Alkalisch oder sauer Zink-Nickel? Varianten der Systeme
Seit mehr als 30 Jahre hat sich die galvanische Abscheidung von Zink-Nickel mit den heute üblichen Nickelgehalten zwischen 12 Gew.% und 16 Gew.% aus sauren oder alkalischen Elektrolyten bestens bewährt. Die sauren Elektrolyte haben höhere Stromausbeuten und damit schnelle Abscheidung bei gleichen Stromstärken.
Die Metallverteilung und Tiefenstreuung allerdings schlechter als bei alkalischen Elektrolyten. Bei komplexer Teilegeometrie bewirkt sich dieses nachteilig aus. Neuere organische Additive in sauren Elektrolyten zeigen aber hier positivere Ergebnisse.
Verfahrensbedingte Schwierigkeiten bei der Behandlung von kritischem Grundmaterial, Gussteilen sowie Mn, Si, Pb, B und S-legierte Stähle, können beim alkalischen Zink-Nickel-Verfahren durch mangelnde Bekeimung bei der Beschichtung zu Problemen und erhöhten Wasserstoffdiffusion führen. Deshalb ist hier der saure Elektrolyttyp zu bevorzugen ist.
Klassisches Blech- beziehungsweise Rohrmaterial mit komplexer Teilegeometrie, sollte beispielsweise aufgrund der besseren Metallverteilung und somit vorteilhafteren Gestellbehängung weiterhin bevorzugt mit dem alkalischen Zink-Nickel-Verfahren beschichtet werden.
Badzusammensetzungen:
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Arbeitswerte: |
Vergleich der Verfahren |
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alkalisch |
sauer |
Stromausbeute |
Abhängig von der Badchemie, dem Alter und Karbonatgehalt des Bades, 20-70% |
Zwischen 90 und 95% |
Metallverteilung |
Gleichmäßiger als aus einem sauren Bad |
Entspricht den Erwartungen aus einem sauren Bad |
Legierungszusammensetzung |
Relativ gleichmäßig. Einem sauren Bad allerdings leicht überlegen |
Es besteht stärkere Abhängigkeit von der Stromdichte, als aus einem alkalischen Bad |
Glanz |
Technischer Glanz |
Bis hochglänzend möglich |
Glanzbereich |
Technischer Glanz zwischen 12 und 15% Ni, glänzender über 15% Ni |
Glanzgrad nicht abhängig von der Legierungszusammensetzung ab |
Korrosionsschutz |
Sehr gut |
Sehr gut |
Gleichrichter |
1 |
Einen für Zn und einen für Ni |
Ansatzkosten |
Etwa gleich |
Etwa gleich |
Abscheidegeschwindigkeit |
Teilweise abhängig vom Basismaterial. Einige gehärtete Teile, Guß, Schmiedeteile sowie Mn, Si, Pb, B und S-legierte Stähle können nicht oder nur nach speziellen Vorbehandlungen beschichtet werden |
Unabhängig vom Basismaterial. Gut geeignet für gehärtete Teile. Für Bremssättel in der Automobilindustrie Standardverfahren. |
Badreinigung |
Bäder müssen regelmäßig erheblich aufwendig gereinigt werden. |
Keine extra Reinigung notwendig, nur normale Filtration |
Badführung |
Laufende Karbonatausfällung durch Unterkühlung der Badflüssigkeit. Aufrechterhaltung der Zinkkonzentration durch separates Lösen von Zink, Nickelzugabe durch komplexierte Nickellösungen |
Vollkommen unkompliziert. Metallgehalte können durch Metallsalz-Zugaben oder durch Auflösungen der Anoden konstant gehalten werden. Einhaltung des pH-Wertes problemlos automatisch steuerbar |
Anoden |
Aufwendige Diafragma/Membrananoden erforderlich, da sonst durch anodische Zersetzung der Komplexbildner Cyanid im Bad entsteht. |
Zink- und Nickelanoden evtl. mit separatem Gleichrichter |
Trommel/Gestell |
Zwei verschiedene Bäder |
Nur eine Chemie für beide Anwendungen |
Abwasser |
Ohne Membrananoden Entstehung von Cyanid, aufwendige Abwasserbehandlung durch verwendete Komplexbildner für das Legierungsmetall Nickel. |
Einfache Abwasserbehandlung, vorzugsweise mit hochdispersem Calciumhydroxid |
Badtemperatur/ Kühlung |
Starker Einfluss auf die Legierungszusammensetzung. Starke Kühlung des Elektrolyten erforderlich, da nur ein kleiner Temperaturbereich zulässig ist.(22° - 28°C) |
Starker Einfluss auf die Legierungszusammensetzung. Kühlung bei hohen Strombelastungen erforderlich. Temperaturbereich von 25° - 36° C |
Absaugung |
Extrem stark ausgelegte Absaugung der Badnebel mit Auswaschung der Bestandteile. Gefahr der Entzündung/Explosion des im Badnebel enthaltenen Wasserstoffs. |
In gut durchlüfteten Räumen nicht erforderlich. |
Energieverbrauch/Kosten |
Geringer Wirkungsgrad durch geringe Stromausbeute 20-70%, hoher Aufwand für Kühlung, Karbonatausfällung, Zink-Auflösung, Membrananoden. Hohe Wasserstoffdiffusion, tempern erforderlich |
Hoher Wirkungsgrad, Stromausbeute 90 -95%. Geringerer Aufwand für Kühlung und Filtration. Geringere Wasserstoffdiffusion, tempern kann in vielen Fällen entfallen. |