AT320373B - Verfahren zur Herstellung von Metallüberzügen auf metallischen Unterlagen - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von unedleren (elektropositiven) Metallüberzügen auf metallischen Unterlagen mittels stromloser elektrochemischer Abscheidung. 



   Für das stromlose elektrochemische Abscheiden von metallischen Überzügen auf metallischen Unterlagen sind bereits mehrere Methoden bekannt, wie   z. B.   



   - die Abscheidung entsprechend der elektrochemischen Spannungsreihe, - die Abscheidung auf der Grundlage der inneren Elektrolyse, - das mechanische Plattieren. 



   Die bekannten Methoden der Abscheidung entsprechend der elektrochemischen Spannungsreihe beschränken sich auf das überziehen von unedleren Metallen mit edleren Metallen, wodurch ein elektrochemischer Korrosionsschutz nicht wirksam wird. Häufig weisen die nach diesem Verfahren hergestellten   Überzüge   den Nachteil einer geringen Schichtdicke, geringen Dichtigkeit und ungenügender Haftung auf. 



   Eine innere Elektrolyse findet statt bei Kurzschluss des Unterlagemetalls mit einem unedleren Metall als das Überzugsmetall. Dieses unedlere Treibmetall bewirkt einen ähnlichen Abscheidungsmechanismus wie bereits oben ausgeführt. 



   Derartige Methoden ermöglichen aber nur in einigen Sonderfällen festhaftende Überzüge herzustellen. Sie lassen ausserdem lediglich das Auftragen einer sehr dünnen Metallschicht zu. Das Treibmetall muss zudem häufig ersetzt bzw. gereinigt werden. 



   Das mechanische Plattieren von feinen Metallpulver erfolgt aus flüssigen Medien mit Hilfe einer breiten Palette organischer Hilfsmittel. Das Aufplattieren von Metallpulvern aus flüssigen Medien unter Verwendung von Schutzkolloiden und oberflächenaktiven Substanzen erfolgt in der Regel jedoch so schnell, dass die aufplattierte Metallschicht häufig keine feste Haftung auf dem metallischen Gegenstand erfährt. Die mechanische Beanspruchbarkeit der   Überzüge   bei Deformation der metallischen Gegenstände ist oft unzureichend. Das Plattieren von strukturierten Oberflächen, wie beispielsweise Gewinde, ist in vielen Fällen nicht möglich, da sich beispielsweise Gewindegänge und Schraubenschlitze vollkommen zusetzen.

   Voraussetzung für eine derartige Plattierung ist eine peinliche Sauberkeit der zu plattierenden Oberfläche, beispielsweise durch vorheriges Entrosten sowie Beizen in Laugen und Säuren. Häufig ist sogar eine Vorplattierung mit einem andern als dem gewünschten Überzugsmaterial erforderlich. Die teilweise ungenügende Haftung des metallischen Überzugsmaterials auf dem metallischen Gegenstand beruht im wesentlichen auf einer zu geringen Wechselwirkung zwischen dem Metall des betreffenden Gegenstandes und dem metallischen Überzugsmaterial. 



  Dies wird allein schon aus der Tatsache deutlich ersichtlich, dass nach dem gleichen Verfahren auch Gegenstände aus Kunststoffen metallisch überzogen werden können. 



   Zweck der Erfindung ist, festhaftende metallische   Überzüge   auf metallischen Unterlagen mit ausreichender Schichtdicke auf relativ einfache Art und Weise herzustellen. 



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei dem mittels einer stromlosen Abscheidung zur Herstellung von metallischen Überzügen auf metallischen Unterlagen auch die Metalle in Frage kommen, die unedler (elektropositiver) als das Unterlagsmaterial sind, jedoch nicht durch innere Elektrolyse abgeschieden werden können. 



   Erfindungsgemäss wird das dadurch erreicht, dass das Unterlagemetall unter metallischem und elektrolytischem Kurzschluss mit einem Metall anderer Elektropositivität als das Unterlagemetall, wobei das kurzgeschlossene Metall gleich elektropositiv oder elektronegativer (edler) als das Überzugsmaterial ist, in Gegenwart eines Elektrolyten, der das Überzugsmaterial in gelöster Form enthält, mechanisch bearbeitet wird, wobei das mit dem Unterlagemetall kurzgeschlossene Metall vorzugsweise unedler (elektropositiver) als das Unterlagemetall ist und das Kurzschlussmetall aus dem Überzugsmetall selbst besteht. 



   Vorteilhaft lässt sich die mechanische Bearbeitung in schwingenden oder rotierenden Behältern mit Hilfe von Prallkörpern durchführen, wobei diese zweckmässigerweise aus dem Überzugsmetall bestehen. 



   Weiterhin vorteilhaft ist, wenn die mechanische Bearbeitung relativ grosser bzw. sperriger Teile mittels Kornstrahlen oder rotierenden Bürsten erfolgt, wobei das Strahlkorn bzw. die Bürste zweckmässigerweise aus dem Überzugsmetall bestehen. Für besondere Aufgaben ist es günstig, wenn die Abscheidung in Gegenwart des Überzugsmetalls in Pulverform erfolgt. Besonders vorteilhaft kann es auch sein, wenn die Stoffe der abzuscheidenden Schicht aus einem nichtwässerigen bzw. wasserähnlichen Lösungsmittelsystem, das Ionen der Bestandteile der abzuscheidenden Schichten gelöst enthält, gegebenenfalls unter   Luft-bzw. Sauerstoffabschluss   abgeschieden werden. 



   Besonders geeignet als nichtwässerige Lösungsmittel sind beispielsweise aliphatische Nitrile, Amide, Sulfoxyde, Halogenide sowie reine Äther. 



   Selbstverständlich lassen sich die angeführten Lösungsmittel auch als Gemische anwenden. 



   Geeignet sind ebenfalls Lösungsmittel, die aus Schmelzen bestehen, insbesondere bei Raumtemperatur flüssig zu haltende Systeme wie Glaubersalz   (Na2S04. 10H2O)   bzw. Tetraalkylammoniumsalz-Wasser-Gemische. 



   Die erfindungsgemässen Vorteile bestehen vor allem in der Herstellung von gleichmässigen, dichten, dehnbaren und festhaftenden Metallüberzügen auf Metalloberflächen durch mechanische Bearbeitung der Gegenstände bzw. deren Oberflächen in Gegenwart eines Elektrolyten unter solchen Bedingungen, unter denen 

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 ohne mechanische Bearbeitung kein metallischer Überzug beliebiger Stärke mit den geschilderten Qualitätsmerkmalen erzielt werden kann,   d. h.   vorwiegend Überzüge aus im entsprechenden Elektrolyten unter elektrochemischen Standardbedingungen elektropositiveren Metallen auf Gegenständen bzw. deren Oberflächen aus unter elektrochemischen Standardbedingungen weniger elektropositiven Metallen. 



   Besonders vorteilhaft ist weiterhin, dass eine Vorbehandlung der zu metallisierenden Unterlagen nicht erforderlich ist, wie   z. B.   das übliche Entrosten, Entfetten, Beizen usw. Das erfindungsgemässe Verfahren ist auch vorteilhaft bei der Herstellung von Halbleitererzeugnissen anwendbar, um bei niedrigen Temperaturen,   u. a.   flächenhafte ohmsche und nichtohmsche Metall-Halbleiterkontakte zu erzeugen. 



   Ausserdem lässt sich das erfindungsgemässe Verfahren sowohl bei relativ kleinen Teilen als auch auf grossen Flächen anwenden. 



   Die Erfindung wird an Hand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. 



     Beispiel l :   In eine rotierende Trommel mit einem Fassungsvermögen von 11 werden nacheinander 250 ml gesättigte Zinkchloridlösung, 120 g Zinkgranulat und 100 g aus gewöhnlichem Stahl bestehende Drahtnägel gefüllt. Die Trommel wird geschlossen und bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 60   Umdr/min   in Rotation gehalten. Nach 1 h wird die Trommel zum Stillstand gebracht und der Trommelinhalt auf ein Sieb entleert. Die ausgesonderten und gewaschenen Drahtnägel weisen einen mattgrau bis silbern glänzenden, gleichmässigen, festhaftenden und dehnbaren Zinküberzug auf. 



     Beispiel 2 :   Derselbe Ansatz wie in Beispiel l wird durch 50 g Stahlkugeln von 0, 5 bis 1 mm Durchmesser ergänzt. An Stelle der Drahtnägel werden als Massenware 150 g aus gewöhnlichem Stahl bestehende Holzschrauben, Bolzen und Muttern mit einer Steigung von nicht weniger als 0, 5 mm in die Trommel eingebracht. Nach einer Bearbeitungszeit von 1 h weisen die Schrauben, Bolzen und Muttern einen mattgrau bis silbern glänzenden, gleichmässigen, festhaftenden und dehnbaren Zinküberzug auf, der keine zugesetzten Gewindegänge aufweist. 



     Beispiel 3 :   Kleine Gegenstände aus Indiumantimonid werden mit einer rotierenden Bürste von 2 mm Durchmesser aus feinem Stahldraht bei 2000 Umdr/min mit einer Aufschlämmung von Zinkstaub in gesättigter Zinkchloridlösung (10 g Zinkstaub auf 100 ml gesättigte Zinkchloridlösung) bearbeitet. Nach 60 sec Bearbeitungszeit weisen die Gegenstände einen weissglänzenden, dichten und festhaftenden Zinküberzug an den bearbeiteten Stellen auf. 



   Beispiel 4: Autokarosserieteile, die bereits starke Korrosionserscheinungen aufweisen, werden mit einer rotierenden Bürste von 50 mm Durchmesser aus Messingdraht bei 3000 Umdr/min mit der in Beispiel 3 angegebenen Aufschlämmung von Zinkstaub in gesättigter Zinkchloridlösung bearbeitet. Nach einer Verweildauer der Bürste von jeweils 60 sec sind die Karosserieteile mit einem weissglänzenden, dichten, korrosionsfesten Zinküberzug versehen. 



     Beispiel 5 :   In einem Becherglas von 50 ml Inhalt werden 10 g Kupferkleinteile von 3 mm Durchmesser und 3 bis 5 mm Länge mit   5 g   Zinkgranulat von 1 mm Durchmesser in einer gesättigten   Mangan-II-Chloridlösung   mittels eines Magnetrührers bewegt. Nach 15 min Bearbeitungsdauer weisen die Kupferteile einen grauglänzenden, gleichmässigen, dichten, dehnbaren und festhaftenden Manganüberzug auf. 



     Beispiel 6 :   Scheiben aus Silizium-Einkristall mit eindiffundierten p-n-Übergängen mit einem Durchmesser von 25 mm werden mit einer rotierenden Bürste von 10 mm Durchmesser aus feinem Nickeldraht bei 2000   Umdr/min   mit einer Aufschlämmung von Nickelstaub in gesättigter Natriumchloridlösung   (1   g Nickelstaub auf 100 ml gesättigte Natriumchloridlösung) bearbeitet. Nach einer Bearbeitungsdauer von 5 min weisen die Gegenstände eine matte, gleichmässige und weichlötfähige Nickelfläche auf. 



     Beispiel 7 :   Nach einem andern Beispiel werden in eine 500 ml fassende Plast-Trommel einer Kugelmühle in 60 ml Dimethylformamid 30 g trockenes   Mg (Cl04) 2 langsam   eingebracht. Dazu werden 25 g erbsengrosse Magnesium-Stücke und 5 g Magnesium-Griess und 150 g Eisenbolzen gegeben. Die Trommel wird verschlossen und 10 h mit 45 Umdr/min gedreht. Danach werden die mit der Magnesium-Schicht bedeckten Eisenteile der Trommel entnommen, gründlich gewaschen und getrocknet. 



     Beispiel 8 :   Bei einem weiteren Beispiel werden in eine   250 I   fassende Trommel einer Kugelmühle aus glasfaserverstärktem Polyesterharz in 601 Acetonitril 30kg Mg (Cl04) 2 und 30kg getrocknetes   AlSO   
 EMI2.1 
 Bearbeitung bei 40 Umdr/min in der mit einer Druckausgleichsvorrichtung verschlossenen Trommel werden die mit der Al-Schicht bedeckten Eisenteile der Trommel entnommen, gewaschen und getrocknet. 



   Die angeführten Beispiele stellen nur eine Auswahl dar und schränken die allgemeine Anwendung des   erfindungsgemässen   Verfahrens keinesfalls ein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Herstellung von unedleren (elektropositiveren) Metallüberzügen auf metallischen EMI3.1 Unterlagemetall unter metallischem und elektrolytischem Kurzschluss mit einem Metall anderer Elektropositivität als das Unterlagemetall, wobei das kurzgeschlossene Metall gleich elektropositiv oder elektronegativer (edler) als das Überzugsmetall ist, in Gegenwart eines Elektrolyten, der das Überzugsmaterial in gelöster Form enthält, mechanisch bearbeitet wird, wobei das mit dem Unterlagemetall kurzgeschlossene Metall vorzugsweise unedler (elektropositiver) als das Unterlagemetall ist und das Kurzschlussmetall aus dem Überzugsmetall selbst besteht. EMI3.2 schwingenden oder rotierenden Behältern mit Hilfe von Prallkörpern erfolgt, wobei zweckmässigerweise diese Prallkörper aus dem Überzugsmetall bestehen.

   EMI3.3 abzuscheidenden Schicht aus einem nichtwässerigen bzw. wasserähnlichen Lösungsmittelsystem, das Ionen der Bestandteile der abzuscheidenden Schichten gelöst enthält, gegebenenfalls unter Luft- bzw. Sauerstoffabschluss abgeschieden werden. EMI3.4 Schmelzen verwendet werden, insbesondere bei Raumtemperatur flüssig zu haltende Systeme Glaubersalz (NaSO. 10 HO) bzw. Tetraalkylammoniumsalz-Wasser-Gemische.