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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:

 

 

sauer

 

 

alkalisch

52 g/l

ZnCl2

 

12 g/l

ZnO

48 g/l

NiCl2 x 6H20

 

120 g/l

NaOH

250 g/l

KCL

 

20 ml/l

Nickelkomplexlösung 41

20 g/l

H3BO3

 

40 – 60 ml/l

Grundzusatz A41

60 g/l

Na-Acetat

 

1 – 3 ml/l

Glanzzusatz A

8 – 12  g/l

Stabilisator

 

 

 

10 – 15 ml/l

Grundzusatz S

 

 

 

3 – 8 ml/l

Glanzzusatz S

 

 

 

 

 

 

 

 


Kathodische Stromdichte

Gestellware:

Trommelware:

 

bis 4,0 A/dm2

bis 1,5 A/dm2

 

Kathodische Stromdichte

Gestellware:

Trommelware:

 

bis 4,0 A/dm2

bis 1,5 A/dm2

Spannung

5 – 12 V

 

Spannung

6 – 18 V

Badtemperatur

25 – 36° C

 

Badtemperatur

22 - 28° C

Stromausbeute

90 - 95 %

 

Stromausbeute

20 – 70 %

Anoden

Zn u. Ni

 

Anoden

Membrananoden

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Arbeitswerte:

Vergleich der Verfahren

 

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.