Galvanisch Zinn

Geschichte & Eigenschaften

• Zinn als Legierungsbestandteil ist seit 4.000 v. Chr. bekannt.
• Die Römer nutzten bereits Feuerverzinnung
• Galvanisch Zinn ist seit Mitte des 19 Jahrhunderts bekannt
• Industriell im großen Maßstab erst seit den dreißiger Jahren

• Symbol: Sn
• Atommasse: 118,7
• Oxidationszahlen: 2 und 4
• Dichte: 7,29 g/cm³
• Härte: 12 HV
• Schmelzpunkt 231,9 °C
• Silberweiß
• Glänzend
• Leicht verformbar
• Wird von schwachen Säuren und schwachen Basen kaum angegriffen
• Wird von starken Säuren und starken Basen leicht angegriffen
• Hervorragende Löteigenschaften

Schwefelsaurer Zinn-Elektrolyt

Ansatz:

• Zinnsulfat: 50 g/l
• Schwefelsäure: 100 g/l
• Glanzzusatz: 0,1 bis 2 g/l
• Temperatur: RT
• Stromdichte 1 A/dm²

Eigenschaften:

• Beschränkte Löslichkeit von Zinnsulfat, daher ist eine Metallkonzentration über 50 g/l nicht möglich.
• Ohne Glanzzusatz scheidet man nur eine sehr grobe Schicht ab.
  

Zinn IV:

• Während der Abscheidung bilden sich im Elektrolyt 4-wertige Zinn-Ionen. Diese können elektrochemisch nicht mehr reduziert werden. Das 4-wertige Zinn muss chemisch ausgefällt und dann gefiltert werden.

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Weitere Zinn-Elektrolyte

Zinnfluorboratelektrolyte

Eigenschaften:

• Hohe Metallkonzentration möglich
• Hohe Stromdichten bis zu 40 A/dm² möglich
• Wirkungsgrad fast 100%
• Regelmäßige Kontrollen:
  • pH-Wert
  • Metallgehalt

Ansatz Gestell:

• Zinn als Sn(BF4)2: 20 - 25 g/l
• Borfluorwasserstoffsäure: 70 - 100 g/l
• Organische Zusätze
• Stromdichte: 1 - 4 A/dm2
• Temperatur: 15 - 25 °C

Ansatz Hochleistungselektrolyt

• Zinn als Sn(BF4)2: 120 g/l
• Borfluorwasserstoffsäure: 150 g/l
• Borsäure: 10 - 30 g/l
• Stromdichte: bis 40 A/dm2
• Temperatur: bis 50 °C

Alkansulfonsaurer Elektrolyt

Eigenschaften:

• Hohe Metallkonzentration möglich
• Hohe Stromdichten bis zu 100 A/dm² möglich
• Wirkungsgrad fast 100%
• Blei-Legierungs-Abscheidung möglich
• Weniger giftig als Fluorborate, dadurch auch einfachere Abwasserbehandlung

Ansatz Gestell:

• Zinn als Zinnalkansulfonat: 20 - 25 g/l
• Alkansulfonsäure: 50 - 100 g/l
• Organische Zusätze
• Stromdichte: 0,5 - 3 A/dm²
• Temperatur: 15 - 25 °C

Ansatz Hochleitungselektrolyt:

• Zinn als Zinnalkansulfonat: 60 - 80 g/l
• Alkansulfonsäure: 100 - 150 g/l
• Stromdichte: bis 100 A/dm²
• Temperatur: bis 50 °C

Phenolsulfonssauerer Elektrolyt

Eigenschaften:

• Werden für die Weißblechherstellung benutzt
• Niederschläge in der Regel unter einem µm

Ansatz:

• Zinn als Zinnsulfat: 30 g/l
• Phenolsulfonsäure: 60 g/l
• Organische Zusätze
• Stromdichte: 30 - 35 A/dm²
• Temperatur: 40 - 50 °C

Alkalische Zinnelektrolyte

Eigenschaften:

• Zinn liegt 4-wertig vor
• Keine organischen Zusätze
• Schlechter Wirkungsgrad
• Anoden müssen durchgehen passiv sein, dass sich kein störendes Zinn II bildet.
• Keine glänzende Abscheidung möglich
• Immer weniger im Einsatz

Ansatz:

• Natriumhydroxostannat: 100 g/l
• Natriumhydroxid: 12 g/l
• Temperatur: 70 - 80 °C
• Stromdichte: 1 - 3 A/dm²
• Stromausbeute: 65 - 85 %

Zinn-Legierungen

Die in der Galvanik wichtigsten Zinn-Legierungen sind:

• Zinn-Blei
• Zinn-Zink
• Zinn-Nickel

Zinn-Blei Legierung

• Einsatzgebiet ist die Elektrotechnik
• Elektrolyte:
  • Fluorboratelektrolyt
  • Alkansulfonatelektrolyt
• Bis 40% Blei kann die Schickt glänzend abgeschieden werden

Steuerung Blei-Gehalt:

• Konzentration im Elektrolyt
• Temperatur
• Stromdichte
• Organische Zusätze

Ansatz:

• Gesamt-Zinn als Fluorborat: 10 g/l
• Zinn: 9 g/l
• Blei: 90 g/l
• Freie Borfluorowasserstoffsäure: 40 g/l
• Freie Borsäure: 25 g/l
• Leim: 0,5 g/l
• Temperatur: 25 - 38 °C
• Stromdichte: 3 - 6 A/dm²
• pH-Wert: max. 0,2
• Bewegung durch Rühren
• Anoden- zu Kathodenfläche: 2:1

Zinn-Zink Legierung

• Hoher Korrosionsschutz, höher als jeweils die einzelne Komponente
• Zinngehalt wird über Hydroxidgehalt, Temperatur und Stromdichte gesteuert.
• Anoden: Legierung aus 80% Zinn und 20% Zink

Ansatz ohne Badbewegung:

• Kaliumhexahydroxostannat (IV): 120 g/l
• Zinkcyanid: 10,5 g/l
• Kaliumhydroxid: 6,5 g/l
• Kaliumcyanid: 21 g/l
• Gesamtcyanid als KCN: 41 g/l
• Temperatur: 65°C

Ansatz Trommel:

• Kaliumhexahydroxostannat (IV): 60 - 90 g/l
• Zinkcyanid: 9 - 13,5 g/l
• Kaliumhydroxid: 10 - 30 g/l
• Kaliumcyanid: 15 g/l
• Gesamtcyanid als KCN: 45 g/l
• Temperatur: 65°C

Zinn-Nickel-Legierung

• Werden in der Automobilindustrie eingesetzt
• Stabiler Glanz
• Gute Gleiteigenschaften
• Verschleißfest
• Es wird ca. 65% Zinn und 35% Nickel abgeschieden.
• Elektrolyt ist sehr aggressiv
  • Giftige Dämpfe
  • Wannen müssen ausgekleidet werden
• Elektrolyt-Bewegung und Filtration benötigt
• Gute Makro-Streufähigkeit
• Poröse Schicht
  • 25µm Zinn-Nickel oder
  • Zwischenschicht aus Kupfer oder ähnlichem

Ansatz:

• Zinn als Zinn(II)chlorid: 25 g/l
• Nickel als Nickel(II)chlorid): 50 g/l
• Ammoniumhydrogenfluorid: 40 g/l
• 33%iges Ammoniak (einmalig): 35ml/l
• Ammoniumchlorid
• Temperatur: 65 - 70 °C