüberzügen auf Metallsubstraten weit verbreitet Einsatz. Für die meisten Teile werden im Handel erhältliche Chrombäder verwendet, die sechswertiges Chrom, das aus Verbindungen wie zum Beispiel Chromsäure als Chromquelle stammt, enthalten.
Es ist seit langem erkannt worden, daß solche sechswertiges Chrom enthaltenden Bäder begrenzte Deckkraft haben und übermäßig Gas entwickeln, besonders um Löcher in den zu galvanisierenden Teilen herum, was in einem unvollständigen Abdecken resultiert. Solche sechswertiges Chrom enthaltenden galvanischen Lösungen sjnd auch sehr empfindlich gegenüber Stromunterbrechungen, was zu einem sogenannten »Weißwaschen« der Oberzüge führt.
Wegen dieser und anderer Probleme, einschließlich der Tatsache, daß sechswertiges Chrom relativ toxisch ist und Probleme bezüglich Abfallbeseitigung mit sich bringt, hat man in den letzten Jahren intensiv daran gearbeitet Chromelektrolyte zu entwickeln, denen dreiwertiges Chrom eingearbeitet ist, daß gegenüber Elektrolyten mit sechswertigem Chrom zahlreiche Vorteile bringt.
Aus der DE-OS 29 12 354 ist ein cireitwertiges Chrom enthaltendes Bad der eingangs angegebenen Art bekannt Um die fortschreitende Abnahme der Abscheidungsgeschwindigkeit und der Streukraft beim kontinuierlichen Betreiben des Bades infolge Anstieg der Konzentration an gebildetem sechswertigem Chrom entgegenzuwirken, enthält das Bad ein Reduktionsmittel aus der Gruppe: Formaldehyd, Glyoxal, Formaldehyd-Bisulfit, Glyoxal-Di-Bisulfit und Natrium-Formaldehyd-Sulfoxilat Nachteilig ist jedoch, daß das Bad ständig hinsiehtlieh der Reduktionsmittelkonzentration überwacht werden muß, um zu vermeiden, daß der Gehalt an sechswertigen Chromionen steigt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bad der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei welchem während des Betreibens kein sechswertiges Chrom gebildet wird, ohne daß das Bad hinsichtlich der Reduktionsmittelkonzentration überwacht zu werden braucht; es soll auch ein Verfahren zum Betreiben dieses Bades angegeben werden. Darüber hinaus soll ein Verfahren zur Regenerierung eines Bades der eingangs angegebenen Art, das durch sechswertige Chromionen verunreinigt ist geschaffen werden.
Die Aufgabe wird durch das Bad des Anspruchs 1, das Verfahren des Anspruches 15 und das Verfahren des Anspruches 16 gelöst Bevorzugte Ausführungsformen des Bades nach Anspruch 1 sind in den Ansprüchen 2—14 und solche des Verfahrens nach Anspruch 16 in den Ansprüchen 17—19 angegeben.
Das Bad nach der Erfindung hat große Deck- und Streukraft Stromunterbrechungen während des Galvanisierens wirken sich nicht schädigend auf den Chromüberzug aus, was es ermöglicht Teile aus dem Bad herauszunehmen, zu prüfen und danach wieder in das Bad einzusetzen und den Galvanisierzyklus fortzusetzen. Das Bad enthält Chrom in niedriger Konzentration, was den Chromverlust während des Herausziehens reduziert und die Abfallbeseitigung «rieichtert, da dreiwertiges Chrom leicht aus der zu verwerfenden Lösung durch Zusatz von alkalischen Substanzen, bis der pH-Wert auf 8 oder darüber steigt, gefällt werden kann.
Das Bad nach der Erfindung enthält ein Reduktionsmittel, um die Bildung schädlicher Konzentrationen an sechswertigem Chrom während des Betreibens des Bades zu verhindern, was bisher eine brauchbare Abscheidung von Chrom aus Bädern mit dreiwertigem Chrom beeinträchtigte und den Wirkungsgrad und die Deckkraft des Bades herabsetzte. In manchen Fällen hat der Aufbau von schädlichem sechswertigem Chrom in einem Ausmaß stattgefunden, daß die galvanische Abscheidung von Chrom zum Stillstand kam, was Verwerfen und Erneuern des Elektrolyten erforderlich machte. Es ist ferner gefunden worden, daß dar Zusatz des Reduktionsmittels, das in dem hier offenbarten Bad enthalten ist, eine Regenerierung eines mit überschüssigem sechswertigem Chrom verunreinigten Elektrolyten bewirkt und den Wirkungsgrad und das Streuvermögen eines solchen Bades wieder herstellt, wodurch die kostspielige und zeitraubende Stufe des Entfernens und Erneuerns des Elektrolyten vermie^'sn wird.
Das Bad kann enthalten: 0,2 bis 0,8MoI Cr+3-Ionen, einen Formiat- und/oder Acetat-Komplexbildner in einer auf die Menge des Chrombestandtefls bezogenen Menge, so daß das Molverhältnis von Komplexbildner zu Chromionen 1:1 bis 3:1 ist; ein Vanadinsalz in einer solchen Menge, daß die Vanadinionenkonzentration im Bereich von mindestens 0,015 g/l bis ö,3 g/l liegt; Ammoniumionen als Sekundär-Komplexbildner in einer solchen Menge, daß das Molverhältnis von Ammonium zu Chrom im Bereich von 2,0 ; 1 bis 11 :1 liegt; Halogenionen, vorzugsweise Chlor- und Bromionen, in einer solchen Menge, daß das Molverhältnis von Halogen zu Chromionen 03 :1 bis 10 :1 beträgt; ein oder eine Kombination von badlöslichen Salzen zur Erhöhung der Leitfähigkeit des Bades, nämlich verträgliche einfache Salze starker Säuren, wie Alkali-, Erdalkali- una Ammonium-Salze der Salz- oder Schwefelsäure, wovon Natriumfluoborat als Leitsalz bevorzugt wird. Vorzugsweise liegt der pH-Wert des Bades im Bereich von 2,5 bis 5,5.
Vorzugsweise enthält das Bad auch noch einen Puffer, wie Borsäure beispielsweise in einer Konzentration bis zu 1 Mol, ein Netzmittel der Typen, wie sie üblicherweise in Chrom- und Nickel-Bädern verwendet werden. Zusätzlich können dem Bad weitere Metallionen, einschließlich Eisen, Kobalt Nickel, Mangan, Wolfram eingearbeitet werden, wenn die Abscheidung einer Chromlegierung gewünscht wird.
Das Bad kann mit unlöslichen Anoden, wie Anoden aus Kohle, platiniertem Titan oder Platin betrieben werden.
Das Bad enthält dreiwertige Chromionen Cr+3, im Bereich von 0,2 bis 0,8 Mol, vorzugsweise von 0,4 bis 0,6 Mol. Die Cr+3-lonen können in Form eines Salzes, wie Chromchlorid-Hexahydrat, Chromsulfat eingeführt werden. Aus wirtschaftlichen Erwägungen heraus werden die Chromionen vorzugsweise in Form von Chromsulfat eingeführt.
Der Komplexbildner kann Formiationen, Acetationen oder Gemische der beiden Ionen umfassen, wovon Formiationen bevorzugt werden. Der Komplexbildner kann in Konzentrationen im Bereich von 0,2 bis 2,4 Mol verwendet werden. Der Komplexbildner wird normalerweise in einem Molverhältnis von Komplexbildner zu Chromionen von 1 :1 bis 3 :1, vorzugsweise 1,5 :1 bis 2 :1 eingesetzt.
Bevorzugte Vanadinkonzentrationen liegen im Bereich von 0,2 bis 1 g/l.
Es können auch Verbindungen des fünfwertigen Vanadins eingesetzt werden. Da es sich um ein elektrolytisches Verfahren handelt, wird das fünfwertige Vanadin beim Betreiben des Bades zu einer niedrigeren Wertigkeitsstufe reduziert Zu einsetzbaren Vanadinsalzen gehören zum Beispiel:
Natrium-Meta-Vanadat (NaVO)3; Na-Ortho-Vanadat (Na3VO4; Na3VO4 · 10H2O1Na3VO4 · 16 H2O); Na-Pyro-Vanadat (Na4V2O7); Vanadinpentoxid (V2O5); Vanadylsulfat (VOSO4); Vanadintrioxid (V2O3); Vanadin-Di-, Tri- oder Tetra-Chlorid (VCI2, VCI3, VCl4);
Vanadin-tri-Fluorid(VF3 ■ 3 H2O); Vanadin-Tetrafluorid (VF4); b5
Vanadin-Oxidbromid (VOBr); Vanadin-Oxi-Di-oderTribromid (VOBr2, VOBr3); Vanadin-Tribromid (VBr3); Ammonium-Meta-Vanadat (NH4VO3); Ammonium-Vanadinsulfat NH4V(SO4J2 · 12 H2O); Lithiurn-Meta-Vanadat (LiVO3 ■ 2 H2O);
Kalium-Meta-Vanadat (KVO3); Thallium-Pyro-Vanadat (Tn4V2O7);
$ Thailium-Meta-Vanadat (TIVO3), sowie Gemische davon.
*■- Typische Leitsalze sind zum Beispiel Kalium- und Natrium-Sulfat und -chlorid sowie Ammoniumchlorid und
5 Ammoniumsulfat Ein besonders geeignetes Leitsalz ist die Fluoborsäure und die löslichen Alkalimetall-, Erdalkalimetall- und Ammonium-Fluoborate, welche das Fluoboration in das Bad einführen. Solche Fluoborat-Additive werden vorzugsweise so eingesetzt, daß sie eine Fluoborationenkonzentration von 4 bis 300 g/l liefern. Auch können die Metallsalze der Sulfamin- und der Methansulfonsäure als Leitsalze, allein oder in Verbindung mit anorganischen Leitsalzen verwendet werden.
10 Besonders zufriedenstellende Ergebnisse werden bei Molverhältnissen von Gesamt-Ammoniumionen zu Chromionen im Bereich von 2,0 :1 bis 11 :1, vorzugsweise von 3:1 bis 7:1 erhalten. Die Ammoniumionen können zum Teil als das Ammoniumsalz des Komplexbildners, wie beispielsweise als Ammoniumformiat, sowie in Form von zusätzlichen Leitsalzen eingeführt werden.
* Die Halogenkonzentration im Verhältnis zur Chromkonzentration liegt vorteilhafterweise im Bereich von
' 15 0,8 :1 bis 10 :1,vorzugsweise2 :1 bis4 :1.
v I Der Puffer kann in einer Menge von 0,15 Mol bis zu seiner Löslichkeitsgrenze im Bad, meist im Bereich bis zu
, 1 MoI, vorliegen. Vorzugsweise wird die Konzentration des Puffers im Bereich von 0,45 bis 0,75 Mol, berechnet
f auf Borsäure, gehalten.
Als Netzmittel können anionische oder kationische Verbindungen verwendet werden. Beispiele für Netzmit-1Jj 20 tel, die in zufriedenstellender Weise verwendet werden können, schließen ein: Sulfosuccinate oder Natriumlau-
J rylsulfat und Alkylethersulfate. Netzmittelgehalte im Bereich von 0,05 bis 1 g/l sind von Vorteil.
£l Wenn Eisen das Legierungskomponent? verwendet wird, wird es zweckmäßigerweise in eine.· Menge unter
0,5 g/l verwendet.
1^ Ein pH-Wert-Bereich von 3,5 bis 4,0 ist besonders bevorzugt Die anfängliche Einstellung des Bades auf einen
I 25 pH-Wert in dem gewünschten Bereich kann durch Zusatz irgendeiner geeigneten Säure oder Base, die mit den
(.. Badbestandteilen verträglich ist, vorgenommen werden; bevorzugt werden Salzsäure oder Schwefelsäure und/
:J oder Ammonium- oder Natrium-Carbonate oder Hydroxide. Während der Benutzung des Bades hat der Elek-
j§t trolyt die Tendenz saurer zu werden und geeignete Einstellung des pH-Wertes wird durch Zusatz von Alkalime-
S; tall- und Ammonium-Hydroxid oder -carbonat erreicht. Bevorzugt sind die Ammoniumsalze, da sie gleichzeitig
Il 30 den Ammonium-Bestandteil im Bad ergänzen.
J| Das Bad wird bei einer Temperatur im Bereich von 15 bis 45° C, vorzugsweise 20 bis 35° C verwendet, wobei
s|j die Stromdichten im Bereich von 535 bis 27 A/dm2, vorzugsweise 8 bis 13,5 A/dm2 liegen. Das Bad kann zum
H Galvanisieren von Chrom- oder üblichen eisenhaltigen oder Nickel-Substraten sowie Substraten aus rostfreiem
■§ Stahl und Nichteisenmetall, wie Aluminium und Zink verwendet werden. Das Bad kann auch zum Verchromen
If 35 von metallisierten Werkstücken aus Kunststoff verwendet werden, die einen Überzug aus zum Beispiel Nickel % oder Kupfer aufweisen. Als Kunststoffe kommen in Betracht: ABS, Polyolefin, PVC und Phenol-Formaldehydes Polymere. Wenn eine Chrom-Eisen-Legierung abzuscheiden ist, kann eine Eisenanode verwendet werden.
5| Als Regeneriermittel kann zum Beispiel ein Konzentrat eingesetzt werden, das ein Vanadinsalz und gegebe-
.?.? nenfalls Halogensalze, Ammoniumsalze, Borate und Leitsalze enthält. Der Zusatz des Vanadin-Reduktiowsmit-
>J; 40 tels kanr in Form eines trockenen Salzes oder eines wäßrigen Konzentrats erfolgen. Die Zeit, die zur Regenerie-S rung des Elektrolyten erforderlich ist, so daß er wieder voll leistungsfähig ist, schwankt, abhängig von der
S; Konzentration des vorliegenden schädlichen sechswertigen Chroms; die Regenerierzeit kann im Bereich von 5
\,\ Minuten bis 2 oder mehr Stunden liegen.
'lii Um den Elektrolyten und die Verfahren nach der Erfindung noch weiter zu veranschaulichen, wsrden die
fljj 45 folgenden Beispiele gebracht
i; Eine Reihe von Cr+3-Elektroi;/ten wurde hergestellt, deren Zusammensetzung der folgenden Tabelle 1 zu
Ji; entnehmen ist.
Tabelle IA Beispiel Nr. — Konzentration, g/l 3 15 4 5 6 7 8 9 10 11 12 CO
Bestandteil 1 2 26 20 20 20 26 20 20 26 20 20
20 20 50 40 40 40 50 40 40 50 40 40
Cr+3-Ionen 40 40 _ OO
Ammoniumformiat _ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 OO
Kaliumformiai 2 2 142 76 142 142 76 142 142 CO
CO
Vunadylüulfat 142 _ _ _ 132 66 132 132
Natriumsulfat _ 132
Ammoniumsulfat .._
Natriumchlorid 90 90 90 25 90 25 25 90 25 25
Kaliumchlorid 25 25 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
Ammoniumchlorid 0.5 0.5 110 110 110
Ammoniumbromid 114 _ 114 114
Natriumfluoborat _ 113 113 113
Ammoniumsulfamat _ 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45
Ammoniummethansulfonat 45 45 .1 .1 .1 .1 .1 .1 .1 .1 .1 .1
Borsäure .1 .1 2.5-5.5 2.5-4.0 2.5-4.0 2.5-4.5 2.5-5.2 2.5-4.0 2.5-4.0 2.5-5.2 2.5-4.0 2.5-4.0
Netzmittel 2.5-4.0 2.5-4,0
pH-Wert-Bereich
— Konzentration, g/l
Tabelle IB Beispiel Nr. 14 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Bestandteil 13
Cr+Monen 26 26 20 26 26 26 20 26 20 26 20 26
Ammoniumformiat 50 50 40 50 50 50 40 50 40 50 40 50
Kaliumformiat _ _
Vanadylsulfat 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
Natriumsulfat 76 76 142 76 76 _ _
Ammoniumsulfat _ 66 66 132 132 o6 132 66 132 66
Natriumchlorid _ 25 25 25 25
Kaliumchlorid _
Ammoniumchlorid 90 90 25 90 90 90 25 90 _
Ammoniumbromid 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
Natriumfluoborat 110 UO _ 110 110 110 110 110
Ammoniumsulfamat 114 114 60 60 114 114 114 55
Ammoniummethansulfonat 113 113 _ 55 113 113 113 55
Borsäure 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45
Netzmittel .1 .1 .1 .1 .1 .1 .1 .1 .1 .1 .1 .1
pH-Wert-Bereich 2.5-5.5 2.5-5.5 2.5-4.0 2.5-5.5 2.5-5.5 2.5-5.5 2.5-4.0 2.5-5.5 2.5-4.0 2.5-5.5 2.5-4.0 2.5-5.5
Tabelle IC
Bestandteil Beispiel Nr. — Konzentration, g/l
25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
Cr+3-lonen 26 26 26 20 20 20 20 20 20 26 26 23 OO
UJ
Ammoniumformiat 50 50 50 40 40 40 40 40 80 50 50 U)
Kaliumformiat _ 80
Vanadylsulfat 2 2 2 2 2 2 4 4 4 2 2 2
Natriumsulfat _ 142 142 142 142 _
Ammoniumsulfat _ 132
Natriumchlorid _ _ _ _
Kaliumchlorid 74 74 76
Ammoniumchlorid 90 90 90 50 90 90 90 80 80 90 90 55
Ammoniumbromid 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 _ 0.2 _ _ 0.5 _
Natriumfluoborat 110 110 110
Ammoniumsulfamat 114 _ 55 114 _ _
Ammoniummethansulfonat 113 55 113
Borsäure 45 45 45 45 45 45 40 40 40 45 45 45
Netzmittel .1 .1 .1 .1 .1 .1 .1 .1 .1 .1 .1 .1
pH-Wert-Bereich 2.5-5.5 2.5-5.5 2.5-5.5 2.5-4.0 2.5-4.0 2.5-4.0 2.5-4.0 2.5-4.0 2.5-4.0 2.5-4.0 2.5-4.0 2.5-4.0
Die Reihenfolge der Zugabe der Badbeslandteile während der Herstellung des Bades ist nicht kritisch. In allen
ν Beispielen, ausgenommen die Beispiele 34 und 35, wurden die Cr+ '-Ionen in F.-rm von Chromsulfat eingeführt.
In den Beispielen 34 und 35 wurde der Cr ^-Bestandteil in Form von Chromchlorid-Hexahydrat eingeführt. In jedem der Beispiele war das verwendete Netzmittel ein Gemisch von dem Dihexylester des Natriumsalzes der Sulfobernsteinsäure und dem Natriumsulfat-Derivat von 2-Ethyl-l-Hexanol. Die Betriebstemperatur der beispielhaften Elektrolyte lag zwischen 21 und 27"C bei Kathodenstromdichten von 10 bis 27 A/dm2 und einer
■;■;. Anodenstromdichte von 5,35 A/dm2. Die Elektrolyte wurden unter Verwendung einer Graphitanode bei einem
: Anoden/Kathod'n-Verhältnis von 2 :1 verwendet. Das Bad wurde unter schwacher Bewegung mittels Luft
:'■-.■ und/oder mechanischer Mittel betrieben. Bei einigen der Badzusammensetzurtgen hat es sich als vorteühaft
;' erwiesen, das Bad bei einer niedrigen Stromdichte von zum Beispiel 1,0 bis 3,25 A/dm2 bis zu 24 Stunden einer
elektrolytischen Vorkonditionierung zu unterwerfen, um zufriedenstellendes Galvanisierverhallen bei den höhe-ΐ ren normalen Betriebsstromdichten zu erreichen.
\- Jede Zusammensetzung der Beispiele 1 bis 36 erzeugte unter den vorstehend angegebenen Bedingungen voll
'(I glänzende und gleichmäßige Chromüberzüge mit guter bis ausgezeichneter Abdeckung über die angewendeten
ΐ\ Stromdichtebereiche, einschließlich gute Abdeckung in den tief ausgenommenen Bereichen der für die Tests
ij benutzen J-förmigen Platten.
'i B e i s ρ i e 1 37
Dieses Beispiel zeigt die Wirksamkeit der Vanadin-Verbindung zur Regenerierung von Cr+3-Elektrolyten, die
'$ infolge des Anstiegs der Cr "-Konzentration auf unerwünschte Höhe ungeeignet oder unwirksam geworden
sind. Es ist gefunden worden, daß der fortschreitende Anstieg der Konzentration von Cr+6-eventuell ein
Vi Umkippen des Chrombades verursacht und schließlich dazu führt, daß überhaupt kein Chrom mehr abgeschie-
|j den wird. Tests, bei denen Cr+'-Bäder verwendet wurden, denen Cr+6 absichtlich zugesetzt wurde, haben
gezeigt, daß eine Konzentration von 0,47 g/l Cr+6 zu Überzügen führt, die große Flecken dunkler Chromab-
:| Scheidungen und kleinere, nicht galvanisierte Bereiche aufweisen. Wenn die Cr+6-Konzentration weiter auf
'! 0,55 g/l erhöht wurde, zeigte sich, daß die Abscheidung von Chrom auf dem Substrat vollständig verhindert
wurde.
C^ Um die Regenerierung eines durch Cr+6 verunreinigten Elektrolyten zu demonstrieren, wurde ein Cr+3-Bad folgender Zusammensetzung herstellen:
Das Bad wurde bei eine"· Temperatur von 27 bis 32°C auf einen pH-Wert zwischen 3,5 und 4,0 eingestellt. S-förmige, mit Nickel beschichtete Testplatten wurden in dem Bad bei einer Stromdichte von 10,8 A/dm2 verchromt. Nach jedem Probelauf wurde die Cr+6-Konzentration von etwa 0 im ursprünglichen Bad durch Zugabe von Chromsäure zu dem Bad in Anteilen von 0,1 g/l erhöht. Im Bereich von 0,i bis 0,4 g/l Cr+6 wurden keine schädlichen Wirkungen beim Verchromen der Testplatten festgestellt. Als jedoch die Cr+6-Konzentration über 0,4 g/l erhöht wurde, wurden auf den Testplatten kleine Bereiche festgestellt, auf denen sich kein Chrom abgeschieden hatte. Nachdem die Cr+6-Konzentration einen Wert von 0,55 g/l erreicht hatte, konnte überhaupt kein Chrom mehr auf den Testplatten abgeschieden werden.
Unter solchen Umständen war es bisher übliche Praxis das Bad mit hohem Cr+6-Gehalt abzuziehen (zu verwerfen).
Um die Regenerierung zu demonstrieren, wurden Vanadinionen in Anteilen von 0,55 g/l dem Bad zugegeben, das 035 g/l Cr+6-Ionen enthielt, und die Verchromung von Testplatten wurde unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen wieder aufgenommen. Der Zusatz von 0,55 g/l Vanadinionen entspricht 2,6 g/l Vanadylsulfat und entspricht einem Zusatz von Vanadinionen zu Cr+6-lonen im Gewichtsverhältnis von 1:1.
Der anfängliche Zusatz von 0,55 g/l Vanadinionen zu dem Bad, das mit 035 g/l Cr+6-Ionen verunreinigt war, resultierte in einer Wiederherstellung der Wirksamkeit des Chrombades, das einen guten Chromüberzug von guter Farbe und Abdeckung erzeugte, obwohl noch Cr+6-Ionen in dem Bad festgestellt wurden.
Die weitere Zugabe von 0,55 g/l Vanadinionen führte zu einer weiteren Verbesserung des Chromüberzugs.
Schließlich resultierte der Zusatz von weiteren 0,55 g/l Vanadinionen zum Bad, so daß insgesamt 1,65 g/l Vanadinionen vorlagen, in einem ausgezeichneten Chromüberzug und die Analyse auf Cr+6 war negativ.
Beispiel 38
Um das Verfahren zur Regenerierung von mit Cr+6-Ionen verunreinigten Cr+3-Bädern zu zeigen, wurde ein Bad, wie in Beispiel 37 beschrieben, hergestellt und diesem Bad 1,65 g/l Cr+6 zugegeben, was einer Konzentration von dem dreifachen der Menge, bei der, wie die Tests gezeigt haben, die Chromabscheidung aufhört,
Bestandteil Konzentration, g/l
Natriumfluoborat ■ 110
Ammoniumchlorid 90
Borsäure 50
Ammoniumformiat 50
Cr+3-Ionen 26
Netzmittel 0,1
Die Testplatte wurde unter den Bedingungen wie im Beispiel 37 beschrieben galvanisiert und das vollständige Ausbleiben der Abscheidung von Chrom auf der Tesiplatte war deutlich erkennbar. Danach wurden 4,95 g/l Vanadin':onen, das entspricht 23,5 g/l Vanadylsulfat, dem Bad zugesetzt; die Menge ist so berechnet, daß alles anwesende Cr+6 zum dreiwertigen Zustand reduziert wird.
5 Dann ließ man das Bad 10 Minuten unter Rühren stehen, wonach eine Testplatte unter den Bedingungen des Beispiels 37 galvanisiert wurde.
Es wurde festgestellt, daß die Testplatte eine Spur von Chromüberzug auf ihrer Oberfläche aufwies.
Nach insgesamt 45 Minuten nach der Vanadinzugabe zum Bad wurde eine zweite Testplatte galvanisiert; sie zeigte einen besseren Überzug, der von größerer Dicke und besserem Aussehen war.
ίο Das Bad wurde dann bei einer niedrigen Stromdichte von 3,25 A/dm2 weitere drei Stunden elektrolysiert und eine dritte Testplatte wurde galvanisiert. Der Chromüberzug war vollglänzend, von guter Farbe mit etwas dünnem Überzug in Bereichen niedriger Stromdichte.
Das Bad wurde bei einer niedrigen Stromdichte von 3,25 A/dm2 für weitere 17 Stunden weiter elektrolysiert, wonach eine vierte Testplatte galvanisiert wurde. Sie zeigte einen Chromüberzug von guter Dicke, vollem Glanz 15 mit dünnen Bereichen bei niedrigen Stromdichte.
Dann wurde auf die ursprüngliche Konzentration der Bestandteile vor der Zugabe von Cr+6- und Vanadin-Ionen aufgefüllt, was den Zusatz von 3 g/l Cr+J-lonen einschloß. Danach wurde die fünfte Platte galvanisiert. Die resultierende Platte hatte einen vollglänzenden Chromüberzug von guter Farbe, war weitgehend vollständig über die ganze Oberfläche bedeckt, einschließlich die Bereiche niedriger Stromdichte.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Wäßriges saures Bad zur galvanischen Abscheidung von Chrom oder Chrom-Legierungen, das dreiwertige Chromionen, einen Komplexbildner für diese Ionen, Halogenionen, Ammoniumionen, ein Reduktionsmittel und gegebenenfalls Leit- und Puffersalze und Netzmittel sowie gegebenenfalls mindestens ein Legierungsmetall enthält, dadurch gekennzeichnet, daß es als Reduktionsmittel Vanadinionen enthält.
2. Bad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dreiwertigen Chromionen in einer Menge von 0,2 bis 0,8 Mol vorliegen.
3. Bad nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Komplexbildner in einer Menge ίο vorliegt, daß das Molverhältnis von Komplexbildner zu dreiwertigen Chromionen im Bereich von IrI bis
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