Knospenbildung im hohen Stromdichtebereich

In der Hull-Zelle stellen wir auch einen Mangel an Organik fest. Nach der Ergänzung selbiger sind die Fehler verschwunden, tauchen aber nach kürzester Zeit wieder auf.

Kupfer- und Schwefelsäuregehalt sind laut Analyse i. O. Den Chloridgehalt können wir analytisch nicht bestimmen, sehen aber keine Anzeichen für eine Abweichung. Am Anfang konnten wir uns das Organik-Problem erklären, da wir versehentlich bei den Filterpumpen Aktivkohlekerzen hatten. Diese wurden entfernt, das Problem tritt aber weiterhin auf.

Antwort: Ihre Schilderungen zum Problem sowie Ihre Analysen und Hull-Zellen-Bleche lassen mehrere Schlüsse zu. Leider sind uns weder Anwendungszweck noch Grund für den Neuansatz bekannt. Ggf. sollte geprüft werden, ob der Elektrolyt überhaupt für den Anwendungszweck bzw. die Stromdichte geeignet ist.

Organik im Grenzbereich

Die naheliegende Vermutung unsererseits ist die, dass Sie mit der Organik im Grenzbereich liegen. Wie Sie bereits schildern, hatten Sie nach dem Neuansatz Aktivkohlekerzen in der Filterpumpe und haben damit einen erheblichen Anteil der Organik herausgeholt. Wenn Sie dies lediglich über die Hull-Zelle prüfen und somit keine Analysewerte der organischen Bestandteile haben, besteht die Gefahr, dass Sie immer bis zum unteren Wert ergänzen und somit nach wenigen Tagen Produktion erneut darunterfallen.

Bei mehreren Zusätzen besteht natürlich auch die Möglichkeit, dass einer dieser Zusätze besonders niedrig liegt, während sie den Rest mit jeder Zugabe aufkonzentrieren. Das tritt ein, wenn ein Teil der Zusätze nur geringfügig an Aktivkohle hängen bleibt, ein anderer Zusatz hingegen eine sehr hohe Affinität aufweist.

Unserer Meinung nach sollten Sie eine Probe an den Badhersteller senden, um eine vollständige Analyse zu erhalten. Daraufhin können Sie das Bad komplett einstellen und haben somit einen Zeitpunkt x, an dem alles in Ordnung sein sollte. Ab hier gilt es, alle Parameter, Veränderungen und Einflüsse genau im Auge zu behalten, um entsprechend eingreifen zu können, sobald der Fehler erneut auftritt. Wichtig wäre ebenso, sofort wenn der Fehler auftritt, eine weitere Probe für das Labor zu ziehen, um diese vom Badhersteller analysieren zu lassen. Dann sehen Sie, welche Parameter tatsächlich aus dem Ruder laufen.

Bereits bei der ersten Analyse sollten Sie die Probe auf Verunreinigungen – sowohl Fremdmetalle und Anionen als auch Kupferchlorid-Partikel – prüfen lassen. Möglicherweise erhalten Sie hier bereits wertvolle Informationen zum geschilderten Problem.

Stromdichte

Zunächst muss man feststellen, dass Sie im beschriebenen Bereich der Hull-Zelle eine örtliche Stromdichte von 13 bis 28 Ampere haben. Je nach Elektrolyt, Verfahrenstechnik und Anströmung sollte die Stromdichte zwischen 0,5 und 5 A/dm² liegen, Ausnahmen können Verfahren im Bereich der Bandgalvanisierung und beim Spot Plating bilden. Ansonsten ist mit Fehlstellen im hohen Stromdichtebereich in der Hull-Zelle durchaus zu rechnen.

Dass die Knospenbildung auch in der Produktion vorkommt und Sie über einen sehr hohen Verbrauch von organischen Zusätzen klagen, lässt Schlüsse auf eine zu hohe Stromdichte im kathodischen und anodischen Bereich zu. Es ist allgemein bekannt, dass neben der einebnenden Wirkung von organischen Badzusätzen, z. B. bei der Zugabe von Thioharnstoff oder Polyethylenglykol, unter bestimmten Elektrolysebedingungen bei der Kupferabscheidung koexistente Zustände auf der Kathode auftreten können, die zur Aufrauhung und Knospenbildung führen [1].

Die hohe Stromdichte kann an Kathode und Anode gleichermaßen Probleme verursachen. Bei einer zu hohen anodischen Stromdichte kann selbige passiv werden, was Folgeprobleme verursacht. Das kann übrigens auch bei zu geringer Badtemperatur, unzureichender Badbewegung sowie schlechten Kontakten auftreten, ebenso bei einem zu hohen Chlorid- oder Sulfatgehalt.

Wenn das Problem flächendeckend an der Kathode auftritt, sollten Sie die Stromdichte deutlich reduzieren. Tritt dies bei Gestellteilen nur an Spitzen und Kanten auf, wären Abblendungen eine gängige Methode, wobei auch hier die Stromdichte überdacht werden sollte.

Literatur

[1] Prof. Dr.-Ing. Roland Kammer, Uwe Landau und Manfred Mayer: Auflösungs- und Abscheidungsverhalten von Kupfer in Sulfatelektrolyten mit organischen Badzusätzen, Galvanotechnik 09/1984 S. 1082