Kupfer und seine Elektrolyte

Die Schichteigenschaften sind extrem stark vom Elektrolyt abhängig. Es macht einen großen Unterschied ob man aus einem saueren oder einem cyanidischen Kupferlektrolyt abscheidet.

Aber selbst die Schichten aus sauren Elektrolyten unterscheiden sich deutlich, je nach Zusätze in den Abscheidungsbädern. Schichten aus einem zusatzfreien sauren Kupferbad sind sehr weich und grobkristalin.

Mit bestimmten Zusätzen wie Glanzzusätze und Einebner kann man die Schichten aus den sauren Bädern deutlich härter und feinkristalliner abscheiden. Dabei sinkt jedoch die elektrolische Leitfähigkeit und die Duktilität. Im Vergleich ist mit anderen Metallen ist Kupfer trotz allen Zusätzen immer noch weich und duktil. Kupferschichten aus cyanidischen Elektrolyten sind härter als die aus den saueren Elektrolyten. 

Zweit höchste Leitfähigkeit aller Metalle. Nur Silber besitzt eine höhere Leitfähigkeit. Gleichzeitig ist Kupfer auch eine guter Wärmeleiter.

Beispiele für saure Kupferbäder:

• Kupferfluorborad Elektrolyt
• Kupfersulfamat Elektrolyt
• Kupfersulfatelektrolyt oder auch Schwefelsaurer Kupferelektrolyt

Alkalische Kupferbäder:

• Cyanidisches Kupferbad
• Cyanidfreies Kupferbad

Früher war Kupfer in der dekorativen Galvanotechnik der entschiedente Faktor. Man hatte noch keine hochglanz Elektrolyte, also musste der Glanz durch polieren erzeugt werden. Da Kupfer sehr weich ist, wurde eben dieses poliert. Dazu wurden teilweise sehr dicke Kupferschichten aufgetragen um Unebenheiten der Grundmaterials zu kaschieren. Durch diese Basis konnte das darauffolgende Nickel relativ einfach auf hochglanz poliert werden. 

Heute ist das nur noch ein Nischengeschäft. Zum Beispiel beim restaurieren von Oldtimer Teilen. Verrostete Stoßstangen von Oldtimer werden auch heute oftmals nach dem Entschichten noch geschliffen und dann verkupfert. Um die Kupferschicht dann ordentlich zu polieren. 

Als Zwischenschicht wird Kupfer auch heute noch eingesetzt. Jedoch zu anderen Zwecken. Cyanidisch Kupfer wird oftmals als „Haftvermittler“ benutzt. Den es lässt sich auf vielen Grundwerkstoffen, wie Stahl, Zinkdruckguss, Messung usw., sehr gut abscheiden.

Auch in der Galvanoplastik ist Kupfer täglich im Einsatz.

Als Endschicht ist Kupfer relativ unbeliebt. Dadurch dass es keinerlei Korrosionsschutz bietet, ist es für die meisten Anwendungen unbrauchbar. Im dekorativen Bereich, wie Schmuck, Möbelbeschläge und Kunstgegenstände wird Kupfer als Endschicht benutzt. Häufig wird das Kupfer noch eingefärbt um verschiedene Farbtöne zu erreichen. Jedoch wird es in der Regel danach noch lackiert, damit die Farbe bestehen bleibt. 

Manche Teile müssen partiell gehärtet werden. Um dafür zu sorgen dass die restlichen Flächen nicht mitgehärtet werden, können sie vor dem härten verkupfert werden. Das Kupfer funktioniert als Diffusionssperre, damit kein Kohlenstoff durch kommt. Somit sind nur die nicht verkupferten Flächen gehärtet. Nach dem härten wird das Kupfer wird entfernt.

Inhaltsstoffe

CuSO₄ * 5 H₂O         150-200g/l       à 50-60 g/l Cu²⁺

H₂SO₄                             30-80g/l

Chlorid                      30-150mg/l

Organik                             1-2ml/l

Funktion der Bestandteile

Kupfersulfat ist Metallträger

• Zu wenig CuSO₄ (bzw Cu2+) –> H₂ Bildung
  • Wirkungsgrad geht zurück
• Zuviel CuSO₄ (in der Abhängigkeit von H₂SO₄) d.h. über der Löslichkeit
  • Es kristallisiert CuSO₄ aus –> unerwünscht
• Weiter Fehler bei zu wenig CuSO₄
  • Anodenpassivierung
  • verringerte Stromausbeute
  • veränderte Schichteigenschaften

Schwefelsäure

• Verbessert die Leitfähigkeit
  • H⁺ ist der beste Leiter
    Verbessert die Anodenlöslichkeit
• Bei zu wenig Sulfat im Anodenbereich, werden diese passiv
• Verbessert die Maktrostreufähigkeit
• Sorgt dafür dass das Kupfer nicht ausfällt.
• Durch H₂SO₄ wird die Löslichkeit von CuSO₄ gesenkt.

Chlorid

• Bei zu niederem Chlorid Gehalt Wird die Kupferschicht rau und matt.
• Bei zu hohem Gehalt werden die Aanoden passiv. Es Bildet sich dann Kupfer(I)Chlorid an den Anoden.