Eisenelektrolyte werden in der Galvanotechnik zur Beschichtung von Metalloberflächen mit Eisen eingesetzt, umgangssprachlich „Verstahlen“ oder Verstählung genannt.
Der Elektrolyt besteht aus einer wässrigen Lösung gut wasserlöslicher Eisen(II)-Salze. Die zu beschichtende Metalloberfläche wird als Kathode geschaltet. Die Anoden bestehen aus Reinst-Eisen (99,99 %), so genannten Armcoeisen-Anoden. Die gelösten Fe2+-Ionen wandern zur Kathode, werden dort zu elementarem Eisen reduziert und bilden eine dünne Eisenschicht auf der Metalloberfläche.
Im Gegensatz zu anderen galvanischen Elektrolyten werden Eisenelektrolyte nur in wenigen Spezialgebieten eingesetzt, beispielsweise zur Verstärkung von Druckplatten, zur Aufarbeitung abgenutzter oder untermaßiger Maschinenteile, in der Galvanoformung aufgrund der guten Ablösbarkeit durch Salz- oder Schwefelsäure bei der Reinsteisenherstellung für Magnetkerne, als Haftgrund für weniger gebräuchliche Grundmetalle wie Niob oder Molybdän und in Spezialfällen aufgrund der guten Notlaufeigenschaften. Beschichtung von Lötspitzen, um das Einlegieren von Zinn in den Kupferkörper zu verhindern
Wirkungsweise der Bestandteile Eisenelektrolyte haben einen relativ einfachen Aufbau. Bereits im Jahre 1887 untersuchte A. Watt die Abscheidung von Eisen aus Lösungen einer großen Anzahl von Eisensalzen und schloss fälschlicherweise, dass nur Sulfatbäder praktisch einsetzbar waren.A. Watt, Electrician, 20, 6 (1887–1888). Als Eisenquelle verwendet man heute zum Beispiel Eisen(II)-sulfat, Eisen(II)-chlorid oder Eisen(II)-tetrafluoroborat. Durch organische Zusätze, wie Glycerin, Dextrin und Zucker lassen sich poröse Schichten herstellen, die wegen ihrer guten Notlaufeigenschaften zur Aufbereitung von Maschinenteilen geeignet sind (Poren als Schmiermittelhalt). Hohe Konzentrationen von Halogenen im Elektrolyten erhöhen die Anodenlöslichkeit. Zusätze von Aluminiumsulfat erhöhen die Härte der Niederschläge. Ammonium- und Manganionen verursachen eine Kornverfeinerung der Schicht. Der Zusatz von AlCl3, BeCl2 oder CrCl2 in niedriger Konzentration soll die Schicht weicher und dehnbarer machen. Die Anwesenheit von AlCl3 soll auch die Stabilität der Schicht erhöhen. Leitsalze wie Kalium- oder Natriumchlorid können die Leitfähigkeit weiter erhöhen. Hydrazin dient als anodischer Depolarisator und verhindert die Bildung von Sauerstoff an der Anode.
GrundbestandteileBadparameterEisenquelleLeitsalzpH-WertTemperaturStromdichteEisen(II)-chlorid (200…600 g/l)Mangan(II)-chlorid (4…60 g/l)1,5…265…95 °C3…20 A/dm²Eisen(II)-sulfat (250…400 g/l) Eisen(II)-fluoroborat (40…80 g/l)Ammoniumchlorid (20…60 g/l)3…440…70 °C3…6 A/dm²Eisen(II)-fluoroborat (200…300 g/l)Natriumchlorid (8…20 g/l)2…440…70 °C3…6 A/dm²
Fehlertabelle für Eisen-Elektrolyte
Sichtbare FehlerMögliche UrsacheAbhilfeNiederschläge blättern abmangelnde Entfettung;hohe Eigenspannungsorgfältig Entfetten und Dekapierenbrüchige NiederschlägepH-Wert zu niedrig;Temperatur zu niedrigauf pH 3 erhöhen;Temperatur erhöhenspröde NiederschlägeEisen(III)-Ionen im Elektrolyten;organische Verunreinigung;Fremdmetalleansäuern und chemisch reine Eisenplatte zur Reduktion einhängenAktiv-Kohlebehandlung; Selektivreinigungwarzige Niederschläge;Elektrolyt wird trübeEisen(III)-Ionen im Elektrolytenansäuern und chemisch reine Eisenplatte zur Reduktion einhängenraue NiederschlägeSchlamm auf den Anodenfiltrieren;Anodensäcke verwendenwasserstoffhaltige NiederschlägepH-Wert zu niedrigauf pH 2,9…3,2 abstumpfenStromausbeute zu niedrigpH-Wert zu niedrigauf pH 2,9…3,2 abstumpfenknospige NiederschlägeStromdichte zu hochStromdichte senken, Stromblenden verwenden; Warenbewegung
Einzelnachweise
Kategorie:Elektrolyt