Nickelelektrolyte

 Nickel ist in der Galvanotechnik, neben Kupfer, Chrom und Zink das mit Abstand am meisten abgeschiedene Metall. Es wird vor allem als haft- und glanzvermittelnde Schicht vor der galvanischen Verchromung eingesetzt und hat je nach Art des eingesetzten Verfahrens sehr gute korrosionsschützenden Eigenschaften. Nickelschichten werden sehr oft verchromt, da reine Nickelschichten sehr schnell anlaufen. Des Weiteren lassen sich ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften verändern, um u. a. den Korrosionschutz zu verbessern. Auch die Abscheidung mehrerer Nickelschichten mit unterschiedlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften ist möglich (z. B. Sandwich-Nickel oder "Doppelnickel"). Anwendungen finden sich z. B. in der Automobilindustrie.

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Doppelnickel ist grundsätzlich eine Grundschicht aus einfachen Wattsnickel und als Deckschicht ein Glanznickel (z. B. Wattsnickel mit Zusatz von 6 g/l Saccharin (ja der Süßstoff ist klassischer Glanzbildner im Nickelbad) und 5 mmol/l Butendiol). Hierbei erhält man hochglänzende Schichten mit guten Korrrosionsschutzeigenschaften. Doppelnickel ist eine Alternative zu Glanzverchromten Nickel, es ist verfahrenstechnisch einfacher, umweltfreundlicher (keine Chromate) jedoch weniger Korrosionsfest. Ein typischer Einsatz ist eine einfache Haushaltsschere: sehr gute Optik des glänzenden Nickels bei moderaten Anforderungen an die Korrosionsfestigkeit.

Die Nickelschicht wird auf elektrolytischem Wege aus nickelsalzhaltigen, wässrigen, Lösungen abgeschieden, sogenannte Nickelelektrolyte. Nickelelektrolyte haben normalerweise Nickelplatten oder Nickelgranulat als Anode, sie dienen dem Nachschub von Metallionen. Die Verfahren zur Abscheidung von Nickel sind seit langem bekannt und inzwischen stark optimiert. Die meisten Nickelelektrolyte erreichen einen Wirkungsgrad von >98 %, das heißt, dass über 98 % des zugeführten Stroms für die Metallabscheidung genutzt wird. Der restliche Strom geht in unerwünschte elektrolytische Vorgänge verloren, wie z. B. die Wasserstoffentwicklung. Das Aussehen der Nickelschicht ist stark von der Einhaltung der richtigen Parameter abhängig. So muss die Zufuhr von Glanz- und Zusatzstoffen, aber auch der Metallionengehalt sowie die Temperatur und der pH-Wert stets kontrolliert und in engen Toleranzen gehalten werden. Die jeweiligen Parameter sind von der Art des Elektrolyten abhängig.

Der Watts'sche Nickelelektrolyte

Die ersten Elektrolyte zur Nickelabscheidung, auf Basis von Nickelsulfat, werden seit 1840 beschrieben. Jedoch waren diese Elektrolyte nicht für die Oberflächenveredelung geeignet. 1916 beschrieb O.P. Watts eine, heute als Watts'scher Nickelelektrolyt, oder Watts-Elektrolyt, bekannte Mischung, die die meisten heutigen Nickelelektrolyte zur Basis haben.

Er besteht aus:

Das Nickelsulfat ist der Hauptmetalllieferant, Nickelchlorid verbessert aufgrund des Chloridgehalts die Anodenlöslichkeit. Die Borsäure dient als Puffersubstanz, das heißt sie hält den pH-Wert in einem bestimmten Bereich.

Die elektrolytische Abscheidung im galvanischem Nickelelektrolyt

Die Nickelabscheidung an der Kathode läuft vereinfacht nach folgendem Schema ab (e bezeichnet hier Elektronen, nicht die Eulersche Zahl):

Ni²⁺ + 2e -> Ni

Die Vorgänge sind in der Realität allerdings komplizierter, da die Nickelionen erst ihre Hydrathülle abstreifen müssen, ehe sie zu metallischem Nickel reduziert werden. -