Die galvanische Vernickelung ist weit verbreitet, beispielsweise für dekorative, tribologische und korrosionsbeständige Schichten. Wichtige technische Eigenschaften von Nickelschichten, wie die Struktur oder die Oberflächenmorphologie können mit organischen Additiven gesteuert werden. Um raue Oberflächen einzuebnen, werden zum Beispiel Coumarin oder Saccharin eingesetzt. In Patenten werden viele organische Additive oft auch in Kombinationen miteinander angegeben, so zum Beispiel 1,1-Dimethylpropargylamin.[1]  In der referierten Literatur gibt es nur wenige Hinweise zum Einfluss dieses Additivs als Einebner für die galvanische Nickelabscheidung.

Das Einebnen wird als ein Prozess der fortschreitenden Verringerung der Oberflächenrauheit bis zur Glanzbildung bei der galvanischen Abscheidung bezeichnet. Kratzer oder Walzstrukturen auf der Kathode stellen die anfängliche Rauheit dar, und das Ergebnis der kathodischen Abscheidung ist eine glatte eingeebnete Schicht mit verringerter Rauheit. Bei dieser Art des Nivellierens wird mehr Metall in den Tälern abgeschieden als auf den Bergen. Das ist darauf zurückzuführen, dass die Metallabscheidung in den Tälern weniger inhibiert wird als auf den Bergen. Für eine effektive und schnelle Einebnung sind im Allgemeinen gut abgestimmte Kombinationen von organischen Einebnern und Glanzbildnern erforderlich. Als Glanzmittel werden unterschiedliche organische Verbindungen eingesetzt zum Beispiel olefinische, acetylenische und schwefel- und stickstoffhaltige Verbindungen.

In diesem studentischen Forschungsprojekt wurde die singuläre und synergetische Wirkung folgender Additive untersucht: 1,1-Dimethylpropargylamin (MPA, 5 bis 20 mg/L), sulfopropyliertes Butindiol (HBOPS, 7,5 oder 75 mg/L), 1-(3-Sulfopropyl)-pyridiniumbetain (PPS, 1,6, 3,2 oder 150 mg/L) und Natriumallylsulfonat (ALS, 1,5 g/L). Weiterhin enthielten alle Bädern 1,5 g/L Saccharin und 0,5 g/L SDS. Als Substrat für die Nickelabscheidung diente eine Schallplattenmatrix aus Nickel (Abb.1 und 2).

Reflexions- und Farbmessungen zeigten, dass Schichten aus einem Elektrolyten mit 5 mg/L MPA und 7,5 mg/L HBOPS eine gleichmäßige Verteilung der Glanzausbildung aufwiesen (Abb. 2).

Abb. 1. Querschliff einer Probe abgeschieden für 84 Minuten bei 2 A/dm² und 50 °C aus 240 g/L NiSO₄ x 7 H₂O, 40 g/L NiCl₂ x 6 H₂O, 30 g/L H₃BO₃, 0,5 g/L SDS, 1,5 g/L Sascharin, 1,5 g/L ALS, 75 mg/L HPOPS und 20 mg/L MPA. 

Abb. 2. Querschliff einer Probe abgeschieden für 72 Minuten bei 2 A/dm² und 50 °C aus 240 g/L NiSO₄ x 7 H₂O, 40 g/L NiCl₂ x 6 H₂O, 30 g/L H₃BO₃, 0,5 g/L SDS, 1,5 g/L Sascharin, 1,5 g/L ALS, 1,6 mg/L PPS, 7,5 mg/L HPOPS und 5mg/L MPA.

[1] Bright Nickel Electroplating, U.S. Patent # 4,435,254 (1984), Inventor: Kenneth W. Lemke

Zur Person

Alireza Moazezi studierte Werkstoffwissenschaft an der Universität Karaj (Iran). Nach seinem Masterabschluß im Jahr 2012 arbeitete er rund zwei Jahre als Laborleiter im Bereich Galvanotechnik in Teheran. Dort befasste er sich vorwiegend mit der galvanischen Abscheidung von Nickel. Im Jahr 2019 begann er ein Studium der Elektrochemie und Galvanotechnik an der Technischen Universität Ilmenau und ist zurzeit im vierten Semester. Alireza Moazezi dankt dem ZVO für die freundliche Unterstützung durch ein Stipendium.