DE2929305C2 - Process and device for the continuous electrodeposition of manganese on steel - Google Patents
Process and device for the continuous electrodeposition of manganese on steelInfo
- Publication number
- DE2929305C2 DE2929305C2 DE2929305A DE2929305A DE2929305C2 DE 2929305 C2 DE2929305 C2 DE 2929305C2 DE 2929305 A DE2929305 A DE 2929305A DE 2929305 A DE2929305 A DE 2929305A DE 2929305 C2 DE2929305 C2 DE 2929305C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- manganese
- electrolyte
- electroplating
- bath
- ions
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
- C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
- C23C22/48—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 not containing phosphates, hexavalent chromium compounds, fluorides or complex fluorides, molybdates, tungstates, vanadates or oxalates
- C23C22/50—Treatment of iron or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
- C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
- C23C22/46—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing oxalates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D17/00—Constructional parts, or assemblies thereof, of cells for electrolytic coating
- C25D17/002—Cell separation, e.g. membranes, diaphragms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/54—Electroplating: Baths therefor from solutions of metals not provided for in groups C25D3/04 - C25D3/50
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/48—After-treatment of electroplated surfaces
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Description
Seit es 1854 Bunsen gelang. Mangan elektrolytisch aus einer wäßrigen Manganchloridlösung unter Verwendung einer Platinanode abzuscheiden, hat die elektrolytische Gewinnung von Mangan erhebliche Fortschritte gemacht Als Elektrolyte kommen wäßrige Lösungen von Mangansulfat mit einem Gehalt an Ammoniumsulfat und wäßrige Lösungen von Manganchlorid mit einem Gehalt an Ammoniumchlorid in Frage. Diese Elektrolyte können noch verschiedene Zusätze enthalten. Bisher sind über 300 Veröffentlichungen und Patentschriften über die elektrolytische Gewinnung von Mangan veröffentlicht worden.Since Bunsen succeeded in 1854. Using manganese electrolytically from an aqueous solution of manganese chloride To deposit a platinum anode, the electrolytic recovery of manganese has considerable Progress made Aqueous solutions of manganese sulphate come in as electrolytes Ammonium sulfate and aqueous solutions of manganese chloride containing ammonium chloride in Question. These electrolytes can also contain various additives. So far there are over 300 publications and patents on the electrowinning of manganese have been published.
Diese Druckschriften beziehen sich alle auf die elektrolytische Gewinnung vu:i Mangan, bei der Manganerze gelöst, ausgelaugt und elektrolysiert werden. In jüngerer Zeit wurden Versuche unternommen, metallisches Mangan durch Elektrolyse neutraler oder schwach saurer Mangansalzlösungen bei einer Stromdichte von mehreren Ampere pro dm2 unter Verwendung eines Diaphragmas zwischen der Anode und der Kathode herzustellen.These publications all relate to the electrolytic production of vu: i manganese, in which manganese ores are dissolved, leached and electrolyzed. More recently, attempts have been made to produce metallic manganese by electrolysis of neutral or weakly acidic manganese salt solutions at a current density of several amperes per dm 2 using a diaphragm between the anode and the cathode.
Bis jetzt ist kein Verfahren zur kontinuierlichen galvanischen Abscheidung von Mangan auf Stahl bekannt. Dies hat unter anderem folgende Gründe. Mangan ist ein sehr aktives Element, und es ist das letz'.e Metall in der elektrochemischen Spannungsreihe, das aus einer wäßrigen Lösung auf elektrochemischem Wege abgeschieden werden kann. Verunreinigungen im Elektrolyten, insbesondere Kationen, stören, wodurch es praktisch unmöglich wird, metallisches Mangan als Anodenmaterial zu verwenden. Deshalb ist es erforderlich, eine unlösliche Anode zu verwenden. Die Zufuhr oder die Auffüllung von Manganionen im Elektrolyt ist von großer Bedeutung. Im Gegensatz zur elektrolytischen Raffination von metallischem Mangan muß die Elektroplattierung von Mangan ohne ein Diaphragma durchgeführt werden. Dies erfordert die Entwicklung neuer Elektroplattierbedingungen und -methoden.Up to now there is no method for the continuous electrodeposition of manganese on steel known. The reasons for this include the following. Manganese is a very active element and it is the last Metal in the electrochemical series, which from an aqueous solution to electrochemical Paths can be separated. Impurities in the electrolyte, especially cations, interfere, as a result of which it becomes practically impossible to use metallic manganese as an anode material. Therefore it is necessary to use an insoluble anode. The supply or replenishment of manganese ions in the electrolyte is of great importance. In contrast to the electrolytic refining of metallic manganese, the Electroplating of manganese can be done without a diaphragm. This requires development new electroplating conditions and methods.
Beim galvanischen Abscheiden von Mangan in einem Sulfat- oder Chloridbad bildet sich auf der plattierten Oberfläche eine dünne Oxidhaut, die je nach der Art der verwendeten Anstrichmittel zu einer verschlechtertenWhen manganese is electrodeposited in a sulphate or chloride bath, it forms on the plated Surface a thin oxide skin which, depending on the type of paint used, can deteriorate
Haftung des Anstrichfilms führen kann.Adhesion of the paint film can lead.
Mit Mangan elektroplattjerter Stahl verändert je nach der Umgebung auch sein Aussehen, und es bildet sich brauner Rost, der nicht nur zu einer Verschlechterung des Aussehens, sondern auch zu erhöhter Korrosion und verschlechterter Haftung von Anstrichen führtSteel electroplated with manganese has changed according to the environment also its appearance, and it forms brown rust, which not only deteriorates appearance, but also increased corrosion and deteriorated paint adhesion leads
Mit Mangan beschichteter Stahl zeigt unmittelbar nach dem Elektroplattieren häufig eine braune, blaue oder purpurne Farbe, jedoch keinen metallischen Glanz, ι ο Der Farbton und die Dicke des gefärbten Films hängen von den Elektroplattierbedingungen und den Waschbedingungen nach dem Elektroplattieren ab. Bei Verwendung eines Elektrolyts, der hauptsächlich aus Mangansulfat besteht, nehmen die Farbe und die Dicke mit zunehmendem Alter des Elektrolytbades sowie zunehmender Spannung zwischen den Elektroden zu. Die Gegenwart eines dicken gefärbten Films auf der mit Mangan elektroplattierten Oberfläche verhindert die Erzielung befriedigender Ergebnisse bei der anschiie-Benden chemischen Umwandlungsbehandlung, insbesondere einer Fhosphatbehand'ung. Deshalb ist es erforderlich, den gefärbten Film vor der chemischen Umwandlungsbehandlung zu entfernen.Steel coated with manganese often shows a brown, blue color immediately after electroplating or purple color, but no metallic sheen, ι ο The hue and thickness of the colored film depend on the electroplating conditions and the washing conditions after electroplating. When using an electrolyte consisting mainly of manganese sulfate The color and thickness of the electrolyte bath increase in color and thickness Voltage between the electrodes increases. The presence of a thick colored film on the with Manganese electroplated surface prevents satisfactory results from being achieved afterwards chemical conversion treatment, in particular a phosphate treatment. That's why it is required the colored film before the chemical Remove conversion treatment.
Es ist zwar möglich, den gefärbten Film durch Behandlung mit einer sauren Lösung mit einem pH-Wert unterhalb 1,8 zu entfernen, doch bildet er sich unmittelbar danach wieder. Wenn der gefärbte Film mit einer Chromsäurelösung behandelt wird, erhält man eine Manganbeschichtung mit metallischen Glanz. Dies ist jedoch der Ausnahmefall.While it is possible to make the colored film by treating it with an acidic solution with a to remove pH below 1.8, but it forms again immediately afterwards. If the stained film with a chromic acid solution, a manganese coating with a metallic sheen is obtained. this however, this is the exception.
Diese Behandlung hat jedoch den Nachteil, daß die Abgabe der verbrauchten Chromsäurelösung in das Abwasser nur nach einer Vorbehandlung erfolgen kann, um eine Umweltverschmutzung zu vermeiden. Die verbrauchte Chromsäurelösung muß einer Reduktionsbehandlung unterzogen werden. Ein weiterer Nachteil der Chromsäurebehandlung ist darin zu erblicken, daß bei einseitiger Behandlung von Mangan-beschichtetem Stahlblech das Ergebnis der nachfolgenden Phosphatbehandlun6 durch den Kontakt der Stahloberfläche mit · der Chromsäurelösung verschlechtert wird.However, this treatment has the disadvantage that the used chromic acid solution can only be released into the waste water after a pretreatment in order to avoid environmental pollution. The used chromic acid solution must be subjected to a reduction treatment. Another disadvantage of chromic acid treatment is that if manganese-coated steel sheet is treated on one side, the result of the subsequent phosphate treatment 6 is worsened by the contact of the steel surface with the chromic acid solution.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kontinuierlichen Elektroplattierung von Mangan auf Stahl unter Verwendung einer unlöslichen Anode in einem Elektrolytbad ohne Diaphragma zu schaffen, bei dem manganplattierter Stahl erhalten wird, der die vorstehend geschilderten Fehler und Nachteile nicht aufweist.The invention is therefore based on the object of a method for the continuous electroplating of Manganese on steel using an insoluble anode in an electrolyte bath without a diaphragm in which manganese-plated steel is obtained, which has the above-mentioned defects and disadvantages does not have.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine w Vorrichtung zur Durchführung der kontinuierlichen Elektroplattierung von Mangan auf Stahl bereitzustellen. Another object of the invention is to provide an apparatus for carrying out the continuous To provide electroplating of manganese on steel.
Diese Aufgaben werden durch die Erfindung gelöst. Die Erfindung betrifft die in den Patentansprüchen gekennzeichneten Gegenstände.These objects are achieved by the invention. The invention relates to what is set out in the claims marked items.
Im Verfahren der Erfindung wird der Stahl mit Mangan in einem Elektrolytbad unter Verwendung einer unlöslichen Anode und ohne ein Diaphragma kontinuierlich elektroplattiert, wobei die Menge der Kationen, die elektrochemisch edler sind als Mangan, in dem Bad beschränkt wird und/oder aus dem Bad ein Reaktionsprodukt abgetrennt wird, das in dem Elektrolytbad gebildet wird. Auf diese Weise wird eine hohe Stromausbeute erreicht Mangan(II)-ionen werden in das Mangan-E'ektrolytbad nach einem Verfah-en eingespeist, bei dem metallisches Mangan in einer wäßrigen Lösung oder einem Elektrolyt mit einem pH-Wert von höchstens 5,0 gelöst wird. In einer anderen Ausführungsform werden Mangan(II)-ionen in ein Sulfat- oder Chloridbad zur Mangan-EIektropiattierung nach einem Verfahren eingespeist, bei dem Mangansulfat oder Manganchlorid in einer wäßrigen Lösung oder einem Elektrolyt mit einem pH-Wert von höchstens 7,0 gelöst wird.In the method of the invention, the steel is continuously electroplated with manganese in an electrolyte bath using an insoluble anode and without a diaphragm, the amount of cations that are electrochemically more noble than manganese being limited in the bath and / or a reaction product from the bath is separated that is formed in the electrolyte bath. In this way a high current yield is achieved. Manganese (II) ions are fed into the manganese electrolyte bath by a process in which metallic manganese is in an aqueous solution or an electrolyte with a pH of at most 5.0 is resolved. In another embodiment, manganese (II) ions are fed into a sulfate or chloride bath for manganese electroporation by a process in which manganese sulfate or manganese chloride is dissolved in an aqueous solution or an electrolyte with a pH of at most 7.0 will.
Nachstehend werden die Zeichnungen erläutertThe drawings are explained below
F i g. 1 bis 3 zeigen den Einfluß der Änderung der Konzentration von Badbestandteilen auf die Kathodenstromausbeute in einem Mangansulfatbad, einem Ammoniumsulfatbad und einem Ammoniumrhodanidbad. F i g. 1 to 3 show the influence of the change in the concentration of bath constituents on the cathode current yield in a manganese sulfate bath, an ammonium sulfate bath and an ammonium rhodanide bath.
F i g. 4 zeigt die Beziehung zwischen der Kathodenstromdichte und der Kathodenstromausbeute bei der Elektroplattierung von Stahlband, das mit verschiedener Vorschubgeschwindigkeit durch das Elektrolytbad geführt wird.F i g. 4 shows the relationship between the cathode current density and the cathode current efficiency in FIG Electroplating of steel strip that moves through the electrolyte bath at different speeds to be led.
F i g. 5 zeigt die Beziehung zwischen dem Elektrodenabstand und der Stromausbeute der gleichen Bäder.F i g. 5 shows the relationship between the electrode spacing and the current efficiency of the same baths.
F i g. 6 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Erfindung.F i g. 6 schematically shows an embodiment of the invention.
F i g. 7 bis 9 zeigen Beispiele der Vorrichtung zur Zufuhr von Manga.n(II)-ionen nach der Erfindung.F i g. 7 to 9 show examples of the manga n (II) ion supply device according to the invention.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eier Zeichnunren näher erläutertThe invention is described below with reference to a drawing explained in more detail
Bekanntlich werden andere Kationen als die zu elektroplattierenden Metallionen, die in einem Elektrolytbad vorliegen, bei der galvanischen Abscheidung mit abgeschieden, wodurch die Qualität der Abscheidung leidet. Gleichzeitig hat die Abscheidung der verunreinigenden Kationen einen starken Einfluß auf die Abscheidung des gewünschten Metalls. Dies ist insbesondere bei Mangan der Fall. Es ist daher von größter Bedeutung, die Grenzwerte der einzelnen Kationen im Elektrolytbad festzustellen und die Mengen dieser Kationen im Elektrolytbad zu steuern bzw. zu beschränken. Beispiele für diese störenden Kationen sind Chrom-, Zink-, Zinn-, Eisen-, "Cadmium-, Kobalt-, Nickel-, Blei-, Arsen-, Antimon-, Kupfer- und Silberionen.It is known that cations other than the metal ions to be electroplated are present in an electrolyte bath are present, deposited with the electrodeposition, thereby reducing the quality of the deposition suffers. At the same time, the deposition of the contaminating cations has a strong influence on the Deposition of the desired metal. This is particularly the case with manganese. It is therefore of of the utmost importance to determine the limit values of the individual cations in the electrolyte bath and the To control or limit amounts of these cations in the electrolyte bath. Examples of these disruptive Cations are chromium, zinc, tin, iron, "cadmium, cobalt, nickel, lead, arsenic, antimony, copper and" Silver ions.
Es ist ferner sehr schwierig, metallisches Mangan als lösliche Anode bei der Elektroplattierung von Mangan zu verwenden. Ferner ist dies beim technischen Elektroplattieren unzweckmäßig. Aus diesem Grund ist es technisch vorteilhaft, unlösliche Anoden zu verwenden. In diesem Fall erfolgt jedoch eine Oxidation der Manganionen in der Nähe der Anode, was die Elektroplattierung stört. Um eine Oxidation der Manganionen zu vermeiden, werden dem Elektrolytbad Zusätze einverleibt, die die Oxidation hemmen. Durch Verwendung dieser Zusätze ist es möglich, die Elektroplattierung von Mangan ohne ein Diaphragma durchzuführen. Ferner ist es möglich, im Gegensatz zur Elektroraffination von Mangan eine rasche und gleichmäßige Abscheidung von Mangan zu erreichen.It is also very difficult to use metallic manganese as the soluble anode in the electroplating of manganese to use. Furthermore, this is inconvenient in technical electroplating. This is why it is technically advantageous to use insoluble anodes. In this case, however, the oxidation occurs Manganese ions near the anode, which interferes with the electroplating. To prevent oxidation of the To avoid manganese ions, additives are incorporated into the electrolyte bath that inhibit oxidation. By Using these additives it is possible to electroplate manganese without a diaphragm perform. It is also possible, in contrast to the Electrorefining of manganese to achieve rapid and even deposition of manganese.
Diese Zusätze verändern sich jedoch während der Elektrolyse bzw. Elektroplattierung unter Bildung verschiedener Reaktionsprodukte, die sich im 3ad anreichern. Zur erfolgreichen Durchführung der kontinuierliciien galvanischen Abscheidung von Mangan ist es daher wichtig, auch die Bildung dieser Reaktionsprodukte im Elektrolytbad zu steuern bzw. zu beschränken.However, these additives change with formation during electrolysis or electroplating various reaction products that accumulate in the 3ad. For the successful implementation of the continuous liciien Electrodeposition of manganese it is therefore important to also prevent the formation of these reaction products to control or limit in the electrolyte bath.
Als Oxydationsinhibitoren werden Schwefel- oder Selenverbindungen verwendet, insbesondere Schwefelverbindungen, wie Rhodanid und Thioharnstoff, die üblichen Sulfat- oder Chloridbädern zur Elektroplattierung von Mangan zugesetzt werden.Sulfur or selenium compounds are used as oxidation inhibitors, in particular sulfur compounds, such as rhodanide and thiourea, the usual sulfate or chloride baths for electroplating of manganese can be added.
Die Steuerung der Grundbestandteile des Elektrolytbades erfordert beispielsweise eine Steuerung ihrer Konzentrationsbereiche, eine Beschränkung der in das Elektrolytbad als Verunreinigungen eingeschleppten Kationen sowie eine Steuerung der Änderung der Badzusammensetzung, insbesondere der Bildung von Reaktionsprodukten während der Elektroplattierung. Sofern diese Faktoren nicht erfolgreich kontrolliert werden, ist eine kontinuierliche galvanische Abscheidung von Mangan auf Stahl nicht möglich. Diese Faktoren beruhen auf der chemischen Aktivität des Mangans, und ihr Einfluß ist in ausgedehnten Untersuchungen und Versuchen zur Entwicklung eines technisch praktikablen Verfahrens zur kontinuierlichen Elektroplattieren? von Mangan auf Stahl festgestellt worden The control of the basic constituents of the electrolyte bath requires, for example, a control of their concentration ranges, a limitation of the cations introduced into the electrolyte bath as impurities and a control of the change in the bath composition, in particular the formation of reaction products during electroplating. Unless these factors are successfully controlled, continuous galvanic deposition of manganese on steel is not possible. These factors are based on the chemical activity of manganese, and their influence is evident in extensive studies and attempts to develop a technically feasible process for continuous electroplating? of manganese on steel
Bei der kontinuierlichen Elektroplattierung von Mangan unter Verwendung einer unlöslichen Anode ist es entscheidend. Mangan(ll)-ionen als ManganquelleIn the continuous electroplating of manganese using an insoluble anode is it is crucial. Manganese (II) ions as a source of manganese
/'.1/"UItKHVII. I-'IC / .< ι um vt/M ιτιαιι^ηιΐ^ ii; iwmn iMiriif flach zwei Verfahren erfolgen. /'.1/"UItKHVII. I-'IC /. <Ι um vt / M ιτιαιι ^ ηιΐ ^ ii; iwmn iMiriif flat two procedures are carried out.
Bei dem ersten Verfahren wird metallisches Mangan im Elektrolytbad gelöst, während heim /weiten Verfahren ein Mangansalz, wie Mangansulfat. Man earchlond < de M.ingancarbonat. im Elcktmlytbad gelöst wird. Die Wahl der Manganquelle für Mangan(II)-ionen hängt von der Art des Elektrolytbads ab. Es ist zweckmäßiger, die Manganquelle zunächst in einem gesonderten Herstellungsbehälter zu bereiten. und sodann den auf diese Weise hergestellten Elektrolyt in das ElektroKtbad einzuspeisen, als die Manganquelle unmirelbar ι η dem F.lektroiytbad aufzulösen. Dies beruh': auf der Tatsache, daß die Badzusammensetzung :m F.lektropi.ittierbehälter und auch andere Faktoren. v.ie de" pH-Wert und die Badtemperatur, gesteuert ·.<. erden missen. Zur Stabilisierung der Abscheidung von Manga" is1, es bevorzugt, den pH-Wert im Bereich von 2 T.s » 'jin/Lstellen und die Badtemperatur auf einem Wer! von höchstens 50" C zu halten. Die Stromdichte soll vorzugsweise im Bereich von 20 bis 300 A/dm2 i:egen. In der Praxis ist der Elektroplattierbehälter gewöhnlich ein Behälter mit Einrichtungen zur Kreislaufführung des Elektrolyts. Dies ermöglicht eine beträchtliche Erhöhung der Stromdichte, was wiederum /j hohen Elektroplattiergeschwindigkeiten führt.In the first process, metallic manganese is dissolved in the electrolyte bath, while in the home / wide process a manganese salt, such as manganese sulfate, is dissolved. Man earchlond <de M.ingancarbonat. is dissolved in the electrolyte bath. The choice of the manganese source for manganese (II) ions depends on the type of electrolyte bath. It is more practical to first prepare the manganese source in a separate manufacturing container. and then feed the electrolyte produced in this way into the electrolyte bath, as the manganese source can be easily dissolved in the electrolyte bath. This beruh ': on th e fact that the bath composition: m F.lektropi.ittierbehälter and other factors. v.ie de "pH value and the bath temperature, controlled ·. <. grounding. To stabilize the deposition of Manga" is 1 , it is preferable to set the pH value in the range of 2 Ts »'jin / L and the bath temperature on a who! of at most 50 "C. The current density should preferably be in the range of 20 to 300 A / dm 2 i: e. In practice, the electroplating container is usually a container with means for circulating the electrolyte. This enables a considerable increase in the current density, which in turn results in high electroplating speeds.
Die Steuerung der Menge an Verunreinigungen, die in das Elektrolytbad eingeschleppt werden, sowie der Reaktionsprodukte wird nachstehend näher beschrieben. The control of the amount of impurities that are brought into the electrolyte bath, as well as the Reaction products are described in more detail below.
Die störenden Kationen gelangen in das ElektroKtbad aus dem zu elektroplattierenden Grundwerkstoff. dem Elektrolyt-"Jmwälzsystem. den stromleitenden Walzer und den dem Elektrolytbad zugesetzten Chemikalien. Die Grenzmengen der einzelnen Kationen wird nachstehend erläutert, in den meisten Fällen liegen diese störenden Kationen nicht allein vor. Es ist erwünscht, die Menge dieser Kationen auf einem möglichst niedrigen Wert zu halten. Nachstehend sind die Grenzwerte für diese Kationen angegeben:The interfering cations get into the ElektroKtbad from the base material to be electroplated. the electrolyte circulation system, the conductive roller and the chemicals added to the electrolyte bath. The limit amounts of the individual cations are explained below, in most cases these interfering cations are not present alone. It is desirable to keep the amount of these cations as low as possible The limit values for these cations are given below:
Cr
F-ίCr
F-ί
Eine befnedigende Steuerung der Menge dieser Kationen ">;2πη nach folgenden Verfahren erreichtA convenient control of the amount of these Cations ">; 2πη achieved by the following process
werden. In jedem Fall ist es wichtig, die Menge dieser Kationen innerhalb der zulässigen Grenzwerte zu halten.will. In any case, it is important to set the amount of this Keep cations within the allowable limits.
Zur Abtrennung der störenden Katicnen stehen ί folgende Verfahren zur Verfügung:The following methods are available for separating the disruptive cages:
a) Die Kationen werden mittels eines Sulfids, wie Schwefelwasserstoff, ausgefällt und abgetrennt;a) The cations are precipitated and separated using a sulfide such as hydrogen sulfide;
b) die Kationen werden durch Zusatz eines Erdalkali-Hi metallsalz.es abgetrennt;b) the cations are by adding an alkaline earth metal Hi metallsalz.es separated;
c) die freien Kationen werden während der Elektro plattierung reduziert, indem man den pH-Wert so hoch wie möglich (pH 6 bis 8) hält.c) the free cations are reduced during electro plating by adjusting the pH value so as high as possible (pH 6 to 8).
Es ist ferner zweckmäßig, diese Kationen aus dem Kreislaufsystem des Elektrolytbades abzutrennen. Dies erfolgt zweckmäßig durch Filtrieren des Elektrolyts im Kreislaufsystem beispielsweise in einem Vorratsbehälter zur Herstellung des Elektrolytbads, um die KationenIt is also useful to separate these cations from the circulatory system of the electrolyte bath. this is expediently carried out by filtering the electrolyte in the circulatory system, for example in a storage container for the preparation of the electrolyte bath to the cations
einem gesonderten Ausfällungstank geschehen.happen in a separate precipitation tank.
Dir sich im Elektrolytbad anhäufenden Reaktionsprodukte sind sehr komplexe Substanzen, dte zur Hauptsache ans Carbonaten, Sulfaten, verschiedenen Stickstoffverbindungen, kolloidalem Schwefel sowie untergeordneten Mengen gasförmiger Kohlenwasserstoffe. Wasserstoff und Stickoxiden bestehen. Diese Reaktionsprodukte haben einen entscheidenden Einfluß auf die 'nntinuierliche Elektroplat'iening von Mangan.The reaction products that accumulate in the electrolyte bath are very complex substances, mainly carbonates, sulfates, various Nitrogen compounds, colloidal sulfur and minor amounts of gaseous hydrocarbons. Hydrogen and nitrogen oxides exist. These reaction products have a decisive influence on the continuous electroplating of manganese.
■ Einige dieser Reaktionsprodukte können auf die gleiche Weise wie die störenden Kationen abgetrennt werden. so daß der Einfluß dieser Reaktionsprodukte in gewissem Ausmaß vermindert ist. Zusätzlich können folgende Verfahren zur vollständigen Abtrennung der Reaktionsprodukte angewendet werden, wodurch eine kontinuierliche Elektroplattierung von Mangan ermöglicht wird:■ Some of these reaction products can be the same Way how the interfering cations are separated. so that the influence of these reaction products in is decreased to some extent. Additionally you can The following methods are used to completely separate the reaction products, whereby a continuous electroplating of manganese enables:
(a) Abtrennung unter Verwendung eines Adsorpticsmitteis. wie Aktivkohle;(a) Separation using an adsorptic medium. like activated carbon;
(b) Abtrennung durch Reinigung mittels lonenaustauseherdiaphragmen oder Membranen zur umgekehrten Osmose und(b) Separation by cleaning using ion exchange diaphragms or reverse osmosis membranes and
(l) Abtrennung durch Erhitzen und Kochen des F.lektrolytbades.(l) Separation by heating and boiling the F. electrolyte bath.
Von diesen drei genannten Methoden sind die Methoden (a) und (b) sehr wirkungsvoll, doch gibt auch die Methode (c) befriedigende Ergebnisse. Es ist daherOf these three methods mentioned, methods (a) and (b) are very effective, but there are also method (c) gives satisfactory results. It is therefore
■ möglich, nicht nur die Menge der störenden Kationen. sondern auch der sich im Elektrolytbad bildenden und anreichernden Reaktionsprodukte durch eine get.yTiete Kombination der vorstehend aufgeführten Methoden in Grenzen zu halten. ■ possible, not just the amount of interfering cations. but also to keep the reaction products forming and accumulating in the electrolyte bath within limits by a get.yTiete combination of the methods listed above.
;■ Es ist ferner erforderlich, den pH-Wert des ; ■ It is also necessary to check the pH of the
absinkt, zu steuern. Dies kann in einfacher Weise durchdescends, steer. This can be done in a simple manner
-r, erfolgreichen kontinuierlichen galvanischen Abscheidung von Mangan auf Stahl entscheidend, die Menge der Kationen, die edier sind als Mangan, im Elektrolytbad sowie die Bildung von Reaktionsprodukten, die sich im Elektrolytbad anreichern, zu steuern. Wenn die -r, successful continuous galvanic deposition of manganese on steel is crucial to control the amount of cations, which are edier than manganese, in the electrolyte bath as well as the formation of reaction products that accumulate in the electrolyte bath. If the
-5 Elektroplattierung von Mangan auf Stahlband durchgeführt wird, das mit hoher Geschwindigkeit durch die Eiektropiattiervorrichtung iäuft, muß die Eiektropiattierung in mehreren Elektroplattäerbehältern durchgeführt-5 Electroplating of manganese is carried out on steel strip passing through the at high speed Eiektropiattiervorrichtung runs, the Eiektropiattierung must be carried out in several electroplate containers
werden, weil die in einem einzelnen Elcktroplattierbehälter zur Verfügung stehende Strommenge begrenzt ist. Die kontinuierliche Elektroplattierung in mehreren Elektroplattierbehältern kann technisch erfolgreich bei der Plattierung mit Zink, Chrom und Nickel durchgeführt werden. Diese Elektroplattiermethoden eignen sich jedoch nicht zur Elektroplattierung von Mangan aus den vorstehend erwähnten Gründen, nämlich weil Mangen selbst ein sehr aktives Metall ist, das leicht oxidiert, insbesondere unmittelbar nach der Elektroplattierung. Diese Oxidation von Mangan hängt von den im Elektrolytbad vorhandenen Verunreinigungen ab. Aus diesem Grund wurde eine Mehrschichtenplatiierung in einer Mehrzahl von Elektroplattierbehaltern vermieden. because the amount of electricity available in a single electroplating tank is limited is. Continuous electroplating in multiple electroplating vessels can be technically successful plating with zinc, chromium and nickel can be carried out. These electroplating methods are suitable however, does not opt for the electroplating of manganese for the reasons mentioned above, namely because Mangen itself is a very active metal that is light oxidized, especially immediately after electroplating. This oxidation of manganese depends on the im Electrolyte bath from existing impurities. For this reason, a multi-layer plating in a plurality of electroplating containers avoided.
Im Fall einer Einzelbehälter-F.lektroplaitierung isi. wie bereits dargelegt, die verfügbare Strommenge begrenzt, so daß es nicht möglich ist, die Elektroplattierung mit hoher Geschwindigkeit kontinuierlich auf bei einer Stromdichte von 40 A/dm2, einem pH-Wert von 2,0 und einer Badtemperatur von konstant 45"C.In the case of a single container electroplacing isi. As already stated, the amount of current available is limited, so that it is not possible to carry out the electroplating at high speed continuously at a current density of 40 A / dm 2 , a pH of 2.0 and a constant bath temperature of 45 "C.
Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß die Kathodenstromausbeute mit zunehmender Erhöhung der Mangansulfatkonzentration bis auf 60 g/Liter verbessert werden kann, doch bleibt sie konstant, selbst wenn die Mangansulfatkonzentration über 60 g/Liter erhöht wird. Aus Fig. 2 ist ebenfalls ersichtlich, daß die Kathodenstromausbeute mit zunehmender Konzentration des Ammoniumsulfats bis auf 50 g/Liter zunimmt, dann jedoch konstant bleibt, selbst wenn die Ammoniumsulfatkonzentration über 50 g/Liter ansteigt. F.s ist ebenfalls ersichtlich, daß bei unnötig erhöhter Konzentration von Mangansulfat und Ammoniumsulfat starkeFrom Fig. 1 it can be seen that the cathode current efficiency can be improved with an increasing increase in the manganese sulfate concentration up to 60 g / liter can, but it remains constant even if the manganese sulfate concentration increases over 60 g / liter will. It can also be seen from FIG. 2 that the cathode current efficiency increases with increasing concentration of ammonium sulfate increases to 50 g / liter, but then remains constant even if the ammonium sulfate concentration rises above 50 g / liter. It can also be seen that if the concentration is unnecessarily increased strong of manganese sulfate and ammonium sulfate
ι, Verluste an Elektrolyt auftreten, der an dem Stahlband anhaftet, während es transportiert wird.ι, losses of electrolyte occur on the steel strip adheres while it is being transported.
F i g. 3 zeigt, daß eine hohe konstante Stromausbeute erreicht werden kann, wenn die Konzentration des Ammoniumrhodanids im Bad auf einen Wert überF i g. 3 shows that a high constant current efficiency can be achieved if the concentration of the Ammonium rhodanide in the bathroom to a value above
»jtaiiiuiatit, uuii.ii/.uiiiiiicm.»Jtaiiiuiatit, uuii.ii / .uiiiiiicm.
Deshalb ist es für ein technisches Verfahren wichtig, die Elektroplattiergeschwindigkeit durch Anordnung einer Mehrzahl von Elektroplattierbehältern zu erhöhen. In diesem Fall ist es jedoch erforderlich, die Oxidation der Manganbeschichtung zwischen den Elektroplattierbehältern zu verhindern. Nach ausgedehnten Untersuchungen wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß es sehr zweckmäßig ist, wenn der zu elektroplattierende Grundwerkstoff mit dem Elektrolyt die gesamte Zeit feucht gehalten wird, während der Grundwerkstoff durch die Elektroplattierbehälter transportiert wird, beisr..aisweise durch Aufsprühen des Elektrolyten auf den Stahl oder durch Eintauchen des Stahls in den Elektrolyt. Die rasche und kontinuierliche Elektroplattierung von Mangan auf Stahl läßt sich also erfolgreich durchführen, wenn man die Oberfläche des Stahls in feuchtem Zustand hält, während der Stahl von einem zum nächsten Elektroplattierbehälter transportiert wird.Therefore, it is important for a technical process to increase the electroplating speed by arranging a Increase plurality of electroplating vessels. In this case, however, it is necessary to prevent the oxidation of the To prevent manganese coating between the electroplating vessels. After extensive research has been found according to the invention that it is very useful if the to be electroplated Base material with the electrolyte is kept moist the entire time, while the base material is transported through the electroplating tank, for example by spraying on the electrolyte the steel or by immersing the steel in the electrolyte. The rapid and continuous electroplating Manganese on steel can therefore be carried out successfully if the surface of the steel is in wet condition while the steel is transported from one electroplating container to the next will.
Vorstehend wurde bereits erwähnt, daß es für ein technisches Verfahren zur kontinuierlichen Elektroplattierung von Mangan unter Verwendung einer unlöslichen Anode vorteilhaft ist, kein Diaphragma zu verwenden. Experimentell wurde festgestellt, daß es sehr wichtig ist, die Badzusammensetzung zu steuern und die Oxidation der Manganbeschichtung zwischen den Elektroplattierbehältern zu verhindern.It has already been mentioned above that it is a technical process for continuous electroplating of manganese using an insoluble anode is advantageous not to have a diaphragm use. It has been found experimentally that it is very important to control the bath composition and prevent oxidation of the manganese coating between the electroplating containers.
Nachstehend werden diese Versuche näher erläutert.These experiments are explained in more detail below.
Zunächst müssen die Bedingungen zur Erzielung einer optimalen Kathodenstromausbeute festgestellt werden, um ein mit der erforderlichen Menge Mangan eiektroplattiertes Stahlband in möglichst hoher Geschwindigkeit unter Verwendung eines Gleichrichters herzustellen, der normalerweise nur eine bestimmte beschränkte Kapazität hat.First of all, the conditions for achieving an optimal cathode current yield must be determined be to a steel strip electroplated with the required amount of manganese at the highest possible speed using a rectifier which is normally only a specific one has limited capacity.
Als Mangan-Elektrolytbad kommen verschiedene Bäder, z. B. ein Sulfat- und ein Chloridbad, in Frage. Es wurden Versuche zur Bestimmung der Kathodenstromausbeute im Zusammenhang mit einem Bad durchgeführt das zur Hauptsache Mangansulfat Ammoniumsulfat und Ammoniumrhodanid enthältAs a manganese electrolyte bath, there are various baths, e.g. B. a sulfate and a chloride bath in question. It Tests were carried out to determine the cathode current yield in connection with a bath which mainly contains manganese sulphate, ammonium sulphate and ammonium rhodanide
Die F i g. 1 bis 3 zeigen den Einfluß auf die Kathodenstromausbeute in Abhängigkeit von der Konzentration der einzelnen Bestandteile, nämlich Mangansulfat Ammoniumsulfat und Ammoniumrhodanid, bei einem Versuch unter Verwendung eines Elektrolytbads aus 120 g/Liter Mangansulfat 75 g/Liter Ammoniumsulfat und 60 g/Liter Ammoniumrhodanid ^UgfUIICt (lllSlClgl. TTCtlll UlC I\Ulfr.LtllldtlUII UCl Ammoniumrhodanids im Elektrolytbad unter 30 g/Liter liegt, wird der Elektrolyt schlammig aufgrund der Bildung schwarzgefärbter Abscheidungen auf der Oberfläche der Anode. Auch der pH-Wert ist ein weiterer wichtiger Faktor bei der Schlammbildung des Elektrolyts. Sofern der pH-Wert nicht 8,0 oder weniger (sauer) beträgt, kann ein stabiler und durchsichtiger hellrot gefärbter Elektrolyt nicht erhalten werden. Wenn andererseits der pH-Wert im unteren Bereich unter 2,0 liegt, erfolgt keine Abscheidung von metallischem Mangan. Deshalb wird der pH-Bereich von 2,0 bis 8,0 als der günstigste Bereich angesehen.The F i g. 1 to 3 show the influence on the cathode current yield as a function of the concentration of the individual components, namely manganese sulfate, ammonium sulfate and ammonium rhodanide, in an experiment using an electrolyte bath of 120 g / liter of manganese sulfate, 75 g / liter of ammonium sulfate and 60 g / liter of ammonium rhodanide ^ UgfUIICt (lllSlClgl. TTCtlll UlC I \ Ulfr.LtllldtlUII UCl ammonium rhodanide in the electrolyte bath is below 30 g / liter, the electrolyte becomes muddy due to the formation of black-colored deposits on the surface of the anode. The pH value is another important factor in sludge formation Electrolyte Unless the pH is 8.0 or less (acidic), a stable and transparent bright red electrolyte cannot be obtained, on the other hand, when the pH is lower than 2.0, metallic deposition does not occur Manganese, therefore the pH range from 2.0 to 8.0 is considered to be the most favorable range.
Aufgrund der vorstehend geschilderten Versuchsergebnisse wurde die kontinuierliche Elektroplattierung von Mangan auf Stahlband mit einer kontinuierlich arbeitenden Elektroplattiervorrichtung durchgeführt. Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen der Kathodenstromdichte und der Kathodenstromausbeute bei verschiedenen Vorschubgeschwindigkeiten von Stahlband, das in einem Elektroplattierbad unter Verwendung einer unlöslichen Anode aus einer Legierung aus 95% Blei und 5% Zinn in einem Elektrolytplattierbad mit 140 g/Liter Mangansulfat. 60 g/Liter Ammoniumsulfat und 30 g/Liter Ammoniumrhodanid bei einem pH-Wert von 2,0 und einer Badtemperatur von 50°C elektroplattiert wird.Continuous electroplating was made based on the above test results of manganese on steel strip with a continuously operating electroplating device. Fig. 4 shows the relationship between the cathode current density and the cathode current efficiency at Using various feed speeds of steel strip that is in an electroplating bath an insoluble anode made from an alloy of 95% lead and 5% tin in an electrolyte plating bath with 140 g / liter manganese sulfate. 60 g / liter ammonium sulfate and 30 g / liter ammonium rhodanide at a pH of 2.0 and a bath temperature of 50 ° C is electroplated.
Aus F i g. 4 ist ersichtlich, daß die Kathodenstromausbeute mit zunehmender Stromdichte bis auf etwa 20 A/dm2 stark ansteigt und über diesem Wert nahezu konstant bleibt und somit nur eine geringe Tendenz der Verbesserung der Stromdichte zeigt Selbst wenn die Stromdichte von 50 A/cm2 auf 200 A/dm2 erhöht wird ist also die Stromausbeute nur geringfügig verbessert Eine gleichmäßige Elektroplattierung kann daher durchgeführt werden, wenn die Kathodenstromdichte auf dem Stahlband bei einem Wert von mindestens 20 A/dm2 gehalten wird.From Fig. 4 it can be seen that the cathode current yield increases sharply with increasing current density up to about 20 A / dm 2 and remains almost constant above this value and thus shows only a slight tendency to improve the current density even if the current density from 50 A / cm 2 to 200 A / dm 2 is increased, so the current yield is only slightly improved. Uniform electroplating can therefore be carried out if the cathode current density on the steel strip is kept at a value of at least 20 A / dm 2 .
Im Hinblick auf die Bedeutung des Abstandes zwischen den Elektroden, d. h. den Abstand zwischen der Stahlband-Kathode und der Anode, wurden weitere Versuche durchgeführt um die Beziehung des Elektrodenabstands und der Stromausbeute bei verschiedenen Vorschubgeschwindigkeiten zu untersuchen. Die Ergebnisse sind in Fig.5 zusammengefaßt Die Versuche wurden mit einem Elektrolytbad mit 120 g/Liter Mangansulfat 75 g/Liter Ammoniumsulfat und 40 g/Liter Ammoniumrhodanid bei einem pH-Wert von 25 und einer Badtemperatur von 50° C durchgeführtWith regard to the importance of the distance between the electrodes, i. H. the distance between the steel strip cathode and the anode, further experiments were carried out on the relationship of the electrode spacing and to investigate the current yield at different feed rates. The results are summarized in Fig.5. The tests were carried out with an electrolyte bath of 120 g / liter Manganese sulfate 75 g / liter ammonium sulfate and 40 g / liter ammonium rhodanide at a pH value of 25 and carried out a bath temperature of 50 ° C
ίοίο
Bei jeder der Vorschubgeschwindigkeiten von 50 m/min, 100 m/min und 150 m/min erfolgt eine starke Verbesserung der Kathodenstromausbeute, wenn der Elektrodenabstand 50 mm oder weniger beträgt. Ein kleinerer Elektrodenabstand ergibt eine bessere Stromausbeute, doch ist der Elektrodenabstand durch die Bedingung begrenzt, einen Kontakt der Anode mit dem mit hoher Vorschubgeschwindigkeit transportierten Stahlband zm vermeiden. Aufgrund der derzeit herrschenden technischen Möglichkeiten gelingt es, den Elektrodenabstand auf etwa 5 mm zu verkürzen. Möglicherweise läßt sich dieser Abstand in der Zukunft noch weiter verkleinern.At each of the feed speeds of 50 m / min, 100 m / min and 150 m / min, the cathode current efficiency is greatly improved when the electrode spacing is 50 mm or less. A smaller electrode gap results in a better current efficiency, but the electrode spacing is limited by the condition avoid contact of the anode with the transported zm fast feed speed steel band. Due to the currently prevailing technical possibilities, it is possible to shorten the electrode spacing to about 5 mm. It is possible that this distance can be narrowed even further in the future.
Die vorstehend beschriebenen Versuche wurden mit einem Sulfatbad durchgeführt. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht auf Sulfatbäder beschränkt, sondern kann auch befriedigend auf Elektrolytbäder verschiedener Zusammensetzung angewendet werden, wie ein zur Hauptsache Manganchlorid enthaltendes uiurfuuau The experiments described above were carried out with a sulphate bath. However, the method according to the invention is not limited to sulfate baths, but can also be applied satisfactorily to electrolyte baths of various compositions, such as a uiurfuuau mainly containing manganese chloride
äöiVic DauCT ΓΠϊί VCrSCiiiCuCrfCn MCHgCräöiVic DauCT ΓΠϊί VCrSCiiiCuCrfCn MCHgCr
höchstens 5,0 eingestellt werden muß, um Mangan(II)-ionen zuführen zu können. Oberhalb dieses Werts reicht die Zufuhr von Mangan(II)-ionen nicht aus, die zur Ergänzung der abgeschiedenen Menge an Mangan erforderlich ist.at most 5.0 must be adjusted to manganese (II) ions to be able to supply. Above this value, the supply of manganese (II) ions is not sufficient, which for Supplementation of the deposited amount of manganese is required.
Die Zufuhr von Mangan(II)-ionen aus metallischem Mangan kann in gleicher Weise in ein Chloridbad aus 300 g/Liter Manganchlorid, 200 g/Liter Ammoniumchlorid und 2 g/Liter Ammoniumrhodanid erreicht werden,· beispielsweise wenn der pH-Wert mit Salzsäure auf einen Wert von nicht höher als 5,0 eingestellt wird.The supply of manganese (II) ions from metallic manganese can be carried out in a chloride bath in the same way 300 g / liter of manganese chloride, 200 g / liter of ammonium chloride and 2 g / liter of ammonium rhodanide can be achieved, for example, when the pH is adjusted to a value not higher than 5.0 with hydrochloric acid.
Zusätzen, wie Schwefel- und Selenverbindungen sowie Glycerin.Additives such as sulfur and selenium compounds and glycerine.
Ferner können mit ähnlichen Ergebnissen horizontal oder senkrecht angeordnete Elektroplattierbehälter verwendet werden.Also, electroplating containers placed horizontally or vertically can be used with similar results be used.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Zufuhr von Mangan(II)-ionen bei der kontinuierlichen Elektroplattierung von Mangan nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert.The following is a method of supplying manganese (II) ions in continuous electroplating explained by manganese by the method according to the invention.
Bei Verwendung von metallischem Mangan als Quelle für Mangan(II)-ionen wird das Mangan in einer Zone niedrigen pH-Werts, nämlich in einer sauren Zone, gelöst, und die erhaltenen Mangan(II)-ionen werden dem Elektrolytbad zugeführt. Im Gegensatz zu dem Fall, wenn ein Mangansalz verwendet wird, erfolgt keine Anreicherung von Anionen, weil keine weiteren Anionen gebildet werden, so daß die Badzusammensetzung über die gesamte Zeit während der Elektroplattierung praktisch konstant bleibt.When using metallic manganese as a source of manganese (II) ions, the manganese is in a zone low pH, namely in an acidic zone, and the resulting manganese (II) ions are fed to the electrolyte bath. In contrast to the case when a manganese salt is used, it takes place no accumulation of anions because no further anions are formed, so that the bath composition remains practically constant over the entire time during the electroplating.
Auch die Zufuhrleistung ist hoch, weil Mangan in metallischer Form eingesetzt wird. Deshalb kann das Elektrolytbad lange Zeit stabil gehalten werden, und es ist lediglich erforderlich, die bei der Elektroplattierung verbrauchte Menge an Mangan(II)-ionen zu ergänzen.The feed rate is also high because manganese is used in metallic form. That's why it can Electrolyte bath can be kept stable for a long time, and it is only necessary to do so during electroplating to supplement the amount of manganese (II) ions consumed.
Wenn der pH-Wert des Elektrolytbades über 5,0 ansteigt, ist dies jedoch nicht vorteilhaft, weil die Auflösungsgeschwindigkeit des metallischen Mangans absinkt Deshalb ist es wichtig, den pH-Wert auf einen Wert von höchstens 5,0 einzustellen. Dies ist aus den Ergebnissen des nachstehend geschilderten Versuchs ersichtlich.However, if the pH of the electrolyte bath rises above 5.0, this is not advantageous because the The rate of dissolution of the metallic manganese decreases. Therefore it is important to keep the pH value at one Set a value of at most 5.0. This is from the results of the experiment outlined below evident.
Es wird ein Elektrolytbad durch Auflösen von 50 g/Liter Mangansulfat, 80 g/Liter Ammoniumsulfat und 60 g/Liter Ammoniumrhodanid hergestellt Der pH-Wert wird mit Schwefelsäure auf einen bestimmten Wert eingestellt Als Grundwerkstoff wird kaltgewalztes Stahlband (JiS G3141 SPCC) einer Dicke von 03 mm, einer Breite von 5 cm und einer Länge von 10 cm verwendetIt becomes an electrolyte bath by dissolving 50 g / liter of manganese sulfate, 80 g / liter of ammonium sulfate and 60 g / liter of ammonium thiocyanate produced. The pH value is adjusted to a certain level with sulfuric acid Value set The base material is cold-rolled steel strip (JiS G3141 SPCC) with a thickness of 03 mm, a width of 5 cm and a length of 10 cm used
Mangan(II)-ionen werden durch Auflösen von metallischem Mangan in einem gesonderten Behälter hergestellt und dem Elektrolytbad zugeführt Der Elektroplattierbehälter hat eine Kapazität von 1 Liter, und die Etektroplattierung wird 3 Stunden bei einer Stromdichte von 20 A/dm2 und einer Badtemperatur von 300C mit einer Anode aus Kohlenstoff durchgn führt Die Ergebnisse sind in Tabelle I zusammengefaßt Es ist ersichtlich, daß der pH-Wert auf einen Wert vonManganese (II) ions are produced by dissolving metallic manganese in a separate container and added to the electrolyte bath.The electroplating container has a capacity of 1 liter, and the electroplating is carried out for 3 hours at a current density of 20 A / dm 2 and a bath temperature of 30 durchgn 0 C with an anode made of carbon results the results are summarized in Table I. It can be seen that the pH-value to a value of
Das zur Herstellung von Mangan(II).-ionen eingesetzte metallische Mangan liegt gewöhnlich in Form vonThe metallic manganese used to produce manganese (II) ions is usually in the form of
tn Schuppen vor, doch kann es auch in Pulverform verwendet werden. Das metallische Mangan wird gewöhnlich durch Elektroraffination erhalten, und es ist normalerweise in Form von Platten erhältlich, die so spröde sind, daß sie zu kleineren Stücken gebrochentn dandruff, but it can also be used in powder form. The metallic manganese will usually obtained by electro refining, and it is usually available in the form of plates that do so are brittle in that they are broken into smaller pieces
ii werden können. Vorzugsweise hat das verwendete metallische Mangan eine Korngröße von 1 bis 50 mm. Die Auflösungsgeschwindigkeit nimmt mit kleinerer Korngröße zu. Im Hinblick auf die zur Zerkleinerung des metallischen Mangans erforderliche Arbeit ist die Plattenform jedoch vorteilhafter als die Pulverform.ii can be. Preferably that has used metallic manganese with a grain size of 1 to 50 mm. The speed of dissolution decreases with the smaller Grain size too. In terms of the work required to crush the metallic manganese, the Plate form, however, more advantageous than powder form.
Nachstehend wird die Methode erläutert, bei der Mangansulfat oder Manganchlorid ->ls Quelle für Mangan(ll)-ionen verwendet wird. Bei Verwendung eines Sulfatbades wird natürlich Mangansulfat eingesetzt, während bei Verwendung eines Chloridbades Manganchlorid benutzt wird. Diese Salze zeichnen sich durch hohe Auflösungsgeschwindigkeit aus, die Zufuhr von Mangan(II)-ionen ist leicht durchführbar, und das Elektrolytbad läßt sich leicht steuern, weil die Badzusammensetzung sich hinsichtlich der Ionen nicht ändert.The following explains the method in which manganese sulfate or manganese chloride -> ls source for Manganese (II) ions is used. When using a sulphate bath, manganese sulphate is of course used, while manganese chloride is used when using a chloride bath. These salts stand out due to the high rate of dissolution, the supply of manganese (II) ions is easy to carry out, and that Electrolyte bath is easy to control because the bath composition does not vary in terms of ions changes.
In der Praxis verursacht der pH-Wert des Elektrolyten, in dem das Mangansulfat oder Manganchlorid gelöst wird, keine Schwierigkeiten, doch ist die erhaltene Manganbeschichtung von unbefriedigender Qualität, wenn der pH-Wert 2,0 oder tiefer liegt Deshalb ist es zweckmäßig, den pH-Wert auf einen Wert oberhalb 2,0 einzustellen. Die Elektroplattierung kann sogar im alkalischen Bereich durchgeführt werden, doch unterliegen die Mangansalze dann der Hydrolyse und im stark alkalischen Bereich erfolgt Ausfällung. Der obere Grenzwert des pH-Werts liegt deshalb bei 8,0.In practice, the pH of the electrolyte causes the manganese sulfate or manganese chloride in it is solved, no difficulties, but the resulting manganese coating is less than satisfactory Quality if the pH value is 2.0 or lower. It is therefore advisable to adjust the pH value to a Set value above 2.0. The electroplating can even be carried out in the alkaline range, but the manganese salts are then subject to hydrolysis and in the strongly alkaline range precipitation occurs. The upper limit of the pH is therefore 8.0.
Ein typisches Sulfatbad enthält im wesentlichen Mangansulfat, Ammoniumsulfat und Ammoniumrhodanid, während ein typisches Chloridbad im wssentlichen Manganchlorid, Ammoniumchlorid und Kaliumrhodanid enthält Zur Ergänzung der Mangan(II)-ionen ist es deshalb zweckmäßig, für das Sulfatbad MangansulfatA typical sulphate bath essentially contains manganese sulphate, ammonium sulphate and ammonium rhodanide, while a typical chloride bath in the aqueous manganese chloride, ammonium chloride, and potassium rhodanide contains To supplement the manganese (II) ions, it is therefore advisable to add manganese sulfate to the sulfate bath
unn tür das Chloridbad Manganchlorid zu verwenden.not to use manganese chloride for the chloride bath.
Bei Verwendung von Manfc'ancarbonat als Quelle für Mangan(ll)-ionen wird das Mangancarbonat im stark sauren pH-Bereich in Lösung gebracht und dem Elektrolytbad zugeführt. Aus dem Carbonatanion bildet sich Kohlensäure, die aus der Lösung entweicht. Auf diese Weise erfolgt keine Anreicherung von Anionen im Elektrolytbad, und die Badzusammensetzung ändert sich nicht nennenswert. Auch in diesem Fall ist das Elektrolytbad während der Elektroplattierung über ι einen langen Zeitraum stabil, und es ist lediglich erforderlich, das verbrauchte Mangan durch Zufuhr von Mangan(II)-ionen zu ergänzen.When using Manfc'ane carbonate as a source for Manganese (II) ions, the manganese carbonate is brought into solution in the strongly acidic pH range and the Electrolyte bath supplied. Carbonic acid forms from the carbonate anion and escapes from the solution. on In this way, there is no accumulation of anions in the electrolyte bath, and the bath composition changes not worth mentioning. In this case too, the electrolyte bath is over ι during the electroplating stable for a long period of time, and it is only necessary to replenish the consumed manganese by supplying To supplement manganese (II) ions.
Ein Anstieg des pH-Werts auf oberhalb 2,5 ist unzweckmäßig, da die Auflösungsgeschwindigkeit des Mangancarbonats geringer wird. Der pH-Wert soll deshalb höchstens 2,5 betragen, was aus dem nachstehend mitgeteilten Versuchsergebnissen ersichtlich ist.Raising the pH to above 2.5 is inexpedient because the rate of dissolution of the Manganese carbonate becomes less. The pH should therefore be at most 2.5, which is evident from the following The test results communicated can be seen.
Der Versuch wird folgendermaßen durchgeführt: Der lwt vuirsj The experiment is carried out as follows: The lwt vuirsj
sulfat, 80 g/Liter Ammoniumsulfat und 60 g/Liter AmmonL:-nrhodanid hergestellt. Durch Z'.usatz von Schwefelsäure wird der pH-Wert auf einen bestimmten Wert eingestellt. Als Grundwerkstoff wird kaltgewalztes Stahlband (JIS G3141 SPCC) einer Dicke von 0,8 mm, einer Breite von 5 cm und einer Länge von 10 cm elektroplattiert. Mangan(II)-ionen werden durch Auflösen von Mangancarbonat in einem gesonderten Behälter und Einspeisen der Lösung in das Elektrolytbad hergestellt. Als Elektroplattierbehälter wird ein Behälter mit einem Fassungsvermögen von 1 Liter verwendet. Die Elektroplattierung wird 3 Stunden bei einer Stromdichte von 20 A/dm2 und einer Badtemperatur von 300C mit einer Anode aus Kohlenstoff durchgeführt Die Ergenisse sind in Tabelle II zusammengefaßt. Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß der pH-Wert zur befriedigenden Zufuhr von Mangan(II)-ionen auf höchstens 2,5 eingestellt werden soll. Bei einem Wert oberhalb 2,5 kann die Zufuhr von Mangan(Il)-ionen nicht genügend rasch erfolgen, um die abgeschiedene Menge an Mangan zu ergänzen.sulfate, 80 g / liter ammonium sulfate and 60 g / liter AmmonL: -nrhodanid produced. The pH value is adjusted to a certain value by adding sulfuric acid. Cold-rolled steel strip (JIS G3141 SPCC) 0.8 mm thick, 5 cm wide and 10 cm long is electroplated as the base material. Manganese (II) ions are produced by dissolving manganese carbonate in a separate container and feeding the solution into the electrolyte bath. A container with a capacity of 1 liter is used as the electroplating container. The electroplating is 3 hours at a current density of 20 A / dm 2 and a bath temperature of 30 0 C with an anode made of carbon conducted feeds the results are summarized in Table II. From the table it can be seen that the pH value should be adjusted to a maximum of 2.5 for a satisfactory supply of manganese (II) ions. At a value above 2.5, the supply of manganese (II) ions cannot take place quickly enough to replenish the amount of manganese deposited.
Nachstehend wird die Vorrichtung zur kontinuierlichen Elektroplattierung von Mangan auf Stahl und die Vorrichtung zur Zufuhr von Mangan(Il)-ionen erläutert.The following is the apparatus for continuous electroplating of manganese on steel and the Device for the supply of manganese (II) ions explained.
Als unlösliche Elektroden zur Elektroplattierung von Mangan können Elektroden aus Platin, Kohlenstoff, Blei und Ferrit verwendet werden. Während der kontinuierlichen Elektroplattierung werden Mangan(II)-ionen im Elektrolytbad in der Menge verbraucht, die der abgeschiedenen Menge an metallischem Mangan entsprichtAs insoluble electrodes for electroplating manganese, electrodes made of platinum, carbon, lead and ferrite can be used. During the continuous electroplating, manganese (II) ions are deposited in the Electrolyte bath consumed in an amount equal to the deposited amount of metallic manganese is equivalent to
Es wurden verschiedene Untersuchungen durchgeführt, wie Mangan(II)-ionen dem Elektrolytbad zweckmäßig zugeführt werden. Zunächst hängt die Art der Manganquelle zur Zufuhr von Mangan(II)-ionen zum Elektrolytbad von der pH-Zone ab, nämlich einer niedrigen pH-Zone und einer hohen pH-Zone, in die die Manganionenquelle innerhalb des pH-Bereiches eingespeist wird, der zur Elektroplattierung von Mangan geeignet ist Im pH-Bereich von 2,0 bis 3,0 wird metallisches Mangangranulat als Mangan ionenquelle verwendet, während im pH-Bereich von 3,0 bis 7,0 wasserlösliche Mangansalze, wie Mangansulfat, verwendet werden. Die zur Auflösung des metallischen Mangangranulats zu Mangan(II)-ionen erforderliche Auflösungsgeschwindigkeit hängt von solchen Faktoren ab, wie dem pH-Wert und der Temperatur des Bades, in dem das metallische Mangan gelöst wird, der Korngrö-Various investigations have been carried out on how manganese (II) ions are appropriate for the electrolyte bath are fed. First of all, the type of manganese source depends on the supply of manganese (II) ions to the Electrolyte bath from the pH zone, namely a low pH zone and a high pH zone into which the Manganese ion source is fed within the pH range required for the electroplating of manganese is suitable in the pH range from 2.0 to 3.0 metallic manganese granules are used as a source of manganese ions, while in the pH range from 3.0 to 7.0 water-soluble manganese salts such as manganese sulfate are used will. The necessary to dissolve the metallic manganese granulate to manganese (II) ions The rate of dissolution depends on such factors as the pH and the temperature of the bath in which the metallic manganese is dissolved, the grain size
ße des metallischen Mangans und dem Kon'akt zwischen der Lösung und dem metallischen Mangan.the amount of metallic manganese and the contact between the solution and the metallic manganese.
Die Auflösung der wasserlöslichen Mangansalze, wie Mangansulfat, ist erleichtert durch Erhöhung der Temperatur der auflösenden Flüssigkeit und durch Rühren. Es ist jedoch notwendig, eine ungünstige Wirkung der Anionen der Mangansalze auf die Elektroplattierbedingungen nach dem Auflösen der Salze zu vermeiden. Aus diesen Gründen sind Carbonate bevorzugt.The dissolution of the water-soluble manganese salts, such as manganese sulfate, is facilitated by increasing the Temperature of the dissolving liquid and by stirring. However, it is necessary to find an unfavorable one Effect of the anions of the manganese salts on the electroplating conditions after the dissolution of the Avoid salts. For these reasons, carbonates are preferred.
Aus den vorstehend geschilderten Gründen ist es erforderlich, die Konzentration der Mangan(ll)-ionen im Elektrolytbad zu bestimmen, um Mangan(ll)-ionen automatisch dem Elektrolytbad aus der Vorrichtung zur Zuführung von Manganionen zuzuführen. Die Konzentration der Mangan(II)-ionen im Elektrolytbad ändert sich aufgrund der Abscheidung von metallischem Mangan auf dem Grundwerkstoff, dem Mitreißen von Elektrolyt durch den Stahl und durch Verdampfen von \ν»ςςρΓ aus dem F.lektrolythad. Zur Feststellung der Änderung der lonenkonzentration sind mehrere Meßeinrichtungen °rforderlich: Beispielsweise eine Meßeinrichtung zur Feststellung von Änderungen des Badvolumens in der Plat'iervorrichtung, wie ein Badniveau-Meßgerät, eine Meßeinrichtung zur Feststellung von Änderungen der Konzentration sämtlicher Salze im Elektrolytbad, beispielsweise ein elektromagnetischer Konzentrationsdetektor, sowie eine Meßeinrichtung zur Messung von Änderungen der Konzentration von Sulfationen oder Chloridionen bei der Ausfällung von Mangan(II)-ionen im Elektrolytbad, wie ein pH-Meßgerät. Mit Hilfe dieser Meßeinrichtungen ist es möglich, die Änderungen der Mangan(II)-Konzentration im Elektrolytbad genau zu bestimmen und die Zufuhr von Mangan durch einen Steuerungsmechanismus zu steuern, der automatisch den Zufuhrmechanismus auf bestimmte Arbeitsbedingungen auf der Grundlage der festgestellten Konzentrationen steuert. Es ist somit möglich, die Konzentration automatisch auf einen bestimmten Bereich durch Verschließen der Zufuhrleitung zu der Einrichtung zu steuern, die die Manganionen zuführt.For the reasons outlined above, it is necessary to adjust the concentration of the manganese (II) ions in the electrolyte bath to determine manganese (II) ions automatically from the device to the electrolyte bath Feed supply of manganese ions. The concentration of the manganese (II) ions in the electrolyte bath changes due to the deposition of metallic manganese on the base material, the entrainment of Electrolyte through the steel and through evaporation of \ ν »ςςρΓ from the electrolyte. To determine the Several measuring devices are required to change the ion concentration: For example, one measuring device to determine changes in the bath volume in the plating device, such as a bath level measuring device, a measuring device for determining changes in the concentration of all salts in the Electrolyte bath, for example an electromagnetic concentration detector, and a measuring device for measuring changes in the concentration of sulfate ions or chloride ions during the precipitation of Manganese (II) ions in the electrolyte bath, like a pH meter. With the help of these measuring devices it is possible precisely determine the changes in the manganese (II) concentration in the electrolyte bath and the supply of Manganese controlled by a control mechanism that automatically turns the feed mechanism on controls certain working conditions based on the detected concentrations. So it is possible to automatically concentrate on a certain area by closing the supply line to the device that supplies the manganese ions.
Nachstehend wird anhand von Fig. 6 eine Ausführungsform der Vorrichtung zur galvanischen Abscheidung von Mangan auf Stahl nach der Erfindung erläutert.An embodiment will be described below with reference to FIG the device for the electrodeposition of manganese on steel according to the invention explained.
Ein Stahlband 1 wird kontinuierlich mit Mangan in einem horizontal angeordneten Elektroplattierbehälter beschichtet. Das Stahlband wird zunächst gereinigt und tritt durch die Walzen 2 in den Elektroplattierbehälter 3 ein, der mit einer unlöslichen Elekrode 4 parallel zum Stahlband 1 ausgerüstet ist. Überschüssiger Elektrolyt am Stahlband wird durch die Abquetschwalzen 5 abgetrennt Sodann wird das Stahlband mit Wasser gewaschen und in eine anschließende Behandlungsstufe geführt Die unlösliche Elektrode besteht gewöhnlich aus Blei, Kohlenstoff, Titan oder Platin. Bei der Elektroplattierung von Mangan in einem Sulfatbad wird eine Bleielektrode mit mehreren Prozent Zinn, Antimon etc. einer Elektrode aus reinem Blei bevorzugt, weil in diesem Fall in einem breiteren Temperaturbereich zur Elektroplattierung gearbeitet werden kann. Die Elektrode aus der Bleilegierung ergibt eine gleichmäßige Abscheidung bis zur gewöhnlichen Badtemperatur von 600C, während bei Verwendung einer Elektrode aus reinem Blei die abgeschiedene Menge Mangan absinkt wenn die Badtemperatur 400C oder höher ist Der Elektrolyt 7 aus einem Vorratsbehälter 6 wird durchA steel strip 1 is continuously coated with manganese in a horizontally arranged electroplating vessel. The steel strip is first cleaned and passes through the rollers 2 into the electroplating container 3, which is equipped with an insoluble electrode 4 parallel to the steel strip 1. Excess electrolyte on the steel strip is separated off by the squeegee rollers 5. The steel strip is then washed with water and passed into a subsequent treatment stage. The insoluble electrode usually consists of lead, carbon, titanium or platinum. When electroplating manganese in a sulphate bath, a lead electrode with several percent tin, antimony, etc. of an electrode made of pure lead is preferred because in this case electroplating can be carried out in a wider temperature range. The electrode made of the lead alloy results in a uniform deposition up to the usual bath temperature of 60 0 C, while when using an electrode made of pure lead, the deposited amount of manganese drops when the bath temperature is 40 0 C or higher
eine Pumpe P\ in den Elektroplattierbehalter 3 eingespeist, wo der Elektrolyt aus einer öffnung 8 in den Tank 3 gelangta pump P \ fed into the Elektroplattierbehalter 3 where the electrolyte from a öf f voltage enters the tank 3 8
Die Vorrichtung 9 zur Zuführung von Manganionen besteht aus einer Pumpe P>, die den Elektrolyt aus dem Vorratsbehälter 6 zur Auflösung der Manganquelle 10 einspeist, sowie erforderlichenfalls einer Steuervorrichtung 14, die mit Meßgeräten 15 und 16 verbunden ist, welche die Pumpe Pz betätigen. Das Elektrolytzufuhrsystem sowie das Manganauflösungsystem werden durch die vorstehend erwähnte Kontrolleinrichtung und einen Elektrolytsteuerungsmechanismus der nachstehend beschrieben ist, gesteuert und unter gewünschten Betriebsbedingungen gehalten.The device 9 for supplying manganese ions consists of a pump P>, which feeds the electrolyte from the storage container 6 to dissolve the manganese source 10, and, if necessary, a control device 14 which is connected to measuring devices 15 and 16 which operate the pump Pz. The electrolyte supply system as well as the manganese dissolution system are controlled by the above-mentioned control device and an electrolyte control mechanism, which is described below, and are kept under desired operating conditions.
Aus dem Elektroplattierbehalter 3 fließt der Elektrolyt wieder in den Vorratsbehälter 6 zurück. Bei der kontinuierlichen Elektroplattierung unter Verwendung eines derartigen Elektrolytkreislaufsystems nimmt die Menge an Mangan(II)-ionen im Elektrolyt ab. Die Änderung der Mangan(II)-ionenkonzentration wird durch ein pH-Meßgerät 15 festgestellt, das in den Elektrolyt in dem EleKiroplauierbehäUer eintaucht Die Änderung in der Konzentration an freier Säure sowie die Änderung in der Salzkonzentration wird durch ein elektromagnetisches Konzentrationsmeßgerät 16 bestimmt Die festgestellten Werte werden in die Steuerungseinrichtung 14 geführt, in der die Änderungen in der Mangan(II)-ionenkonzentration errechnet werden. Wenn die Mangan(II)-ionenkonzentration zu niedrig ist, wird ein Steuersystem der Einrichtung zur Zuführung von Mangan, beispielsweise die Pumpe Pi, die mit der Einrichtung für die Manganquelle in Beziehung steht, betätigt, so daß der Elektrolyt aus dieser Vorratsvorrichtung in bestimmter Strömungsgeschwindigkeit abfließt und Elektrolyt in den Vorratsbehälter 6 fließt so daß die Mangan(II)-ionenkonzentration auf einem bestimmten Wert gehalten wird.The electrolyte flows from the electroplating container 3 back into the storage container 6. In the continuous electroplating using such an electrolyte cycle system, the amount of manganese (II) ions in the electrolyte decreases. The change in the manganese (II) ion concentration is determined by a pH measuring device 15, which is immersed in the electrolyte in the EleKiroplauierbehäUer.The change in the concentration of free acid and the change in the salt concentration is determined by an electromagnetic concentration measuring device 16. The determined values are fed into the control device 14, in which the changes in the manganese (II) ion concentration are calculated. If the manganese (II) ion concentration is too low, a control system of the device for supplying manganese, for example the pump Pi, which is related to the device for the manganese source, is actuated so that the electrolyte from this storage device is operated at a certain flow rate flows off and electrolyte flows into the reservoir 6 so that the manganese (II) ion concentration is kept at a certain value.
Innerhalb der Vorrichtung 9, die Manganionen zuführt, wird die Manganquelle 10 in Berührung mit dem Elektrolyt gebracht und aufgelöst um den Elektrolyt mit der erforderlichen Menge an Mangan(Il)-ionen zu ergänzen. Der ergänzte Elektrolyt wird erneut in den Vorratsbehälter zurückgeführtWithin the device 9, which supplies manganese ions, the manganese source 10 is in contact with the Electrolyte brought and dissolved to the electrolyte with the required amount of manganese (II) ions add to. The replenished electrolyte is put back into the Reservoir returned
Wenn der pH-Wert auf den Bereich von 2,0 bis 3,0 eingestellt ist wird zweckmäßig metallisches Mangangranulat als Manganquelle verwendet Die Korngröße des Mangangranulats beträgt zweckmäßig höchstens 5 cm, um eine Auflösungsgeschwindigkeit entsprechend der Vorschubgeschwindigkeit des Grundwerkstoffs zu erreichen.If the pH value is adjusted to the range from 2.0 to 3.0, metallic manganese granules are expediently used as the source of manganese. The grain size of the manganese granulate is expediently a maximum of 5 cm, corresponding to a rate of dissolution to achieve the feed rate of the base material.
Die Elektroplattierung erfolgt gewöhnlich bei konstanter Badtemperatur. Der Elektrolyt wird deshalb gekühlt. Bei kontinuierlichem Elektroplattieren bei einer Badtemperatur von 40 bis 60° C nimmt die Elektrolytmenge aufgrund der Verdampfung des Wassers und des Mitreißens von Elektrolyt durch den Grundwerkstoff ab. Diese Abnahme der Elektrolytmenge wird durch ein Niveau-Meßgerät 11 festgestellt, das in dem Vorratsbehälter 6 angeordnet ist Sofern die Oberfläche des Elektrolyts sich absenkt, öffnet sich durch die Steuereinrichtung 13 ein Ventil 12, durch das die erforderliche Menge Wasser eingespeist wird, um den Flüssigkeitsspiegel wieder auf den Normalwert zu bringen. Auch die Konzentrationen an freier Säure und Mangan(ll)-ionen in der eingestellten Gesamtmenge des Elektrolyts haben sich gegenüber den Konzentrationen vor der Einstellung geändert. Diese Änderungen werden vom pH-Meßgerät und der vorstehendElectroplating is usually done at a constant bath temperature. The electrolyte will therefore chilled. With continuous electroplating at a bath temperature of 40 to 60 ° C, the Amount of electrolyte due to evaporation of the water and the entrainment of electrolyte through the Base material. This decrease in the amount of electrolyte is determined by a level measuring device 11, the is arranged in the storage container 6 If the surface of the electrolyte sinks, it opens by the control device 13, a valve 12 through which the required amount of water is fed to bring the fluid level back to normal. Also the concentrations of free acid and Manganese (II) ions in the set total amount of the electrolyte have changed compared to the concentrations before the setting. These changes are used by the pH meter and the above genannten Steuereinrichtung festgestellt, und die Zufuhr der freien Säure sowie die Zufuhr von Mangan(II)-ionen werden durch Auflösen der Manganquelle automatisch gesteuert Auf diese Weise wird diementioned control device, and the The supply of free acid and the supply of manganese (II) ions are automatically controlled by dissolving the manganese source erforderliche Gesamtmenge an Elektrolyt und die erforderliche Konzentration an Mangan(ll)-ionen durch die Steuereinrichtungen 13 und 14 auf dem erforderlichen Wert gehalten. Nachstehend wird die Mangan(II)-Zufuhreinrichtungrequired total amount of electrolyte and the required concentration of manganese (II) ions the control devices 13 and 14 kept at the required value. The following is the manganese (II) feeder
ίο der Erfindung erläutertίο the invention explained
In F i g. 7 ist schematisch eine Ausführungsform der Vorrichtung dargestellt Die Vorrichtung besteht aus einer Mangancarbonat-Zufuhreinrichtung 101, einem Mangancarbonat-Auflösebehälter 107, der mit einemIn Fig. 7, an embodiment of the device is shown schematically. The device consists of a manganese carbonate supply device 101, a manganese carbonate dissolving container 107, which is equipped with a pH-Meßgerät 106 ausgerüstet ist, einem Elektrolytvorratsbehälter 105, der ebenfalls mit einem pH-Meßgerät 106 ausgerüstet ist und die mit einem Elektroplattierbehalter 102 durch Leitungen verbunden sind, die mit Pumpen 103 und Filtern 104 an verschiedenenpH meter 106 is equipped, an electrolyte reservoir 105, which is also equipped with a pH meter 106 is equipped and which are connected to an electroplating container 102 by lines that are connected to Pumps 103 and filters 104 on different ones
in Abschnitten ausgerüstet sind und somit ein Kreislaufsystem bilden. Zur Zufuhr von Mangan(II)-ionen zum Elektropiaitierbehälter unter Verwendung von Mangancarbonat wird dieses durch die Zufuhreinrichtung 101 in den Auflösebehälter 107 gegeben. Das Manganare equipped in sections and thus form a circulatory system. For the supply of manganese (II) ions to the Electropiaitier container using manganese carbonate is this through the supply device 101 placed in the dissolving container 107. The manganese carbonat wird in dem Behälter 107 in Lösung gebracht wobei der pH-Wert durch das pH-Meßgerät 106 auf einen Wert von 2$ oder niedriger eingestellt wird. Die pH-Werteinstellung erfolgt durch Zugabe von Salzsäure bei Verwendung eines Chloridbades oder durchCarbonate is brought into solution in the container 107, the pH value being adjusted to a value of 2 $ or lower by the pH measuring device 106. The pH value is adjusted by adding hydrochloric acid or by using a chloride bath Zugabe von Schwefelsäure bei Verwendung eines Sulfatbades. Da der pH-Wert des Elektroplattierbades sich während der kontinuierlichen Elektroplattierung vermindert, kann der Zusatz dieser Säuren klein sein. In den Auflösebehälter 107 wi;td Elektrolyt mit niedrigemAddition of sulfuric acid when using a sulphate bath. As the pH of the electroplating bath decreases during continuous electroplating, the addition of these acids can be small. In the dissolving tank 107 wi; td electrolyte with low
ji pH-Wert aus dem Elektroplattierbehalter 102 eingespeist Der mit Mangan(H)-ionen ergänzte Elektrolyt mit einem pH-Wert von höchstens 2,5 wird mittels einet Umwälzpumpe 103 in den Vorratsbehälter 105 eingespeist In dem Vorratsbehälter 105 wird die Badzusam-ji pH value fed from the electroplating container 102 The electrolyte supplemented with manganese (H) ions with a pH value of at most 2.5 is used by means of einet Circulation pump 103 fed into the storage tank 105 In the storage tank 105, the bath assembly is mensetzung geprüft und der pH-Wert auf einen bestimmten Wert eingestellt Die pH-Werteinstellung erfolgt beispielsweise mit wäßriger Ammoniaklösung auf einen pH-Wert von 2,5 bis 6,0. Diese Einstellung dient dazu, einen konstanten pH-Wert im ElektroplatComposition checked and the pH value adjusted to a certain value The pH value setting takes place, for example, with aqueous ammonia solution to a pH of 2.5 to 6.0. This setting serves to maintain a constant pH value in the electroplat tierbehälter aufrechtzuerhalten, da anderenfalls dei pH-Wert des Elektrolyts im Laufe der Zeit abnimmt Der Elektrolyt im Vorratsbehälter 105 fließt durch da: Filter 104 und wird mittels der Umwälzpumpe 103 ir den Elektroplattierbehalter 102 eingespeist. Auf dieseto maintain the animal container, otherwise the The pH value of the electrolyte decreases over time The electrolyte in the storage container 105 flows through there: Filter 104 and is fed into the electroplating tank 102 by means of the circulation pump 103. To this Weise ist es möglich, Mangan(II)-ionen bei dei galvanischen Abscheidung von Mangan auf Stahl ir technischem Maßstab zuzuführen. Dies ist für die technische Herstellung von Mangan-beschichteteir Stahl von großem Vorteil.Way, it is possible to use manganese (II) ions in the galvanic deposition of manganese on steel to be supplied on a technical scale. This is for the technical production of manganese-coatedir Steel of great advantage.
Gemäß der in F i g. 8 gezeigten Ausführungsform is im zentralen Teil des Auflösebehälters 107 ein Netz IW vorgesehen, um kleine Stücke metallisches Mangan it geeigneter Menge zurückzuhalten. Das metallische Mangan wird aufgelöst während der pH-Wert des inAccording to the in F i g. 8 is the embodiment shown in the central part of the dissolving tank 107 a network IW is provided to keep small pieces of metallic manganese withhold appropriate amount. The metallic manganese is dissolved during the pH of the in
μ Kreislauf geführten Elektrolyts auf einen Wert voiμ circulated electrolyte to a value of voi höchstens 5,0 mittels des pH-Meßgeräts 106 eingestell5.0 or less set by means of the pH meter 106 wird. Die Auflösung wird folgendermaßen durchgeführtwill. The dissolution is carried out as follows
entstehenden feineren Teilchen des metallischen Man gans fallen durch das Netz 108 und werden von de Filtermembran 109 zurückgehalten und gehen it Lösung. Nahezu der größte Teil des eingesetzteiresulting finer particles of the metallic Man goose fall through the network 108 and are de Filter membrane 109 retained and go into solution. Almost the largest part of the egg used
Mangans geht in Lösung.Manganese goes into solution.
Die anderen Teile der in Fig.8 gezeigten Ausführungsform sind die gleichen wie die der in Fig.7 gezeigten Ausführungsform.The other parts of the embodiment shown in Fig.8 are the same as those of the embodiment shown in Fig.7.
Nach der in F i g. 9 gezeigten Ausführungsform ist ein Rührwerk 110 in dem Auflösebehälter 107 angeordnet, um die Auflösung des Mangans zu beschleunigen. Ferner ist eine Filtermembran 109 ähnlich der in F i g. 8 gezeigten Ausführungsform vorgesehen. Andere Teile sind ähnlich der in F i g. 7 gezeigten Ausführungsform.After the in F i g. 9, an agitator 110 is arranged in the dissolving container 107, to speed up the dissolution of the manganese. Furthermore, a filter membrane 109 is similar to that in FIG. 8th embodiment shown provided. Other parts are similar to that in FIG. 7 embodiment shown.
Die Beispiele erläutern bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.The examples illustrate preferred embodiments of the invention.
Ein 0,8 mm dickes kaltgewalztes Stahlband (JIS G3141 SPCC) wird kontinuierlich mit Mangan unter den nachstehend angegebenen Bedingungen elektroplattiert. Änderungen in der Abscheidung des Mangans werden während der Plattierbehandlung verfolgt.A 0.8 mm thick cold-rolled steel strip (JIS G3141 SPCC) is continuously filled with manganese electroplated under the conditions given below. Changes in the deposition of the Manganese are traced during the plating treatment.
Badzusammensetzung und Plattierbedingungen:Bath composition and plating conditions:
Mangansulfat 120 g/LiterManganese sulfate 120 g / liter
Ammoniumsulfat 60 g/LiterAmmonium sulfate 60 g / liter
Ammoniumrhodanid 50 g/LiterAmmonium rhodanide 50 g / liter
pH-Wert
AnodePH value
anode
Badtemperatur
StromdichteBath temperature
Current density
2,52.5
Blei-Zinn-Legierung
35° C
20 A/dm*Lead-tin alloy
35 ° C
20 A / dm *
Die Elektroplattierung wird in einer Zelle durchgefühlt, in der der Elektrolyt fortwährend im Kreislauf geführt wird. Zur Einstellung des pH-Werts wird wäßrige Ammoniaklösung eingespeist. Ferner wird in Zeitabständen Mangansulfat als Mangan(ll)-Quelle zugegeben. Die Stromausbeute wird bei Verwendung eines Filterbehälters mit Aktivkohle und ohne einen Filterbehälter bestimmt. Die Ergebnisse sind nachstehend angegeben.The electroplating is done in a cell, in which the electrolyte is continuously circulated. To adjust the pH value is aqueous ammonia solution fed. Furthermore, manganese sulfate is used as a manganese (II) source at intervals admitted. The current yield is achieved when using a filter canister with activated charcoal and without one Filter container determined. The results are given below.
Stromausbeute zu Beginn der Plattierung:Current efficiency at the beginning of the plating:
Mit Filterbehälter 56%With filter container 56%
Ohne Filterbehälter 56%Without filter canister 56%
Stromausbeute nach Durchgang von 300 000 Coulombs pro Liter Elektrolyt:Current yield after passing 300,000 coulombs per liter of electrolyte:
Mit Filterbehälter
Ohne FilterbehälterWith filter container
Without filter container
55% 38%55% 38%
Stromausbeute nach Durchgang von 300 000 Coulombs pro Liter Elektrolyt:Current yield after passing 300,000 coulombs per liter of electrolyte:
Mit Reinigungsbehälter mit Membran
zur umgekehrten Osmose 56%With cleaning container with membrane
reverse osmosis 56%
Mit Reinigungsbehälter mit Ionenaustauschermembran 55%With cleaning tank with ion exchange membrane 55%
Aus den Ergebnissen ist ersichtlich, daß man hohe ίο Stromausbeuten bei der kontinuierlichen Elektroplattierung erhält, wenn während der Elektroplattierung der Elektrolyt mit einer Membran zur umgekehrten Osmose oder einer Ionenaustauschermembran behandelt wird.It can be seen from the results that high ίο current yields can be achieved with continuous electroplating if obtained during electroplating the electrolyte with a reverse osmosis membrane or an ion exchange membrane.
Die Elektroplattierung wird gemäß Beispiel 1 durchgeführt, jedoch werden 300 ppm Eisen(II)- und Zink(II)-ionen dem Elektrolyt zugesetzt, um den Einfluß dieser Ionen auf die Elektroplattierung festzustellen. Ferner wird Schwefelwasserstoffgas in den unreinen Elektrolyt eingeblasen oder Ammoniumsulfidlösung wird dem Elektrolyt zugesetzt, um deren Einfluß auf die Elektroplattierung zu bestimmen. Der Elektrolyt wird während der Kreislaufführung durch Filtertücher filtriert. Die Ergebnisse sind nachstehend zusammengefaßt The electroplating is carried out according to Example 1, however, 300 ppm iron (II) and zinc (II) ions are added to the electrolyte in order to reduce the influence of this Detect ions on the electroplating. Furthermore, hydrogen sulfide gas becomes in the impure electrolyte blown in or ammonium sulfide solution is added to the electrolyte to reduce its influence on the Determine electroplating. The electrolyte is passed through filter cloths during the cycle filtered. The results are summarized below
Stromausbeute nach Durchtritt von 50 000 Coulombs pro Liter Elektrolyt:Current yield after passage of 50,000 coulombs per liter of electrolyte:
Ohne Zusatz von Sulfid 35%Without the addition of sulfide 35%
Mit Zusatz von Ammoniumsulfid 53%
Mit Zusatz von Schwefelwasserstoff 55%With the addition of ammonium sulfide 53%
With the addition of hydrogen sulfide 55%
Aus den Ergebnissen ist ersichtlich, daß der ungünstige Einfluß von störenden Kationen durch Zusatz eines Sulfids aufgehoben werden kann.From the results it can be seen that the adverse influence of interfering cations by Addition of a sulfide can be canceled.
Die Elektroplattierung wird gemäß Beispiel 1 durchgeführt, jedoch werden dem Elektrolyt 120 ppm Eisen(II)-ionen, 60 ppm Cu- und 50 ppm Ni-Ionen zugesetzt, um deren Einfluß auf die Elektroplattierung zu untersuchen. Ferner wird der unreine Elektrolyt mit 5 g Calciumcarbonat, Bariumcarbonat oder Strontiumcarbonat versetzt, um deren Einfluß bei der kontinuierlichen Elektroplattierung festzustellen. Der Elektrolyt wird während der Kreislaufführung durch Filtertücher filtriert. Die Ergebnisse sind nachstehend zusammengefaßt. The electroplating is carried out according to Example 1, but the electrolyte is 120 ppm Iron (II) ions, 60 ppm Cu and 50 ppm Ni ions were added to reduce their influence on the electroplating to investigate. Furthermore, the impure electrolyte is mixed with 5 g of calcium carbonate, barium carbonate or strontium carbonate offset to determine their influence in the continuous electroplating. The electrolyte is filtered through filter cloths during the cycle. The results are summarized below.
Aus den Ergebnissen ist ersichtlich, daß die Stromausbeute konstant bleibt, wenn bei der Elektroplattierung der Elektrolyt über ein Adsorptionsmittel, wie Aktivkohle, filtriert wird.It can be seen from the results that the current efficiency remains constant when in electroplating the electrolyte is filtered through an adsorbent such as activated carbon.
Stromausbeute nach Durchtritt von 100 000 Coulombs pro Liter Elektrolyt:Current yield after passage of 100,000 coulombs per liter of electrolyte:
Ohne Zusatz eines Erdalkalimetallcarbonats 33%Without the addition of an alkaline earth metal carbonate 33%
Mit Zusatz eines Erdalkalimetallcarbonats 53%With the addition of an alkaline earth metal carbonate 53%
Die Elektroplattierung wird gemäß Beispiel 1 durchgeführt, jedoch werden anstelle des Filterbehälters mit Aktivkohle ein Reinigungsbehälter mit einer Membran zur umgekehrten Osmose bzw. ein Reinigungsbehälter mit einer Ionenaustauschermembran verwendet. Die Ergebnisse sind nachstehend zusammengefaßt:The electroplating is carried out according to Example 1, but instead of the filter container with Activated carbon a cleaning container with a membrane for reverse osmosis or a cleaning container used with an ion exchange membrane. The results are summarized below:
so Aus den Ergebnissen ist ersichtlich, daß der ungünstige Einfluß der Kationen durch Zugabe eines Erdalk-iliinetallsalzcs aufgehoben werden kann.so From the results it can be seen that the The unfavorable influence of the cations can be eliminated by adding an alkaline earth metal salt.
h> Die Elektroplattierung wird gemäß Beispiel I durchgeführt, jedoch wird der Elektrolyt mit 150 ppm Eisen(ll)-ionen. 300 ppm Zink-Ionen, 10 ppm Chrom-Ionen. 10 ppm Blei-Ionen und 5 ppm Zinn(ll)-ionenh> The electroplating is carried out according to Example I, however, the electrolyte contains 150 ppm iron (II) ions. 300 ppm zinc ions, 10 ppm chromium ions. 10 ppm lead ions and 5 ppm tin (II) ions
versetzt, um deren Einfluß auf die Elektroplattierung zu bestimmen. Ferner wird der pH-Wert des unreinen Elektrolyts stufenweise geändert, um den Einfluß der Änderung des pH-Wertes zu bestimmen. Der Elektrolyt wird während der Kreislaufführung durch Filtertücher filtriert. Die Ergebnisse sind nachstehend zusammengefaßt offset to their influence on the electroplating determine. Furthermore, the pH of the impure electrolyte is gradually changed to avoid the influence of the Determine change in pH. The electrolyte is passed through filter cloths during the cycle filtered. The results are summarized below
Stromausbeute nach Durchtritt von 50 000 Coulombs pro Liter Elektrolyt:Current yield after passage of 50,000 coulombs per liter of electrolyte:
pH 2,5
pH 3,2
pH 4,5
pH 6,0
pH 8,0pH 2.5
pH 3.2
pH 4.5
pH 6.0
pH 8.0
35%
34%
35%
51%
520/0 35%
34%
35%
51%
520/0
Es ist ersichtlich, daß Stahl kontinuierlich mit Mangan elektroplattiert werden kann, wenn die Elektroplattierung bei einem pH-Wert von 6 bis 8 durchgeführt und der Elektroiyt filtriert wird.It can be seen that steel can be continuously electroplated with manganese when electroplating carried out at a pH of 6 to 8 and the electrolyte is filtered.
Die Elektroplattierung wird gemäß Beispiel 1 durchgeführt, jedoch wird ein Erhitzungsbehälter anstelle des Filtrierbehälters mit Aktivkohle sowie ein Kühlbehälter nach dem Erhitzungsbehälter verwendet, um den Elektrolyt zu erhitzen und abzukühlen, bevor er in den Elektroplattierbehälter eingespeist wird. Es wird die Änderung der Manganabscheidung im Verlauf der Zeit bestimmt In diesem Fall wird die Temperatur des Elektrolyts, ^er in den Elektroplattierbehälter eintritt, auf einen Wert von höchstens 400C eingestellt. Die Ergebnisse sind nachstehend zusammengefaßtElectroplating is carried out as in Example 1, except that a heating tank is used in place of the filter tank with activated carbon and a cooling tank after the heating tank is used to heat and cool the electrolyte before it is fed into the electroplating tank. It is the change of manganese deposition in the course of time is determined in this case, the temperature of the electrolyte, ^ he enters the Elektroplattierbehälter, set to a value of at most 40 0 C. The results are summarized below
Stromausbeute nach Durchtritt von 200 000 Coulombs pro Liter Elektrolyt:Current yield after passage of 200,000 coulombs per liter of electrolyte:
Ohne Erhitzen des Elektrolyts 39%Without heating the electrolyte 39%
Mit Erhitzen des Elektrolyts 52%With heating of the electrolyte 52%
Aus den Ergebnissen ist ersichtlich, daß es bei der kontinuierlichen Elektroplattierung von Mangan sehr wirksam ist den Elektrolyt zu erhitzen, um eine konstante Stromausbeute zu erhalten.From the results, it can be seen that in the continuous electroplating of manganese, there is very much it is effective to heat the electrolyte in order to obtain a constant current yield.
Die Elektroplattierung wird gemäß Beispiel 1 unter Verwendung von 3 gesonderten Elektroplattierbehältern durchgeführt, um die Wirkung von Luft auf dem plattierten Grundwerkstoff zwischen den Elektroplattierbehältern zu untersuchen.The electroplating is carried out according to Example 1 using 3 separate electroplating containers performed to the effect of air on the plated base material between the electroplating containers to investigate.
Die Badzusammensetzung ist die gleiche wie in Beispiel 1. Die Elektroplattierung wird unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 durchgeführt, jedoch beträgt die Stromdichte 40 A/dm2 und die Badtemperatur 25° C, und der Elektrolyt wird mit 10 ppm Eisen(H)-ionen, 50 ppm Zink-Ionen und 5 ppm Zinn-Ionen versetzt.The bath composition is the same as in Example 1. The electroplating is carried out under the same conditions as in Example 1, but the current density is 40 A / dm 2 and the bath temperature is 25 ° C, and the electrolyte is mixed with 10 ppm iron (H) ions, 50 ppm zinc ions and 5 ppm tin ions are added.
Die Elektroplattierung wird auf zwei verschiedene eo Arten durchgeführt: Bei der ersten Methode wird das Stahlband, das zwischen den Elektroplattierbehältern läuft, mit dem Elektrolyt benetzt, während bei der zweiten Methode das Stahlband zwischen den Elektroplattierbehältern nicht mit dem Elektrolyt benetzt wird, sondern halb trocken ist. Nach dem Elektroplattieren wird die Menge des abgeschiedenen Mangans sowie die Stromausbeute aus der Menge des Stromdurchgangs bestimmt. Die Ergebnisse sind nachstehend zusammengefaßt The electroplating is done on two different eo Ways done: In the first method, the steel band that is between the electroplating containers runs, wetted with the electrolyte, while in the second method the steel strip between the electroplating containers is not wetted with the electrolyte, but is half dry. After electroplating the amount of manganese deposited and the current efficiency from the amount of current passage certainly. The results are summarized below
Stromausbeute nach Durchtritt von 5 000 Coulombs pro Liter Elektrolyt:Current yield after passage of 5,000 coulombs per liter of electrolyte:
Mit angefeuchteter Oberfläche
zwischen den Elektroplattierbehältern 55%
Mit getrockneter Oberfläche
zwischen den Elektroplattierbehältern 46"/oWith a moistened surface
between the electroplating tanks 55%
With a dried surface
between the electroplating tanks 46 "/ o
Die Ergebnisse zeigen, daß es wichtig ist, die Oxidation des abgeschiedenen Mangans zwischen den Elektroplattierbehältern zu verhindern, um eine hohe Stromausbeute bei Verwendung einer Mehrzahl von Elektroplattierbehältern zu erreichen.The results show that it is important to prevent the oxidation of the deposited manganese between the Electroplating containers to prevent a high current yield when using a plurality of To achieve electroplating tanks.
Die Elektroplattierung wird in gleicher Weise wie in Beispie! 7 durchgeführt Es werden Methoden zur Zufuhr von Mangan(II)-ionen untersucht Metallisches Mangan sowie Mangancarbonat werden als Mangang I)-Quelle verwendet Da der pH-Wert des Elektrolytbads während der Elektroplattierung absinkt, wird der pH-Wert kontinuierlich bestimmt Mangancarbonat und metallisches Mangan werden gesondert zugeführt um die Mangan(II)-K.onzentration im Elektrolytbad konstant zu halten. Zu diesem Zweck werden Mangancarbonat und metallisches Mangan in gesonderten Auflösebehältern gelöst, und die Lösungen werden in den Elektroplattierbehälter mittels einer Umwälzpumpe eingespeist In den Kreislauf wird ein Filtrierbehälter mit Aktivkohle angeordnet um den Eintritt von Verunreinigungen in den Elektrolyt zu verhindern. Auf diese Weise konnte die Elektroplattierung des Mangans kontinuierlich mit nahezu konstanter Stromausbeute selbst nach Durchtritt von 200 000 Coulombs pro Liter Elektrolyt erreicht werden. Es Turde festgestellt daß Mangan(II)-ionen kontinuierlich aus metallischem Mangan oder Mangancarbonat zugeführt werden können.The electroplating is done in the same way as in Example! 7 methods are carried out for The supply of manganese (II) ions examined Metallic manganese and manganese carbonate are called manganese I) source used Since the pH of the electrolyte bath drops during electroplating, the pH value is continuously determined Manganese carbonate and metallic manganese are separated supplied to keep the manganese (II) concentration in the electrolyte bath constant. Be for this purpose Manganese carbonate and metallic manganese are dissolved in separate dissolving tanks, and the solutions are fed into the electroplating tank by means of a circulation pump. A filter tank is inserted into the circuit arranged with activated carbon to prevent the entry of impurities into the electrolyte. on In this way, the electroplating of the manganese could be carried out continuously with an almost constant current efficiency can be achieved even after the passage of 200,000 coulombs per liter of electrolyte. It Turde stated that Manganese (II) ions can be supplied continuously from metallic manganese or manganese carbonate.
Die Elektroplattierung wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 durchgeführt. Ferner werden Methoden zur Zufuhr von Mangan(H)-ionen untersucht. In diesem Beispiel wird ein Chloridbad folgender Zusammensetzungverwendet: Electroplating is carried out in the same manner as in Example 7. There are also methods investigated for the supply of manganese (H) ions. In this example a chloride bath of the following composition is used:
3535
40 Manganchlorid 40 manganese chloride
AmmoniumchloridAmmonium chloride
KaliumrhodanidPotassium rhodanide
Elektroplattierbedingungen:Electroplating Conditions:
StromdichteCurrent density
BadtemperaturBath temperature
pH-WertPH value
350 g/Liter350 g / liter
200 g/Liter200 g / liter
2 g/Liter2 g / liter
50 A/dm*50 A / dm *
200C20 0 C
4,54.5
Als Anode wird eine Elektrode aus Kohlenstoff verwendet. Als Mangan(ll)-Quelle wird Manganchlorid verwendet. Da der pH-Wert des Elektrolytbads sich während der Elektroplattierung verringert, wird Manganchlorid zugeführt, während der pH-Wert kontinuierlich bestimmt wird, um eine konstante Mangan(ll)-Konzentration im Elektrolytbad aufrechtzuerhalten. Das Manganchlorid wird in einem gesonderten Auflösebe-A carbon electrode is used as the anode. Manganese chloride is used as a manganese (II) source used. As the pH of the electrolytic bath decreases during electroplating, manganese chloride becomes fed while the pH is continuously determined to maintain a constant manganese (II) concentration to maintain in the electrolyte bath. The manganese chloride is in a separate dissolution level
hälter gelöst, und die Lösung wird in den Kreislauf des Elektroplattierbehälters mittels einer Umwälzpumpe eingespeist In den Kreislauf wird ferner ein Filtrierbehälter mit Aktivkohle eingeschaltet, um den Eintritt von Verunreinigungen in das Elektrolytbad zu verhindern. Während des Durchtritts von 150 000 Coulombs pro Liter Elektrolyt werden Änderungen in der Stromausbeute bestimmt Die Ergebnisse zeigen,, daß die Stromausbeute unmittelbar nach Beginn der Elektroplattierung bis zum Durchtritt von 150 000 Coulombs ι ο zwischen 85 und 90% liegt Es wurde ferner festgestellt daß anstelle von Manganchlorid auch metallisches Mangan zur Zufuhr von Mangan(II)-ionen verwendet werden kann. In diesem Fall ist es jedoch bevorzugt den pH-Wert auf 2 bis 3 abzusenken, um das metallische Mangan leichter in Lösung zu bringen.dissolved in the container, and the solution is fed into the circuit of the Electroplating tank fed in by means of a circulation pump. A filter tank is also added to the circuit switched on with activated carbon to prevent contaminants from entering the electrolyte bath. During the passage of 150,000 coulombs per liter of electrolyte there are changes in the current yield The results show that the current efficiency is determined immediately after the start of electroplating up to the passage of 150,000 coulombs ι ο between 85 and 90% It was also determined that instead of manganese chloride, metallic manganese is also used to supply manganese (II) ions can be. In this case, however, it is preferable to lower the pH to 2 to 3 in order to reduce the metallic Manganese easier to bring into solution.
Die Elektroplattierung wird in einem Bad folgender Zusammensetzung durchgeführt: 150 g/Liter Mangansulfat 80 g/Liter Ammoniumsuifat und 60 g/Liter Ammoniumrhodanid.Electroplating in a bath is as follows Composition carried out: 150 g / liter of manganese sulfate, 80 g / liter of ammonium sulfate and 60 g / liter Ammonium rhodanide.
Elektroplattierbedingungen:Electroplating Conditions:
pH-WertPH value
BadtemperaturBath temperature
SromdichteCurrent density
ElektrodenabstandElectrode gap
3,0
500C3.0
50 0 C
80 A/drn2 bei einer Vorschubgeschwindigkeit
von 120 m/
min
20 mm80 A / drn 2 at a feed speed of 120 m /
min
20 mm
Die Stromausbeute betrug 67%.
Beispiel 11 20 The current efficiency was 67%.
Example 11 20
Elektroplattierbedingungen:Electroplating Conditions:
3030th
3535
Die Elektroplattierung wird in einem Bad folgender Zusammensetzung durchgführt: 120 g/Liter Mangansulfat, 70 g/Liter Ammoniumsulfat und 30 g/Liter Ammoniumrho'janid. The electroplating is carried out in a bath of the following composition: 120 g / liter of manganese sulphate, 70 g / liter of ammonium sulfate and 30 g / liter of ammonium rhoyanide.
pH-WertPH value
BadtemperaturBath temperature
StromdichteCurrent density
ElektrodenabstandElectrode gap
2,2
47° C2.2
47 ° C
160 A/dm3 bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 160 m/min
5 mm160 A / dm 3 at a feed speed of 160 m / min
5 mm
Die Stromausbeute betrug 78%.
Beispiel 12The current efficiency was 78%.
Example 12
Die Elektroplattierung wird in einem Bad folgender Zusammensetzung durchgeführt: 350 g/Liter MnCb · 4 H2O, 200 g/Liter Ammoniumchlorid und g/Liter Kaliumrhodanid.The electroplating is carried out in a bath of the following composition: 350 g / liter MnCb · 4 H2O, 200 g / liter ammonium chloride and g / liter potassium rhodanide.
Elektroplattierbedingungen:Electroplating Conditions:
pH-WertPH value
BadtemperaturBath temperature
StromdichteCurrent density
ElektrodenabstandElectrode gap
6,2
26° C6.2
26 ° C
25 KIc.-;'.1 bei einer Vorschubgeschwind1
gkeit von 40 m/ min
40 mm25 KIc.-; '. 1 at a Vorschubgeschwind 1 ness of 40 m / min
40 mm
Die Stromausbeute betrug 93%.
Beispiel 13The current efficiency was 93%.
Example 13
Die Elektroplattierung wird in einem Bad folgender Zusammensetzung durchgeführt: 300 g/Liter Mangansulfat, 150 g/Liter Ammoniumsulfat und 10 g/Liter Natriumselenat (Na2SeO4).The electroplating is carried out in a bath of the following composition: 300 g / liter manganese sulfate, 150 g / liter ammonium sulfate and 10 g / liter sodium selenate (Na 2 SeO 4 ).
Elektroplattierbedingungen:Electroplating Conditions:
pH-Wert 7,2pH 7.2
Badtemperatur 410CBath temperature 41 0 C
Stromdichte 25 A/dm2 Current density 25 A / dm 2
Elektrodenabstand 45 mmDistance between electrodes 45 mm
Die Stromausbeute betrug 78%.The current efficiency was 78%.
Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings
Claims (15)
Applications Claiming Priority (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8863878A JPS5518513A (en) | 1978-07-20 | 1978-07-20 | Electroplating apparatus with manganese |
| JP53134036A JPS585261B2 (en) | 1978-10-31 | 1978-10-31 | Chemical conversion treatment method for manganese-based coated steel materials |
| JP13542078A JPS5562200A (en) | 1978-11-02 | 1978-11-02 | Replenishing method and apparatus of mn2+ in maganese plating |
| JP53135421A JPS582590B2 (en) | 1978-11-02 | 1978-11-02 | Chemical conversion treatment method for manganese-plated steel materials |
| JP13603178A JPS5562190A (en) | 1978-11-04 | 1978-11-04 | Method and apparatus for replenishing of mn2+ in maganese plating |
| JP13643778A JPS5565388A (en) | 1978-11-06 | 1978-11-06 | Electric manganese plating method of steel strip |
| JP14188278A JPS5569288A (en) | 1978-11-17 | 1978-11-17 | Method and apparatus for replenishing of mn2+ in manganese plating |
| JP4683979A JPS55141589A (en) | 1979-04-17 | 1979-04-17 | Continuous manganese electroplating method of steel material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2929305A1 DE2929305A1 (en) | 1980-01-31 |
| DE2929305C2 true DE2929305C2 (en) | 1982-07-01 |
Family
ID=27572346
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2929305A Expired DE2929305C2 (en) | 1978-07-20 | 1979-07-19 | Process and device for the continuous electrodeposition of manganese on steel |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| BE (1) | BE877806A (en) |
| BR (1) | BR7904628A (en) |
| DE (1) | DE2929305C2 (en) |
| FR (1) | FR2431553A1 (en) |
| GB (1) | GB2027055B (en) |
| IT (1) | IT1122624B (en) |
| NL (1) | NL7905674A (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1785510A1 (en) * | 1997-01-31 | 2007-05-16 | Elisha Holding LLC | Electrodeposition medium |
| EP1369502A1 (en) * | 1997-01-31 | 2003-12-10 | Elisha Holding LLC | Electrodeposition medium |
| US6599643B2 (en) | 1997-01-31 | 2003-07-29 | Elisha Holding Llc | Energy enhanced process for treating a conductive surface and products formed thereby |
| USD553734S1 (en) * | 2006-09-22 | 2007-10-23 | Access Business Group International Llc | Vitamin tablet |
| US10179114B2 (en) * | 2013-01-24 | 2019-01-15 | Northwestern University | Phenolic coatings and methods of making and using same |
| CN115463564B (en) * | 2022-09-08 | 2023-08-15 | 哈尔滨工业大学水资源国家工程研究中心有限公司 | A modified method of in-situ growth of manganese dioxide on the surface of ultrafiltration membrane based on metal polyphenol network |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2317153A (en) * | 1938-07-14 | 1943-04-20 | Chicago Dev Co | Process for the electrodeposition of manganese |
| US2347451A (en) * | 1939-05-31 | 1944-04-25 | Chicago Dev Co | Electrolytic deposition of manganese |
| US2798038A (en) * | 1953-12-02 | 1957-07-02 | Reginald S Dean | Electrodepositing manganese |
| US2814591A (en) * | 1954-11-22 | 1957-11-26 | Reginald S Dean | Producing electrolytic manganese |
-
1979
- 1979-07-19 DE DE2929305A patent/DE2929305C2/en not_active Expired
- 1979-07-19 FR FR7918750A patent/FR2431553A1/en active Granted
- 1979-07-19 BR BR7904628A patent/BR7904628A/en unknown
- 1979-07-19 IT IT24473/79A patent/IT1122624B/en active
- 1979-07-20 BE BE2/57969A patent/BE877806A/en not_active IP Right Cessation
- 1979-07-20 NL NL7905674A patent/NL7905674A/en not_active Application Discontinuation
- 1979-07-20 GB GB7925419A patent/GB2027055B/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2431553B1 (en) | 1983-12-09 |
| GB2027055B (en) | 1982-11-10 |
| BR7904628A (en) | 1980-04-15 |
| IT7924473A0 (en) | 1979-07-19 |
| NL7905674A (en) | 1980-01-22 |
| BE877806A (en) | 1979-11-16 |
| IT1122624B (en) | 1986-04-23 |
| GB2027055A (en) | 1980-02-13 |
| DE2929305A1 (en) | 1980-01-31 |
| FR2431553A1 (en) | 1980-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3022962C2 (en) | Process for regenerating a chemical copper plating solution | |
| EP0878561B1 (en) | Process and apparatus for the regeneration of tin plating solutions | |
| EP1264010B1 (en) | Method and device for the regulation of the concentration of metal ions in an electrolyte and use thereof | |
| EP2050841B1 (en) | Alkaline electroplating bath with a filtration membrane | |
| DE3005159C2 (en) | Process for the plating of steel strips with a zinc-nickel alloy | |
| EP0158910A2 (en) | Process for recovering copper from an ammoniacal copper-etching solution, and regeneration of this solution | |
| DE3601698C2 (en) | ||
| DE4023444A1 (en) | Cyanide-free copper plating process - where a portion of the plating bath is electrolysed by an independently-controlled insol. anode to reduce bath impurities | |
| DE10326767B4 (en) | A method of regenerating ferrous etchant solutions for use in etching or pickling copper or copper alloys, and an apparatus for performing the same | |
| DE2929305C2 (en) | Process and device for the continuous electrodeposition of manganese on steel | |
| DE1182211B (en) | Process for the electrolytic deposition of a lead dioxide coating on a graphite anode | |
| DE2242096A1 (en) | METHOD OF REMOVING METAL-CARRYING IONS FROM THEIR RELATIVELY DILUTED SOLUTION AND DEVICE FOR DOING IT | |
| WO1999010564A2 (en) | Method and device for regulating the concentration of substances in electrolytes | |
| DE3207776A1 (en) | METHOD FOR THE ELECTRODIALYTIC TREATMENT OF GALVANIZING SOLUTIONS | |
| DE2032868B2 (en) | GALVANIC GOLD BATH AND METHOD FOR GALVANIC DEPOSITION OF GOLD | |
| EP0240589B1 (en) | Process and apparatus for regenerating an electroless copper-plating bath | |
| DE2924143C2 (en) | Process for the electrodeposition of metal | |
| DE2322294A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR THE ELECTRODIALYTIC FORMATION OF A HYDROSULPHITE SALT | |
| DE2940741C2 (en) | ||
| DE69710870T2 (en) | Electrolytic extraction of pure zinc from a leaching solution containing manganese by prior demanganization of the solution using cold electrolysis | |
| EP1626098A2 (en) | Process of dissolving zinc in alkaline brines | |
| DE2456058C2 (en) | Process and arrangement for the recycle or batch processing of final pickling solutions associated with iron pickling | |
| DE4218916C2 (en) | Use of a grid anode for electrolytic detoxification or regeneration of an aqueous solution containing cyanide | |
| DE3330838C2 (en) | ||
| DE2836720C2 (en) | Process for the continuous electrolytic regeneration of a washing solution containing silver cyanide which occurs during electroplating processes and a device for carrying out the process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAP | Request for examination filed | ||
| OD | Request for examination | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: VOSSIUS, V., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT. TAUCHNER, P., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT. HEUNEMANN, D., DIPL.-PHYS. DR.RER.NAT., PAT.-ANWAELTE, 8000 MUENCHEN |
|
| 8328 | Change in the person/name/address of the agent |
Free format text: TAUCHNER, P., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT. HEUNEMANN, D., DIPL.-PHYS. DR.RER.NAT., PAT.-ANWAELTE, 8000 MUENCHEN |
|
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |