DE3504186A1

DE3504186A1 - Electrolytic water bath and process for depositing a nickel-phosphorus alloy

Info

Publication number: DE3504186A1
Application number: DE19853504186
Authority: DE
Inventors: Vladimír Holpuch; Ilja Prag/Praha Nykl
Original assignee: CKD Praha DIZ AS
Current assignee: CKD Praha DIZ AS
Priority date: 1984-02-08
Filing date: 1985-02-07
Publication date: 1985-08-08
Also published as: CS240582B1; CS90284A1

Abstract

This bath comprises nickel fluoborate in a concentration of from 100 to 600 g per 1000 ml of water, boric acid in a concentration of from 10 to 50 g per 1000 ml of water, and nickel hypophosphite, sodium hypophosphite or ammonium hypophosphite, optionally phosphorous acid, in a concentration of from 1 to 50 g per 1000 ml of water. To eliminate hydrogen-pitting, a wetting agent is added in a concentration of from 0.01 to 1 g per 1000 ml of water.

Description

Elektrolytisches Wasserbad und Verfahren zur Electrolytic water bath and method for

Abscheidung einer Nickel-Phosphor-Legierung Die Erfindung betrifft die Zusammensetzung eines elektrolytischen Wasserbades und ein Verfahren zur Abscheidung einer Nickel-Phosphor-Legierung. Deposition of a Nickel-Phosphorus Alloy The invention relates to the composition of an electrolytic water bath and a method of deposition a nickel-phosphorus alloy.

Elektrolytisch abgeschiedene Überzüge aus Nickel-Phosphor besitzen eine wesentlich höhere Mikrohärte als die übrigen abgeschiedenen Nickel legierungen. Sie werden in denjenigen Fällen benutzt, wo an den abgeschiedenen Metallüberzug hohe Ansprüche bezüglich des Abriebs und der Gleiteigenschaften gestellt werden. Die elektrolytisch abgeschiedenen Überzüge aus der Nickel-Phosphor-Legierung weisen nach der thermischen Behandlung eine bis um 50 % erhöhte Mikrohärte auf und gleichen an ihrer Qualität den Überzügen aus Hartchrom.Have electrolytically deposited coatings of nickel-phosphorus a significantly higher microhardness than the other deposited nickel alloys. They are used in those cases where the deposited metal coating high demands are made in terms of abrasion and sliding properties. The electrodeposited coatings of the nickel-phosphorus alloy have after the thermal treatment up to 50% increased micro-hardness and equalize the quality of the hard chrome coatings.

Mit den bisher benutzten und in der Literatur erwähnten Elektrolyten zur Abscheidung einer Nickel-Phosphor-Legierung wird bei Temperaturen von 80 bis 90 "C und einem niedrigen pH-Wert von 0,5 bis 1,5 gearbeitet. Sie enthalten Nickel in Form von Sulfaten oder Chloriden und Phosphor in Form der phosphorigen Säure.With the electrolytes previously used and mentioned in the literature a nickel-phosphorus alloy is deposited at temperatures from 80 to 90 "C and one low pH of 0.5 to 1.5 worked. she contain nickel in the form of sulfates or chlorides and phosphorus in the form of phosphorous Acid.

Ein Nachteil dieser Elektrolyte ergibt sich dadurch die hohe Betriebstemperatur und den damit verbundenen hohen Energieverbrauch. Hierbei ist es bei einem langzeitigen Betrieb technisch sehr schwierig, den niedrigen pH-Wert im Bereich von 0,5 bis 1,5 aufrechtzuerhalten.A disadvantage of these electrolytes is the high operating temperature and the associated high energy consumption. Here it is for a long-term Operation technically very difficult, the low pH in the range of 0.5 to 1.5 maintain.

Weitere bekannte, allerdings weniger benutzte Typen von Eletrolyten enthalten Karboxylsäuren, wie beispielsweise Zitronensäure. Diese Stoffe machen es zwar möglich, mit einer wesentlich niedrigeren Betriebstemperatur, nämlich in einem Bereich von 40 bis 60 "C zu arbeiten, doch kommt es bei einem langzeitigen Betrieb zur Zersetzung der Karboxylsäuren. Die Zersetzungsprodukte erhöhen dann die innere Spannung der abgeschiedenen Überzüge, so daß darin Risse und Zerstörungen auftreten.Other known but less used types of electrolytes contain carboxylic acids such as citric acid. Make these fabrics it is possible with a much lower operating temperature, namely in a range of 40 to 60 "C to work, yet it comes with a long term Plant for the decomposition of carboxylic acids. The decomposition products then increase the internal tension of the deposited coatings, causing cracks and damage appear.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrolytisches Wasserbad zur Abscheidung einer Nickel-Phosphor-Legierung zu entwickeln, das bei niedriger Arbeitstemperatur zu einer hohen Mikrohärte der Überzüge führt und eine lange Betriebslebensdauer aufweist.The invention is based on the object of an electrolytic water bath to develop a deposition of a nickel-phosphorus alloy that at lower Working temperature leads to a high microhardness of the coatings and a long service life having.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß es aus Nickelfluoroborat in einer Konzentration von 100 bis 600 g je 1000 ml Wasser, Borsäure in einer Konzentration von 10 bis 50 g je 1000 ml Wasser und Nickel-, Natrium-oder Ammoniumhypophosphit, gegebenenfalls phosphoriger Säure, in einer Konzentration von 1 bis 50 g je 1000 ml Wasser besteht.This object is achieved according to the invention in that it is made from nickel fluoroborate in a concentration of 100 to 600 g per 1000 ml of water, boric acid in one concentration from 10 to 50 g per 1000 ml of water and nickel, sodium or ammonium hypophosphite, optionally phosphorous acid, in a concentration of 1 to 50 g per 1000 ml of water.

Zur weiteren Qualitätserhöhung und zur Beseitigung des Wasserstoff-Lochfraßes ist ein Zusatz eines Äthylenoxid-Netzmittels, gegebenenfalls eines Alkylsulfonat-Netzmittels, in einer Konzentration von 0,01 bis 1 g je 1000 ml Wasser von Vorteil.To further increase quality and to eliminate hydrogen pitting is an addition of an ethylene oxide wetting agent, optionally an alkyl sulfonate wetting agent, in a concentration of 0.01 to 1 g per 1000 ml of water is advantageous.

Mit dem erfindungsgemäßen Elektrolyt wird vorteilhaft bei Betriebstemperaturen von 30 bis 50 "C in einem Bereich des pH-Wertes von 2,0 bis 3,5 gearbeitet. Die Kathodenstromdichte bewegt sich vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 16 A/dm2. Grundlegende Vorteile des Elektrolyts gemäß der Erfindung stellen eins sehr niedrigen Wert der inneren Spannung und dessen lange Lebensdauer dar. Außerdem ist die Mikrohärte der Überzüge hoch, nämlich 900 bis 1200 HM, und es ist keine weitere thermische Behandlung notwendig.The electrolyte according to the invention is advantageous at operating temperatures worked from 30 to 50 "C in a pH range from 2.0 to 3.5. The Cathode current density is preferably in a range from 1 to 16 A / dm2. Basic advantages of the electrolyte according to the invention are very low The value of the internal stress and its long service life. In addition, the micro-hardness the coatings are high, namely 900 to 1200 HM, and there is no further thermal Treatment necessary.

Im Temperaturbereich von 20 bis 40 CC ändert sich die Mikrohärte nicht. Die abgeschiedenen Überzüge enthalten 1 bis 20 Gew.% Phosphor in Abhängigkeit von der Konzentration des Phosphors im elektrolytischen Bad. Im Hinblick auf die niedrige innere Spannung sind die abgeschiedenen Überzüge zur Anwendung auf dem Gebiete der Galvanoplastik geeignet.The micro-hardness does not change in the temperature range from 20 to 40 ° C. The deposited coatings contain 1 to 20% by weight of phosphorus depending on the concentration of phosphorus in the electrolytic bath. In terms of low internal stress are the deposited coatings for use in the field of Electroplating suitable.

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur näheren Erläuterung der Erfindung, ohne sie allerdings irgendwie zu begrenzen oder zu erschöpfen.The following examples serve to explain the invention in more detail, but without in any way limiting or exhausting them.

Beispiel 1 Nickelfluoroborat 200 g/1000 ml H2 0 Borsäure 20 g/1000 ml H2O Nickelvhypophosphit 10 g/1000 ml H2O Äthylenoxid-Netzmittel 0,2 g/1000 ml H20 Kathodenstromdichte 1 bis 5 A/dm² Betriebstemperatur 50 CC pH-Wert 2,5 Mikrohärte 1150 HM Phosphorgehalt im Überzug 7,5 Gew.% Beispiel 2 Nickelfluoroborat 400 g/1000 ml H2O Borsäure 30 g/1000 ml H20 Natriumhypophosphit 20 g/1000 ml H2O Natriumlaurylsulfat 0,1 g/1000 ml H20 Kathodenstromdichte 1 bis 8 A/dm2 Betriebstemperatur 50 "C pH-Wert 2,4 Mikrohärte 950 HM Phosphorgehalt im Überzug 5,4 Gew.% Beispiel 3 Nickelfluoroborat 400 g/1000 ml H2O Borsäure 10 g/1000 ml H2O Phosphorige Säure 20 g/l00Oml H20 Natrium-diisopropylnaphtalinsulfonat 0,1 g/1000 ml H2O Kathodenstromdichte 1 bis 10 A/dm2 Betriebstmmperatur 50 CC pH-Wert 2,1 Mikrohärte 1010 HM Phosphorgehalt im Überzug 9,5 Gew.%Example 1 Nickel fluoroborate 200 g / 1000 ml H2 0 Boric acid 20 g / 1000 ml H2O nickel hypophosphite 10 g / 1000 ml H2O ethylene oxide wetting agent 0.2 g / 1000 ml H20 cathode current density 1 to 5 A / dm² operating temperature 50 CC pH value 2.5 micro hardness 1150 HM Phosphorus content in the coating 7.5% by weight Example 2 Nickel fluoroborate 400 g / 1000 ml H2O boric acid 30 g / 1000 ml H20 sodium hypophosphite 20 g / 1000 ml H2O sodium lauryl sulfate 0.1 g / 1000 ml H20 cathode current density 1 to 8 A / dm2 operating temperature 50 "C pH value 2.4 Micro hardness 950 HM Phosphorus content in the coating 5.4% by weight Example 3 Nickel fluoroborate 400 g / 1000 ml H2O boric acid 10 g / 1000 ml H2O phosphorous acid 20 g / 100Oml H20 Sodium diisopropylnaphthalene sulfonate 0.1 g / 1000 ml H2O cathode current density 1 to 10 A / dm2 operating temperature 50 CC pH value 2.1 micro hardness 1010 HM phosphorus content in the coating 9.5% by weight

Claims

Claims 1. Electrolytic water bath for the deposition of a nickel -Phosphorus alloy, characterized in that it is made from nickel fluoroborate in a concentration of 100 to 600 g per 1000 ml of water, boric acid in one concentration from 10 to 50 g per 1000 ml of water and nickel, sodium or ammonium hypophosphite, optionally from phosphorous acid, in a concentration of 1 to 50 g each 1000 ml of water consists.

2. Electrolytic water bath according to claim 1, characterized in that that there is an addition of an ethylene oxide wetting agent, optionally an alkyl sulfonate wetting agent, contains in a concentration of 0.01 to 1 g per 1000 ml of water.

3. Process for the deposition of a nickel-phosphorus alloy with 1 up to 20 wt. of phosphorus from an electrolytic water bath according to claim 1 or 2, characterized, that at operating temperatures from 30 to 50 "C is used in a pH range of 2.0 to 3.5.

4. Process for the deposition of a nickel-phosphorus alloy with 1 Up to 20% by weight of phosphorus from an electrolytic water bath according to claim 1 or 2 or according to claim 3, characterized in that with a cathode current density from 1 to 16 A / dm2 is worked.