Verfahrenstechnik und Technische Chemie
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Verfahrenstechnik und Technische Chemie Das Forum für die Chemie jenseits von Reagenzgläsern und Glaskolben. Hier können Probleme der Reaktionstechnik sowie der thermischen und mechanischen Stoffwandlungs- und Trennprozesse diskutiert werden.

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Alt 25.07.2018, 09:49   #1   Druckbare Version zeigen
clupus Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 4
Wie kann ich Kupfer galvanisch abscheiden?

Hallo allerseits,

ich möchte gerne eine elektrische Platine galvanisch verkupfern und später versilbern. Runter gebrochen bedeutet das, dass ich Kupfer auf Kupfer abscheiden will. OK, die Idee war nun ein Kupfer-Bad zu machen aus Kupfer-(II)-sulfat und ein paar Tropfen Schwefelsäure. Dann zum Test zwei Kupfer-Bleche in die Lösung gehalten und einen Strom durch die Zelle geschickt.

Die Beobachtung war das folgende:
  1. Wenn ich einen höheren Strom wähle (vllt {5 \frac{mA}{cm^2}}), bekomme ich einen schwarzen Überzug, der sich leicht abwischen lässt. Ich vermute mal, dass der Strom hier zu groß war, da auch das Wasser bereits elektrolysiert wurde.
  2. Bei kleinen Strömen geht der Prozess natürlich seeeehhhhr langsam und die entstandene Schicht scheint tatsächlich Kupfer zu sein. Das Kupfer ist aber dabei scheinbar sehr spröde und rau auf der Oberfläche. Das hatte ich mir glatter vorgestellt. Hat ein bisschen den Charakter, wie wenn ich Kupfer mit z.B. Eisen-(III)-chlorid anätze. Dann wird das Kupfer schon fast Schweinchen-rosa.
Im Netz finde ich schlecht nach sinnvollen Infos. Ich hatte mal was gelesen (Quelle leider verlegt), dass man mit einem Glanzbildner wie Thioharnstoff was machen könnte. Auch wurden Amidosulfonsäure und PEG (Polyethylenglykol) als Zusätze vorgeschlagen.
Was die ganzen Zusätze machen und wie viel man davon braucht, war nicht ganz so klar hervor gegangen.

Daher meine Fragen:

- Was gehört in ein Kupfer-Bad rein? Es soll nur Kupfer auf Kupfer oder Kupfer auf Graphit abscheiden.
- Welche Stromdichte sollte etwa eingestellt werden?
- Wie bekomme ich eine "schöne", stabile und ggf glänzende Schicht?


OK, danke schon einmal im Voraus.
Christian
clupus ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 25.07.2018, 12:48   #2   Druckbare Version zeigen
Nobby Männlich
Mitglied
Beiträge: 15.614
AW: Wie kann ich Kupfer galvanisch abscheiden?

Nur mit Kupfersulfat alleine wird das nichts.


Kupferbad

ca 20 g/l Cu2+
200 g/l H2SO4 98%w.w zur Leitfähigkeit
50 ppm Chlorid (Körnung)
Dann zusätzlich 0,1 mg/l Glanzbildner (basierend auf 3-Mercaptopropansulfonsäure) zur Duktilitätsgewährleistung und Glanzerzeugung
1 -10 ml Grundeineber (Basierend auf Polyiminbasis)
10 ml/l Carrier PEG 10000 für Streuwirkung

Durcharbeitung ca. 10 A/h

Stromdichte 2-3 A/dm²

Anoden aus Phosphorhaltigen Kupfer (Schlammminimierung)
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Alt 25.07.2018, 14:18   #3   Druckbare Version zeigen
clupus Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 4
AW: Wie kann ich Kupfer galvanisch abscheiden?

Hallo Nobby,


Zitat:
Zitat von Nobby Beitrag anzeigen
Nur mit Kupfersulfat alleine wird das nichts.
Das habe ich auch schon feststellen müssen

Zitat:
Zitat von Nobby Beitrag anzeigen
Kupferbad

ca 20 g/l Cu2+
200 g/l H2SO4 98%w.w zur Leitfähigkeit
50 ppm Chlorid (Körnung)
Dann zusätzlich 0,1 mg/l Glanzbildner (basierend auf 3-Mercaptopropansulfonsäure) zur Duktilitätsgewährleistung und Glanzerzeugung
1 -10 ml Grundeineber (Basierend auf Polyiminbasis)
10 ml/l Carrier PEG 10000 für Streuwirkung

Durcharbeitung ca. 10 A/h

Stromdichte 2-3 A/dm²
OK, mit den Infos kann ich teilweise was anfangen. Mit dem Glanzbildner muss ich schauen, wo ich den her bekommen. Das selbe gilt für Polyimin.

PEG 10000 ist doch fest, oder bin ich komplett verwirrt? Wird das dann wirklich in ml angegeben oder meinst du schon gelöstes?

Mit der Durcharbeitung weiß ich ehrlich gesagt nicht, was du meinst. Auch die Einheit (Ampere/Stunde?) macht für mich im Moment wenig Sinn. Mit der Stromdichte kann ich schon mal was anfangen.

Sorry, wenn ich mich gerade ein wenig tollpatschig anstelle, ich bin eher der Elektrotechniker/Mathematiker und nicht unbedingt Chemiker/Galvaniker. Danke auf jeden Fall schon mal für die Antwort.


Christian

Geändert von clupus (25.07.2018 um 14:18 Uhr) Grund: Begruessung eingefuegt
clupus ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 25.07.2018, 14:32   #4   Druckbare Version zeigen
Nobby Männlich
Mitglied
Beiträge: 15.614
AW: Wie kann ich Kupfer galvanisch abscheiden?

Am einfachsten in fertiges Bad bei einer Galvanofachfirma kaufen.

Beispiel

https://www.tifoo.de/kupferelektrolyt

Bei PEG meinte ich 10 g/l

Das Durcharbeiten bedeutet, daß man erst Schrottteile oder Dummies ins Bad hängt und die Galvanisation laufen läßt, da sich die Zusätze während des Stromflusses noch verändern. Auch ist es Ziel einen Anodenfilm zu erzeugen um später einen stabilen Prozeß zu haben. 10 Ah nicht 10 A/h das war ein Fehler, heißt einfach das in einer Stunde 10 A durch das Bad geflossen sein sollten oder bei geringeren Strömen die Zeit entsprechend länger ist. Bei 2 A dann eben 5 h.

Wie ist Dein Kupferbad aufgebaut. Man braucht eine Lufteinblasung und gute Umwälzung mit Filtration. Anoden und Kathoden Abteil durch Diaphragmen getrennt. Anoden mit Säcken überzogen.
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Nobby ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 25.07.2018, 15:18   #5   Druckbare Version zeigen
clupus Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 4
AW: Wie kann ich Kupfer galvanisch abscheiden?

Hallo Nooby,
Zitat:
Zitat von Nobby Beitrag anzeigen
Am einfachsten in fertiges Bad bei einer Galvanofachfirma kaufen.

Beispiel

https://www.tifoo.de/kupferelektrolyt

Bei PEG meinte ich 10 g/l

Das Durcharbeiten bedeutet, daß man erst Schrottteile oder Dummies ins Bad hängt und die Galvanisation laufen läßt, da sich die Zusätze während des Stromflusses noch verändern. Auch ist es Ziel einen Anodenfilm zu erzeugen um später einen stabilen Prozeß zu haben. 10 Ah nicht 10 A/h das war ein Fehler, heißt einfach das in einer Stunde 10 A durch das Bad geflossen sein sollten oder bei geringeren Strömen die Zeit entsprechend länger ist. Bei 2 A dann eben 5 h.
OK, damit kann ich dann wieder was anfangen als "einfacher Ingenieur". Vielleicht hole ich mir einfach auch einmal eine solche "Fertigmischung" und schaue, ob es damit geht, wenn ich keinen Erfolg mit meiner Lösung am Wochenende haben werde. Ich hab nämlich noch einige Chemikalien davon da, mal schauen, was sich damit machen lässt.

Zitat:
Zitat von Nobby Beitrag anzeigen
Wie ist Dein Kupferbad aufgebaut. Man braucht eine Lufteinblasung und gute Umwälzung mit Filtration. Anoden und Kathoden Abteil durch Diaphragmen getrennt. Anoden mit Säcken überzogen.
Im Moment noch "gar nicht". Ich wollt es erst einmal testen, ob es klappt, wie ich es mir vorstelle, ehe ich einen richtigen Aufbau mache.

Dazu habe ich in einem Glasbecher nebst Lösung noch 2 Cu-Platten gehängt und eine Spannung angelegt. Ist eben nur ein Versuch gewesen, also nix mit Trennung, Filterung oder Umwälzung. Also fast so, wie man das in der Schul-Chemie so gemacht hat, wenn man einen einfachen Aufbau haben wollte.

Ich kann die Umwälzung leicht erreichen, da ich für andere Prozesse noch eine Luftpumpe zum einblasen habe (muss man nur wissen). Das größte Problem dürfte die Abtrennung mittels Diaphragmen werden. Da habe ich im Moment keine Lösung parat.

Danke schon mal auf jeden Fall
Christian
clupus ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 25.07.2018, 15:21   #6   Druckbare Version zeigen
Nobby Männlich
Mitglied
Beiträge: 15.614
AW: Wie kann ich Kupfer galvanisch abscheiden?

Die Abtrennung kannst Du vereinfacht erreichen indem Du die Anoden in Filterpapier einpackst. Ist zwar nur ein Provisorium sollte aber gehen.
__________________
Vena lausa moris pax drux bis totis
Nobby ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 25.07.2018, 15:25   #7   Druckbare Version zeigen
clupus Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 4
AW: Wie kann ich Kupfer galvanisch abscheiden?

Zitat:
Zitat von Nobby Beitrag anzeigen
Die Abtrennung kannst Du vereinfacht erreichen indem Du die Anoden in Filterpapier einpackst. Ist zwar nur ein Provisorium sollte aber gehen.
Das klingt auf jeden Fall schon mal gut! Klar ist das ein Provisorium aber damit kann ich mal prüfen, dass der Prozess bei mir grundsätzlich so funktioniert. Danke auf jeden Fall für die Tipps!
clupus ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 26.07.2018, 13:32   #8   Druckbare Version zeigen
cg Männlich
Mitglied
Beiträge: 1.699
AW: Wie kann ich Kupfer galvanisch abscheiden?

Ein Glasfaservlies ist in der starken Säure sicher haltbarer.
cg ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 26.07.2018, 13:37   #9   Druckbare Version zeigen
Nobby Männlich
Mitglied
Beiträge: 15.614
AW: Wie kann ich Kupfer galvanisch abscheiden?

Das ist wohl war, aber für den Laboraufbau sollte es gehen. Die kommerziellen Anodenbeutel sind aus gewebten Polypropylen. Glasfasern brechen und schwimmen dann im Bad herum.
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Nobby ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 27.07.2018, 14:23   #10   Druckbare Version zeigen
Florian98 Männlich
Mitglied
Beiträge: 867
AW: Wie kann ich Kupfer galvanisch abscheiden?

Meint er vielleicht Elektrolyse?

Und scheidet sich Kupfer aus einer Kupferlösung, ebenso wie Silber aus einer Silber-lsg nicht an Eisen ab ohne dafür Strom zu verwenden?
Florian98 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 27.07.2018, 19:20   #11   Druckbare Version zeigen
Nobby Männlich
Mitglied
Beiträge: 15.614
AW: Wie kann ich Kupfer galvanisch abscheiden?

Richtig, das ist eine Elektrolyse.
Auch stimmt, daß Kupfer sich auf Eisen von selbst abscheidet, jedoch kann man damit keine Schichtdicke erzeugen. Denn sobald die Oberfläche beschichtet ist und kein Eisen mehr Kontakt zur Kupferlösung hat hört die Abscheidung auf. Man muß dann mit Strom weiterhelfen oder ein bestimmtes autokatalytisches reduktives Kupferbad einsetzen.
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Nobby ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 06.08.2018, 12:39   #12   Druckbare Version zeigen
donald313 Männlich
Mitglied
Beiträge: 493
AW: Wie kann ich Kupfer galvanisch abscheiden?

Zitat:
Zitat von Nobby Beitrag anzeigen
Richtig, das ist eine Elektrolyse.
Auch stimmt, daß Kupfer sich auf Eisen von selbst abscheidet, jedoch kann man damit keine Schichtdicke erzeugen. Denn sobald die Oberfläche beschichtet ist und kein Eisen mehr Kontakt zur Kupferlösung hat hört die Abscheidung auf. Man muß dann mit Strom weiterhelfen oder ein bestimmtes autokatalytisches reduktives Kupferbad einsetzen.
Hallöle
nur das die Sudkupferabscheidung auf Eisen nicht haftfest ist. D.h. wenn du darauf mit Strom weiterhin abscheidest fällt dir nachher alles ab.

Gruß
Donald
donald313 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 06.08.2018, 12:47   #13   Druckbare Version zeigen
Nobby Männlich
Mitglied
Beiträge: 15.614
AW: Wie kann ich Kupfer galvanisch abscheiden?

Das ist richtig.
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Nobby ist offline   Mit Zitat antworten
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