CH684275A5 - The method of depositing an electroless metal coating on a smooth aluminum substrate. - Google Patents
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Description
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Description Description
Cette invention concerne le revêtement métallique d'aluminium zingué, et plus particulièrement la fourniture d'une meilleure adhésion et un revêtement lisse en employant un procédé de double zin-gage amélioré et de préférence, en combinaison avec un procédé de revêtement métallique unique autocatalytique utilisant un bain de revêtement métallique autocatalytique de formule spéciale. This invention relates to the metallic coating of galvanized aluminum, and more particularly to the provision of better adhesion and a smooth coating by employing an improved double zinc coating process and preferably in combination with a single autocatalytic metallic coating process using a special formula autocatalytic metal coating bath.
Le revêtement métallique de l'aluminium est d'intérêt commercial considérable et une application en est la préparation de disques mémoires utilisés dans une variété d'applications électroniques tels qu'ordinateurs et de systèmes de traitement de données. L'aluminium est le substrat préféré pour le disque; cependant, d'autres métaux conviennent aussi. En général, une couche relativement fine de nickel autocatalytique non magnétique est appliquée sur l'aluminium, suivie d'une fine couche d'un matériau magnétique tel que du cobalt. Un signal est mémorisé sur le disque en magnétisant la couche de cobalt pour représenter le signal à un moment sélectionné. The metallic coating of aluminum is of considerable commercial interest and one application is the preparation of memory disks used in a variety of electronic applications such as computers and data processing systems. Aluminum is the preferred substrate for the disc; however, other metals are also suitable. In general, a relatively thin layer of non-magnetic autocatalytic nickel is applied to the aluminum, followed by a thin layer of a magnetic material such as cobalt. A signal is stored on the disc by magnetizing the cobalt layer to represent the signal at a selected time.
Les alliages typiquement employés pour les disques mémoires sont les numéros 5086 et 5586 de l'Aluminium Association. Ces disques contiennent une quantité d'environ 4% en poids de magnésium. Généralement, les disques d'aluminium ont une épaisseur d'environ 1,25 à 5 mm et contiennent, en poids, environ 4% à 4,90% de magnésium, 0,01% à 0,40% de cuivre, 0,01% à 0,40% de zinc, chrome, nickel, fer, silicium, le reste étant constitué d'aluminium et d'impuretés inévitables. The alloys typically used for memory disks are numbers 5086 and 5586 of the Aluminum Association. These discs contain an amount of about 4% by weight of magnesium. Generally, aluminum discs are about 1.25 to 5 mm thick and contain, by weight, about 4% to 4.90% magnesium, 0.01% to 0.40% copper, 0, 01% to 0.40% zinc, chromium, nickel, iron, silicon, the rest consisting of aluminum and unavoidable impurities.
Le disque revêtu de métal terminé doit être extrêmement lisse et uniforme afin d'empêcher la tête magnétique du dispositif qui survole la surface du disque à proximité immédiate (généralement 5-8 microinches / 125-200 x 10_9m) de cracher. Alors que le substrat d'aluminium de départ doit lui-même être extrêmement lisse et plat, comme décrit dans le brevet US 4 825 680, le revêtement métallique du disque doit de même être lisse et uniforme, afin que le disque final produit ait les spécifications exactes requises pour des produits de ce type. The finished metal coated disc must be extremely smooth and uniform in order to prevent the magnetic head of the device flying over the surface of the disc in the immediate vicinity (usually 5-8 microinches / 125-200 x 10_9m) from spitting. While the starting aluminum substrate must itself be extremely smooth and flat, as described in US Pat. No. 4,825,680, the metallic coating of the disc must likewise be smooth and uniform, so that the final disc produced has the exact specifications required for products of this type.
Malheureusement cependant, le revêtement métallique d'un substrat et même un revêtement d'un métal autocatalytique ne produit pas nécessairement un revêtement lisse. Des creux dans le revêtement, des inclusions, des formations en ponts et autres sont seulement quelques-uns des problèmes de revêtement qui peuvent rendre une surface de disque rugueuse et inacceptable. Unfortunately, however, the metallic coating of a substrate and even a coating of an autocatalytic metal does not necessarily produce a smooth coating. Holes in the coating, inclusions, bridge formations and the like are only a few of the coating problems that can make a disc surface rough and unacceptable.
L'aluminium et ses alliages présentent aussi des problèmes supplémentaires lors du revêtement, à cause de la rapidité à laquelle se forme une pellicule oxydée lorsqu'ils sont exposés à l'air. Il en résulte que des traitements spéciaux doivent être employés lorsqu'on veut revêtir de l'aluminium. Ces traitements comprennent des traitements mécaniques; des attaques chimiques, spécialement des attaques avec un acide contenant des sels de fer, de nickel et de manganèse; des solutions de déplacement alcalines, spécialement celles déposant du zinc, du laiton et du cuivre; une anodisation, spécialement dans des acides phosphoriques, suifuri-ques ou chromiques; et un revêtement électrolyti-que à basse densité de courant durant quelques secondes avec du zinc. Parmi ces traitements, les solutions de déplacement alcalines ont le plus de succès commercial. Aluminum and its alloys also present additional problems during coating, because of the speed with which an oxidized film forms when exposed to air. As a result, special treatments must be employed when aluminum is to be coated. These treatments include mechanical treatments; chemical attacks, especially attacks with an acid containing iron, nickel and manganese salts; alkaline displacement solutions, especially those depositing zinc, brass and copper; anodizing, especially in phosphoric, sulfuric or chromic acids; and a low current density electrolytic coating for a few seconds with zinc. Among these treatments, alkaline displacement solutions have the most commercial success.
Bien que beaucoup de métaux peuvent être déposés sur de l'aluminium par déplacement, le zinc en est le plus courant. Dans ce cas, le procédé est connu comme procédé de zingage. Although many metals can be deposited on aluminum by displacement, zinc is the most common. In this case, the process is known as the zinc plating process.
Durant les années, de nombreuses améliorations ont été apportées à la formule du zingage conventionnel et au procédé de zingage, la plupart d'entre elles portant sur une accélération de la formation du film et sur le degré d'adhésion et l'uniformité du revêtement de zinc obtenu. Un résumé détaillé des procédés de zingage peut être trouvé dans le brevet US 4 346 128 de Loch et US 3 216 835 de Saubestre, ces brevets étant incorporés ici comme références. Over the years, many improvements have been made to the conventional zinc plating formula and the zinc plating process, most of which relate to an acceleration of film formation and the degree of adhesion and uniformity of the coating. of zinc obtained. A detailed summary of the zinc plating processes can be found in US Patent 4,346,128 to Loch and US 3,216,835 to Saubestre, these patents being incorporated herein as references.
Dans le procédé de zingage conventionnel, l'aluminium est préparé par un nettoyage alcalin afin de retirer les contaminations de surface, organiques et inorganiques, telle que l'huile et la graisse, suivi d'un rinçage à l'eau froide. L'aluminium nettoyé est ensuite attaqué superficiellement afin d'éliminer les impuretés solides et allier les composants pouvant créer des cavités causant des ponts dans les matériaux déposés ultérieurement. Après un rinçage à l'eau, l'aluminium est décrassé pour enlever les résidus métalliques et les oxydes d'aluminium restant encore à la surface. Un rinçage à fond est nécessaire, et ensuite le revêtement de zingage est appliqué en employant un bain de zinc d'immersion afin d'éviter une ré-oxydation de la surface nettoyée. In the conventional zinc plating process, aluminum is prepared by alkaline cleaning to remove surface, organic and inorganic contamination, such as oil and grease, followed by rinsing with cold water. The cleaned aluminum is then attacked superficially in order to remove solid impurities and to combine the components which can create cavities causing bridges in the materials deposited later. After rinsing with water, the aluminum is scoured to remove metal residues and the aluminum oxides still remaining on the surface. Thorough rinsing is required, and then the zinc coating is applied using a zinc immersion bath to prevent re-oxidation of the cleaned surface.
Le revêtement de zinc est obtenu par immersion de la partie en aluminium dans une solution alcaline contenant des ions de zinc. La quantité de zinc déposée est actuellement très faible et dépend de la durée et du type de bain d'immersion employé, de l'alliage d'aluminium, de la température de la solution et du procédé de pré-traitement. Le bain de revêtement de zinc fonctionne aussi comme solution d'attaque et tous les oxydes qui se reforment durant les opérations de transfert sont dissous par le zingage alcalin durant la déposition du zinc sur l'aluminium. The zinc coating is obtained by immersing the aluminum part in an alkaline solution containing zinc ions. The amount of zinc deposited is currently very low and depends on the duration and the type of immersion bath used, the aluminum alloy, the temperature of the solution and the pre-treatment process. The zinc coating bath also functions as an attack solution and all the oxides which are reformed during the transfer operations are dissolved by alkaline zinc plating during the deposition of the zinc on the aluminum.
Le procédé actuellement suivi par l'industrie est de doubler le zingage, le premier film de zinc étant retiré par de l'acide nitrique, suivi par application d'une seconde déposition de zinc par immersion. Le double zingage est une méthode préférentielle pour revêtir de l'aluminium et est spécialement utilisée pour certains alliages d'aluminium difficiles à revêtir, afin d'assurer une meilleure adhésion de la couche finale de métal déposé. The process currently followed by the industry is to double the zinc plating, the first film of zinc being removed with nitric acid, followed by application of a second deposition of zinc by immersion. Double zinc plating is a preferred method for coating aluminum and is specially used for certain aluminum alloys which are difficult to coat, in order to ensure better adhesion of the final layer of deposited metal.
Malgré la faisabilité et l'efficacité du procédé de double zingage, le besoin existe encore pour un meilleur procédé permettant une meilleure adhésion du revêtement aussi bien qu'un revêtement métallique plus lisse sur le substrat d'aluminium zingué. Sans se limiter à la théorie, on croit que les propriétés de la plaque métallique sont directement en relation avec l'épaisseur, l'uniformité et la continuité Despite the feasibility and efficiency of the double zincing process, the need still exists for a better process allowing better adhesion of the coating as well as a smoother metallic coating on the zinc-coated aluminum substrate. Without being limited to theory, it is believed that the properties of the metal plate are directly related to thickness, uniformity and continuity
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du revêtement zingué, des revêtements plus fins fournissant généralement un revêtement métallique plus lisse et plus adhérent. zinc coating, thinner coatings generally providing a smoother and more adherent metal coating.
La présente invention a pour objet de fournir un procédé de préparation des articles comme substrat d'aluminium ayant des revêtements métalliques extrêmement lisses. The object of the present invention is to provide a process for the preparation of articles as an aluminum substrate having extremely smooth metallic coatings.
Un autre objet de la présente invention est de fournir un procédé de double zingage amélioré pour le revêtement métallique de l'aluminium, lequel procédé amélioré fournit un revêtement zingué plus mince, plus uniforme et continu, et fournit des dépositions de revêtement mieux adhésives et un revêtement métallique plus lisse. Another object of the present invention is to provide an improved double zinc coating process for metallic coating of aluminum, which improved process provides a thinner, more uniform and continuous zinc coating and provides better adhesive coating deposits and smoother metal coating.
Un autre objet de l'invention est de fournir une composition de revêtement métallique autocatalytique améliorée et un procédé de revêtement pour le re couvrement de substrats d'aluminium zingués avec des revêtements extrêmement lisses. Another object of the invention is to provide an improved autocatalytic metallic coating composition and a coating method for the re-coating of zinc-coated aluminum substrates with extremely smooth coatings.
D'autres objets et avantages apparaissent dans la description détaillée qui suit. Other objects and advantages appear in the detailed description which follows.
Il a été trouvé que des substrats d'aluminium recouverts de métal, extrêmement lisses, par exemple des disques mémoires, peuvent être obtenus en employant de préférence un procédé de zingage double spécial en conjonction avec un bain de revêtement de métal autocatalytique contenant une quantité effective de cadmium. Le procédé de double zingage pour preparer l'aluminium et les alliages d'aluminium pour le recouvrement de métal est amélioré en utilisant un bain de HNO3 spécialement formulé pour retirer le premier film zingué de l'aluminium. En suivant les procédures conventionnelles, l'aluminium nu est ensuite rince à l'eau et recouvert d'un second film de zingage. Le métal recouvre ce second film de zingage. Généralement dit, le bain de HNO3 employé pour retirer le recouvrement de zingage comprend des ions du groupe VIII et, de préférence, des ions ferriques, selon une quantité effective, par exemple, d'environ 0,1 g/l à 2 g/l et du HNO3 selon une quantité d'environ 250 ou 350 à 600 g/l ou plus. It has been found that aluminum substrates coated with metal, extremely smooth, for example memory disks, can be obtained preferably using a special double zinc plating process in conjunction with an autocatalytic metal coating bath containing an effective amount of cadmium. The double zincing process for preparing aluminum and aluminum alloys for metal coating is improved by using a specially formulated HNO3 bath to remove the first zinc coated film from aluminum. Following conventional procedures, bare aluminum is then rinsed with water and covered with a second zinc coating film. The metal covers this second zinc coating film. Generally said, the HNO3 bath used to remove the zinc coating comprises group VIII ions and, preferably, ferric ions, in an effective amount, for example, from about 0.1 g / l to 2 g / l and HNO3 in an amount of about 250 or 350 to 600 g / l or more.
En suivant le procédé de zingage, le métal autocatalytique, par exemple le nickel, recouvrant l'aluminium est fourni en employant un bain de recouvrement de métal autocatalytique contenant une quantité effective de cadmium pour obtenir des revêtements métalliques extrêmement lisses. Généralement dit, le bain de métal autocatalytique contient une source d'ions métalliques, un agent reducteur tel qu'un hypophosphite ou un amine borane, un acide ou un ajusteur de pH hydroxyde pour fournir le pH désiré, un agent complexant pour les ions métalliques, suffisant pour empêcher leur précipitation en solution et une quantité effective d'ions cadmium pour fournir le revêtement extrêmement lisse selon l'invention. En général, la concentration de cadmium est d'environ 0,1 à 1 mg/l avec une concentration préferee d'environ 0,4 à 0,7 mg/l. Following the zinc plating process, the autocatalytic metal, for example nickel, covering the aluminum is supplied by using an autocatalytic metal covering bath containing an effective amount of cadmium to obtain extremely smooth metallic coatings. Generally said, the autocatalytic metal bath contains a source of metal ions, a reducing agent such as a hypophosphite or a borane amine, an acid or a hydroxide pH adjuster to provide the desired pH, a complexing agent for metal ions , sufficient to prevent their precipitation in solution and an effective amount of cadmium ions to provide the extremely smooth coating according to the invention. In general, the concentration of cadmium is approximately 0.1 to 1 mg / l with a preferred concentration of approximately 0.4 to 0.7 mg / l.
Il a été trouvé que la consommation de cadmium se produit rapidement dans les premières étapes du recouvrement, c'est-à-dire durant 10 min et qu'ensuite ia consommation est très lente et que la présence du cadmium n'est pas importante pour le revêtement suivant. Un mode opératoire préféré est de commencer le revêtement du substrat d'aluminium zingué dans un bain autocatalytique contenant une quantité effective de cadmium d'environ 0,1 à 1 mg/l, et de ne pas refournir de cadmium jusqu'à ce qu'un nouveau substrat zingué à recouvrir soit introduit dans le bain. Le bain de recouvrement de métal autocatalytique contient des ions métalliques, des agents réducteurs, des chélateurs, etc., et ces composants sont refournis de manière conventionnelle en mesurant leur concentration et en ajoutant du composant nécessaire afin de maintenir la concentration entre les limites opératoires desirées. Les nouvelles méthodes de recouvrement emploient des commandes automatiques qui mesurent continuellement et refournissent le bain en composants. D'autres méthodes, telles qu'une mesure manuelle et une nouvelle fourniture selon certains intervalles, par exemple chaque heure, etc., peuvent aussi être employées. It has been found that the consumption of cadmium occurs quickly in the first stages of recovery, that is to say for 10 min and that thereafter the consumption is very slow and that the presence of cadmium is not important for the next coating. A preferred procedure is to start coating the zinc-coated aluminum substrate in an autocatalytic bath containing an effective amount of cadmium of about 0.1 to 1 mg / l, and not to supply cadmium until a new zinc-plated substrate to be covered is introduced into the bath. The autocatalytic metal coating bath contains metal ions, reducing agents, chelators, etc., and these components are supplied in a conventional manner by measuring their concentration and adding the necessary component in order to maintain the concentration between the desired operating limits. . New recovery methods employ automatic controls that continuously measure and replenish the bath into components. Other methods, such as manual measurement and re-supply at certain intervals, for example hourly, etc., may also be used.
Selon une forme d'exécution hautement préférentielle, de multiples bains de revêtement sont utilisés dans lesquels un mince revêtement de nickel est disposé sur la surface zinguée par un bain autocatalytique contenant des ions cadmium suivi d'un revêtement final plus épais par un second bain final de revêtement autocatalytique conventionnel. Ce procédé préférentiel est similaire au procédé décrit dans le brevet US 4 567 066 de P. B. Schultz et E. F. Yarkosky, ce brevet étant incorporé ici à titre de référence. According to a highly preferred embodiment, multiple coating baths are used in which a thin coating of nickel is placed on the zinc-plated surface by an autocatalytic bath containing cadmium ions followed by a thicker final coating by a second final bath conventional autocatalytic coating. This preferred method is similar to the method described in US Pat. No. 4,567,066 to P. B. Schultz and E. F. Yarkosky, this patent being incorporated here for reference.
L'invention est plus particulièrement compréhensible à partir du dessin en annexe, avec les figures où: The invention is more particularly understandable from the attached drawing, with the figures where:
les fig. 1A et 2A sont des photomicrographies à l'échelle 500 X de substrats d'aluminium revêtus de nickel autocatalytique qui ont été préparés pour le revêtement par un procédé conventionnel de double zingage, fig. 1A and 2A are 500 X scale photomicrographs of aluminum substrates coated with autocatalytic nickel which have been prepared for coating by a conventional process of double zinc plating,
les fig. 1B et 2B sont des photomicrographies à l'échelle 500 X de substrats d'aluminium revêtus de nickel autocatalytique qui ont été préparés pour le revêtement par la méthode de double zingage selon la présente invention, fig. 1B and 2B are 500 X scale photomicrographs of aluminum substrates coated with autocatalytic nickel which have been prepared for coating by the double zinc plating method according to the present invention,
la fig. 3 est un graphique montrant que la solution de dénudage à l'acide nitrique de l'invention (contenant des ions Fe+++) retire davantage de zinc d'un substrat d'aluminium zingué qu'une solution conventionnelle d'acide nitrique de zingage, fig. 3 is a graph showing that the nitric acid stripping solution of the invention (containing Fe +++ ions) removes more zinc from a zinc-coated aluminum substrate than a conventional zinc nitric acid solution,
la fig. 4 est un graphique montrant que les substrats d'aluminium préparés selon l'invention ont moins de zinc sur les surfaces à revêtir de métal (un revêtement plus fin) que les substrats préparés par le procédé conventionnel de double zingage, et les fig. 5A, 5B, 5C et 5D sont des photomicrographies à l'échelle 500 X de substrats d'aluminium revêtus de nickel autocatalytique obtenus par différents procédés de zingage et de revêtement. fig. 4 is a graph showing that the aluminum substrates prepared according to the invention have less zinc on the surfaces to be coated with metal (a thinner coating) than the substrates prepared by the conventional double zincing process, and FIGS. 5A, 5B, 5C and 5D are 500 X scale photomicrographs of aluminum substrates coated with autocatalytic nickel obtained by various zinc-coating and coating processes.
La méthode de double zingage pour la préparation d'une pièce en aluminium pour un revêtement métallique est bien connue de l'homme du métier comme indiqué précédemment. En général, chaque type d'aluminium ou d'alliage d'aluminium peut être traité par la méthode selon l'invention bien que les The double zincing method for the preparation of an aluminum part for a metallic coating is well known to the skilled person as indicated above. In general, each type of aluminum or aluminum alloy can be treated by the method according to the invention although the
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exemples donnés concernent les alliages des types 5086, 5586 et CZ-46. La pièce d'aluminium peut être usinée ou de fonderie. examples given relate to alloys of types 5086, 5586 and CZ-46. The aluminum part can be machined or foundry.
Alors que la méthode spécifique de double zingage employée peut varier selon ies alliages traités et les résultats demandés, toutes les méthodes emploient un bain d'acide HNO3 pour retirer le premier film zingué, ceci étant l'étape que la présente invention concerne. Une procédure typique employée dans l'industrie est indiquée ci-dessous, et il doit être compris que des rinçages à l'eau sont généralement prévus après chaque étape du procédé. While the specific method of double zinc plating employed may vary depending on the alloys treated and the results required, all of the methods use a bath of HNO 3 acid to remove the first zinc plating film, this being the step which the present invention relates to. A typical procedure used in the industry is shown below, and it should be understood that water rinses are generally provided after each step of the process.
La première étape est généralement de nettoyer la surface d'aluminium de la graisse et de l'huile, et un nettoyant alcalin qui n'attaque pas, tel que EN-BOND (R) NS-35 de Enthone, Incorporated West Häven, Connecticut, peut être favorablement utilisé. ENBOND NS-35 est un nettoyant moyennement alcalin, non silicatisé, employé dans une plage de températures d'environ 49° à 66°C durant 1 à 5 minutes. The first step is usually to clean the aluminum surface of grease and oil, and an alkaline, non-etching cleaner, such as EN-BOND (R) NS-35 from Enthone, Incorporated West Häven, Connecticut , can be favorably used. ENBOND NS-35 is a mildly alkaline, non-silicate cleaner, used in a temperature range of approximately 49 ° to 66 ° C for 1 to 5 minutes.
L'attaque de l'aluminium nettoyé peut ensuite avoir lieu en employant des attaquants tels que ACTANE (R) E-10, ENBOND E-14 ou ENBOND E-24, chacun d'entre eux de Enthone. Ces produits sont soit acides, soit alcalins. L'attaquant acide est généralement préféré, particulièrement lorsque les dimensions de la surface, les tolérances et l'intégrité sont importantes. Les attaquants sont généralement employés à des températures élevées de l'ordre de 49° à 66° durant 1 à 3 minutes. The attack on cleaned aluminum can then take place using attackers such as ACTANE (R) E-10, ENBOND E-14 or ENBOND E-24, each of them from Enthone. These products are either acidic or alkaline. The acid striker is generally preferred, particularly when the dimensions of the surface, tolerances and integrity are important. The attackers are generally employed at high temperatures of the order of 49 ° to 66 ° for 1 to 3 minutes.
Le décrassage de l'alliage peut être obtenu avec une solution de HNO3 (par exemple à 50% en volume) ou des mélanges de HNO3 et de H2SO4 seuls ou combinés avec de l'ACTANE 70 de Enthone. L'ACTANE 70 est un sel de fluorure acide contenant du bifluorure d'ammonium. Une solution de décrassage typique contient 25% en volume de H2SO4, 50% en volume de HNO3 et 1 lb/gallon (0,12 kg/dm3) d'ACTANE 70 dans de l'eau. The cleaning of the alloy can be obtained with an HNO3 solution (for example at 50% by volume) or mixtures of HNO3 and H2SO4 alone or combined with ACTANE 70 from Enthone. ACTANE 70 is an acid fluoride salt containing ammonium bifluoride. A typical cleaning solution contains 25% by volume of H2SO4, 50% by volume of HNO3 and 1 lb / gallon (0.12 kg / dm3) of ACTANE 70 in water.
C'est à ce moment qu'un revêtement zingué est appliqué sur l'aluminium par immersion dans un bain de zingage comme décrit dans le brevet US 3 216 835 de Saubestre, supra. Un bain préférentiel, grâce à son efficacité démontrée, est l'ALUMON (R) EN de Enthone. L'ALUMON EN contient un hy-droxyde métallique alcalin, un sel de zinc (tel qu'un oxyde de zinc ou un sulfate de zinc, etc.) un agent chelateur, en option des agents mouillants anioni-ques et des additifs métalliques. Un article de D. S. Lashmore dont le titre est «Immersion Coatings on Aluminium», Plating and Surface Finishing, 67, pages 36-42 (1980) montre l'emploi du fer (par exemple sous forme de chlorure ferrique) dans la solution de zingage pour déposer du fer avec le zinc et produire un revêtement zingué plus adhésif qui est très résistant et comparativement insoluble dans ie HNO3. ALUMON (R) EN et autres solutions de zingage dans le commerce contiennent du fer. It is at this time that a zinc coating is applied to the aluminum by immersion in a zinc bath as described in US Pat. No. 3,216,835 to Saubestre, supra. A preferred bath, thanks to its proven effectiveness, is the ALUMON (R) EN from Enthone. ALUMON EN contains an alkali metal hydroxide, a zinc salt (such as zinc oxide or zinc sulphate, etc.), a chelating agent, optional anionic wetting agents and metal additives. An article by DS Lashmore whose title is “Immersion Coatings on Aluminum”, Plating and Surface Finishing, 67, pages 36-42 (1980) shows the use of iron (for example in the form of ferric chloride) in the zinc coating solution to deposit iron with zinc and produce a more adhesive zinc coating which is very resistant and comparatively insoluble in HNO3. ALUMON (R) EN and other commercial zinc solutions contain iron.
Généralement, le procédé de double zingage comprend une immersion du substrat d'aluminium dans un bain de zinc dilué tel que l'ALUMON (R) EN pour une durée de 20-30 secondes suivie d'un rinçage complet à l'eau froide, une opération de retrait du zinc dans l'acide nitrique, un rinçage suivant a l'eau froide et une seconde immersion zinguée et un rinçage subséquent. Comme indiqué dans le brevet US 4 346 128 de Loch, supra, le procédé amélioré de Loch trempe la pièce zinguée dans l'acide nitrique durant une à trois minutes au lieu des 20-30 secondes usuelles, pour retirer le revêtement zingue. Ce procédé a la prétention de produire un revêtement d'oxyde uniforme et mince sur le substrat qui sert ensuite à réduire la quantité de zinc déposé et ainsi permet une meilleure adhésion pour le second revêtement (final). Generally, the double zincing process comprises immersing the aluminum substrate in a dilute zinc bath such as ALUMON (R) EN for a period of 20-30 seconds followed by a complete rinsing with cold water, an operation for removing zinc in nitric acid, a subsequent rinse with cold water and a second zinc-plated immersion and a subsequent rinse. As indicated in US Pat. No. 4,346,128 to Loch, supra, the improved Loch process dips the galvanized part in nitric acid for one to three minutes instead of the usual 20-30 seconds, to remove the zinc coating. This process claims to produce a uniform and thin oxide coating on the substrate which then serves to reduce the amount of zinc deposited and thus allows better adhesion for the second (final) coating.
A l'opposé du procédé de Loch, l'emploi de ions du groupe Vili, par exemple des ions ferriques, dans le bain d'acide nitrique, permet un résultat similaire de réduire la quantité de zinc déposé, tout en produisant un revêtement zingué qui est très adhésif, uniforme et continu, et sur lequel un revêtement métallique extrêmement lisse peut être appliqué. In contrast to the Loch process, the use of Vili group ions, for example ferric ions, in the nitric acid bath, allows a similar result to reduce the amount of zinc deposited, while producing a zinc coating. which is very adhesive, uniform and continuous, and to which an extremely smooth metallic coating can be applied.
En revenant à l'amélioration selon l'invention, la solution d'acide nitrique employée pour retirer le premier revêtement de zinc est généralement une solution à 50% en volume avec une gamme de concentration allant généralement de 350 à 600 g/l, et de manière préférentielle environ 450 à 550 g/l. La solution améliorée contient aussi des ions du groupe VIII, de préférence des ions ferriques, dans une quantité d'environ 0,1 g/l à 1 ou 2 g/l, de préférence de 0,3 g/l à 0,8 g/l et de manière plus préférentielle de 0,4 g/l à 0,6 g/l. Pour des concentrations inférieures à environ 0,1 g/l, des effets minimes sont obtenus, alors qu'à des concentrations supérieures à environ 2 g/l, la topographie de surface peut être sérieusement endommagée. Returning to the improvement according to the invention, the nitric acid solution used to remove the first coating of zinc is generally a 50% by volume solution with a concentration range generally ranging from 350 to 600 g / l, and preferably about 450 to 550 g / l. The improved solution also contains group VIII ions, preferably ferric ions, in an amount of about 0.1 g / l to 1 or 2 g / l, preferably 0.3 g / l to 0.8 g / l and more preferably from 0.4 g / l to 0.6 g / l. For concentrations below about 0.1 g / l, minimal effects are obtained, while at concentrations above about 2 g / l, the surface topography can be seriously damaged.
La solution d'acide nitrique peut être employée à une température convenable, généralement environ de 20 à 25°C ou plus haute, et de préférence de 21 à 23°C. La durée d'immersion peut varier d'environ 30 à 90 secondes et de préférence d'environ 40 à 60 secondes. The nitric acid solution can be used at a suitable temperature, generally about 20 to 25 ° C or higher, and preferably 21 to 23 ° C. The immersion time can vary from about 30 to 90 seconds and preferably from about 40 to 60 seconds.
Les ions du groupe VIII exemplaires qui peuvent être utilisés comprennent le fer, le nickel et le cobalt. Les ions ferriques sont particulièrement préférés. Exemplary group VIII ions that can be used include iron, nickel and cobalt. Ferric ions are particularly preferred.
Il est compris par l'homme du métier que la concentration, la température de la solution et la durée d'immersion sont en relation mutuelle et que, en général, en augmentant la température et la concentration, on diminue la durée d'immersion necessaire pour obtenir l'effet de surface désiré, avec l'invention résidant dans l'emploi d'ions du groupe VIII dans ie bain pour augmenter l'adhésion et rendre la couche métallique plus lisse. It is understood by those skilled in the art that the concentration, the temperature of the solution and the duration of immersion are in mutual relation and that, in general, by increasing the temperature and the concentration, the duration of immersion required is reduced to obtain the desired surface effect, with the invention residing in the use of group VIII ions in the bath to increase adhesion and make the metal layer smoother.
Bien que d'autres métaux puissent maintenant revêtir l'aluminium prépare, revetu de zinc, la description qui suit mentionne spécialement le nickel, vu son importance commerciale. Although other metals can now coat prepared aluminum, coated with zinc, the following description makes special mention of nickel, given its commercial importance.
Les compositions de revêtement de nickel autocatalytique, pour appliquer les revêtements de nickel, sont bien connues de l'état de la technique, et des procédés de revêtement ainsi que des compositions sont décrits dans de nombreuses publications. Par exemple, des compositions pour le dépôt de nickel autocatalytique sont décrites dans les brevets US 2 690 401, US 2 690 402, US 2 762 723, Autocatalytic nickel coating compositions for applying nickel coatings are well known in the art, and coating methods and compositions are described in numerous publications. For example, compositions for the deposit of autocatalytic nickel are described in US Patents 2,690,401, US 2,690,402, US 2,762,723,
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US 2 935 425, US 2 929 742, et US 3 338 726. D'autres compositions usuelles pour déposer du nickel et de ses alliages sont exposées dans la 35ème édition annuelle de Metal Finish Guidebook for 1967, Metal and plastics publications Ine,. Westwood, N.J. pages 483-486. Chacune des publications précédentes est incluse ici en reférence. US 2,935,425, US 2,929,742, and US 3,338,726. Other common compositions for depositing nickel and its alloys are discussed in the 35th annual edition of Metal Finish Guidebook for 1967, Metal and plastics publications Ine ,. Westwood, N.J. pages 483-486. Each of the previous publications is included here for reference.
En général les solutions de déposition de nickel autocatalytique comprennent au moins quatre ingrédients dissous dans un solvant, typiquement de l'eau. Ce sont une source d'ions nickel, un agent réducteur tel qu'un hypophosphite ou un amine borane, un ajusteur pH acide ou hydroxyde pour fournir le pH désiré et un agent de complexion pour avoir suffisamment d'ions métalliques afin d'empêcher leur précipitation en solution. Un grand nombre d'agents de complexion possibles pour des solutions de nickel autocatalytique sont décrits dans les publications mentionnees plus haut. Il est connu par l'homme du métier que le nickel, ou autre metal à appliquer, est généralement sous la forme d'un alliage avec les autres matériaux présents dans le bain. Ainsi, si de l'hypophosphite est employee comme agent réducteur, le dépôt contiendra du nickel et du phosphore. De manière similaire, si un amine borane est utilisé, le dépôt contiendra du nickel et du borane. Ainsi, l'emploi du terme nickel signifie aussi les autres éléments normalement de-posés avec lui. In general, the autocatalytic nickel deposition solutions comprise at least four ingredients dissolved in a solvent, typically water. They are a source of nickel ions, a reducing agent such as a hypophosphite or a borane amine, an acid or hydroxide pH adjuster to provide the desired pH and a complexing agent to have enough metal ions to prevent their precipitation in solution. A large number of possible complexing agents for autocatalytic nickel solutions are described in the publications mentioned above. It is known to those skilled in the art that nickel, or other metal to be applied, is generally in the form of an alloy with the other materials present in the bath. Thus, if hypophosphite is used as a reducing agent, the deposit will contain nickel and phosphorus. Similarly, if a borane amine is used, the deposit will contain nickel and borane. Thus, the use of the term nickel also signifies the other elements normally deposited with it.
L'ion nickel peut être fourni par chaque sel solu-ble, tel qu'un sulfate de nickel, un chlorure de nickel, un acétate de nickel et leurs mélanges. La concentration du nickel en solution peut varier largement et est d'environ 0,1 a 100 g/l, et de préférence environ 2 à 50 g/l, par exemple de 2 à 10 g/l. The nickel ion can be provided by each soluble salt, such as a nickel sulphate, a nickel chloride, a nickel acetate and their mixtures. The concentration of nickel in solution can vary widely and is from about 0.1 to 100 g / l, and preferably about 2 to 50 g / l, for example from 2 to 10 g / l.
L'agent réducteur, spécialement pour les disques mémoires, est généralement l'ion hypophosphite fourni au bain par toute source convenable telle que l'hypophosphite de sodium, de potassium, d'ammonium, et de nickel. D'autres agents réducteurs tels que l'amine borane, les hydrures de bore et l'hydrazine peuvent être utilisés. La concentration de l'agent réducteur est généralement en excès de la quantité suffisante pour réduire le nickel dans le bain. The reducing agent, especially for memory disks, is generally the hypophosphite ion supplied to the bath by any suitable source such as the hypophosphite of sodium, potassium, ammonium, and nickel. Other reducing agents such as the borane amine, boron hydrides and hydrazine can be used. The concentration of the reducing agent is generally in excess of the amount sufficient to reduce the nickel in the bath.
Les bains peuvent être acides, neutres ou alcalins et un ajusteur de pH acide ou alcalin peut être choisi parmi une grande gamme de matériaux, tels que l'hydroxyde d'ammonium, l'hydroxyde de sodium, l'acide chlorhydrique et autres. Le pH du bain peut être dans la gamme de 5 à 12, les bains acides étant préférés. Une gamme de pH de 4 à 5, par exemple de 4,3 à 4,6 est préférable pour le bain contenant du cadmium employé pour deposer le revêtement sur la couche zinguée. Une gamme de 4 à 5, par exemple de 4,3 à 4,6 est aussi préférée pour ie bain employé pour déposer la couche finale de nickel lorsque le bain contenant du cadmium est employé pour fournir uniquement un mince revêtement de contact. The baths can be acidic, neutral or alkaline and an acidic or alkaline pH adjuster can be selected from a wide range of materials, such as ammonium hydroxide, sodium hydroxide, hydrochloric acid and others. The pH of the bath can be in the range of 5 to 12, with acid baths being preferred. A pH range from 4 to 5, for example from 4.3 to 4.6 is preferable for the cadmium-containing bath used to deposit the coating on the zinc-plated layer. A range of 4 to 5, for example 4.3 to 4.6 is also preferred for the bath used to deposit the final layer of nickel when the cadmium-containing bath is used to provide only a thin contact coating.
L'agent de complexion peut être choisi parmi une grande variété de matériaux tels que l'acide lactique, l'acide malique et ceux contenant des anions, tels que l'acétate, le citrate, le glycollate, le pyrophosphate et autres, des mélanges d'entre eux étant utilisables. Les concentrations pour l'agent de complexion basées sur les anions peuvent varier largement, par exemple, environ 1 à 300 g/l, de préférence environ 5 à 50 g/l. The complexing agent can be chosen from a wide variety of materials such as lactic acid, malic acid and those containing anions, such as acetate, citrate, glycollate, pyrophosphate and the like, mixtures of them being usable. The concentrations for the complexing agent based on the anions can vary widely, for example, about 1 to 300 g / l, preferably about 5 to 50 g / l.
Les bains de revêtement de nickel autocatalytique peuvent aussi contenir d'autres ingrédients connus de la technique, tels que des agents d'amortissement, des stabilisateurs de bain, des acti-vateurs, des agents de blanchiment, etc. Des stabilisateurs tels que le plomb, l'antimoine, le mercure, l'étain et des mélanges d'oxydes tels que l'iodate peuvent être employés. The autocatalytic nickel coating baths may also contain other ingredients known in the art, such as damping agents, bath stabilizers, activators, bleaches, etc. Stabilizers such as lead, antimony, mercury, tin and mixtures of oxides such as iodate can be used.
Un bain utilisable peut être formé en dissolvant les ingrédients dans de l'eau et en ajustant le pH à la valeur désirée. A usable bath can be formed by dissolving the ingredients in water and adjusting the pH to the desired value.
La pièce d'aluminium revêtue de zinc peut être revêtue par le bain de nickel-cadmium autocatalytique jusqu'à l'épaisseur finale désiree. De préférence, la pièce est immergée dans le bain pour appliquer un mince revêtement de nickel prévu pour fournir une base utilisable pour des dépôts épais, extrêmement lisses, de la couche finale de nickel, par un bain de nickel autocatalytique différent. Les épaisseurs peuvent atteindre environ 0,1 mil (2,5 um) ou plus, des The zinc coated aluminum part can be coated with the autocatalytic nickel-cadmium bath to the desired final thickness. Preferably, the part is immersed in the bath to apply a thin coating of nickel intended to provide a usable base for thick, extremely smooth deposits, of the final layer of nickel, by a different autocatalytic nickel bath. Thicknesses can reach about 0.1 mil (2.5 µm) or more,
épaisseurs de 0,005 à 0,08 mils (0,125 à 2 um), par exemple de 0,01 à 0,05 mils (0,25 à 1,25 um) étant préférées. Une durée d'immersion de 15 secondes à 15 minutes fournit généralement le revêtement désiré, dépendant des paramètres du bain. Une gamme de températures d'environ 25°C à l'é-bullition, par exemple 100°C, peut être employée, une gamme de 30° à 95°C étant préférée. thicknesses of 0.005 to 0.08 mils (0.125 to 2 µm), for example 0.01 to 0.05 mils (0.25 to 1.25 µm) being preferred. A soak time of 15 seconds to 15 minutes generally provides the desired coating, depending on the parameters of the bath. A temperature range of about 25 ° C at boiling, for example 100 ° C, can be employed, a range of 30 ° to 95 ° C being preferred.
La prochaine étape du procédé préférentiel est de terminer le revêtement de nickel selon l'épaisseur désirée et de lui donner les caractéristiques physiques par immersion de la pièce revêtue de nickel dans un autre bain de nickel autocatalytique qui est maintenu dans une gamme de température de 30° à 100°C, soit l'ébullition, et de préférence entre 80° et 95°C. Une épaisseur supérieure à 5 mils (125 um) ou plus peut être employée, avec une gamme d'environ 0,1 à 2 mils (2,5 à 50 ,um) employée dans la plupart des applications. Lorsque ce procédé de bain de contact est employé, il est préférable de ne pas rincer le substrat revêtu de la couche de contact avant de l'immerger dans le prochain bain de revêtement (final). The next step in the preferred process is to finish the nickel coating according to the desired thickness and to give it the physical characteristics by immersing the nickel-coated part in another autocatalytic nickel bath which is maintained in a temperature range of 30 ° at 100 ° C, ie boiling, and preferably between 80 ° and 95 ° C. A thickness greater than 5 mils (125 µm) or more can be used, with a range of about 0.1 to 2 mils (2.5 to 50 µm) used in most applications. When this contact bath method is used, it is preferable not to rinse the substrate coated with the contact layer before immersing it in the next (final) coating bath.
Les ions cadmium peuvent être fournis en employant n'importe quelle source de cadmium solu-ble, telle que du sulfate de cadmium. Il est important de contrôler la concentration de cadmium afin d'obtenir le revêtement extrêmement lisse de l'invention, et une concentration effective d'environ 0,1 à 1 mg/l, de préférence 0,3 à 0,8, et de manière plus préférentielle de 0,5 à 0,7 mg/l, peut être employée. Des quantités aussi élevées que 2 ou 3 mg/l ou plus peuvent être employées pour certaines applications ne nécessitant pas une surface aussi lisse que pour des disques mémoires. Cadmium ions can be supplied using any source of soluble cadmium, such as cadmium sulfate. It is important to control the concentration of cadmium in order to obtain the extremely smooth coating of the invention, and an effective concentration of approximately 0.1 to 1 mg / l, preferably 0.3 to 0.8, and to more preferably from 0.5 to 0.7 mg / l, can be used. Amounts as high as 2 or 3 mg / l or more can be used for certain applications that do not require as smooth a surface as for memory discs.
L'emploi de cadmium dans les bains de nickel autocatalytique est décrit dans le brevet US 2 929 742. The use of cadmium in autocatalytic nickel baths is described in US Patent 2,929,742.
Le cadmium est décrit comme agissant sur le Cadmium is described as acting on the
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potentiel hydrogène et est bénéfique pour améliorer l'éclat du revêtement. Des quantités de plus de 100 mg/l de chlorure de cadmium sont décrites. hydrogen potential and is beneficial for improving the shine of the coating. Amounts of more than 100 mg / l of cadmium chloride are described.
Il est connu de l'homme du métier que la quantité de revêtement peut etre influencée par divers facteurs comprenant le pH de la solution de revete-ment, la concentration de réducteur, la température du bain, la concentration de nickel soluble, le rapport entre le volume du bain et la surface revetue, la présence de sels de fluorure solubles (activa-teurs) et la présence d'agent mouillant et/ou l'agitation, et que les paramètres ci-dessus sont seulement indiqués pour donner une ligne générale pour appliquer l'invention, l'invention résidant dans l'emploi d'un bain de revêtement autocatalytique contenant du cadmium, comme décrit précédemment, pour fournir un revêtement lisse amélioré sur un substrat d'aluminium zingue. It is known to those skilled in the art that the amount of coating can be influenced by various factors including the pH of the coating solution, the concentration of reducing agent, the temperature of the bath, the concentration of soluble nickel, the ratio between the volume of the bath and the surface coated, the presence of soluble fluoride salts (activators) and the presence of wetting agent and / or stirring, and that the above parameters are only indicated to give a general line to apply the invention, the invention residing in the use of an autocatalytic coating bath containing cadmium, as described above, to provide an improved smooth coating on a zinc-coated aluminum substrate.
La composition et le procédé selon la presente invention sont maintenant plus complètement expliqués en suivant des exemples spécifiques qui sont illustratifs et non limitatifs, et dans lesquels toutes les quantités et pourcentages sont en poids et les températures en degres centigrade si pas indiqué différemment. The composition and process according to the present invention are now more fully explained by following specific examples which are illustrative and not limiting, and in which all the quantities and percentages are by weight and the temperatures in centigrade degrees if not indicated differently.
Dans le premier exemple, des disques d'alliage d'aluminium GZ-46 ont un double zingage et sont revêtus de nickel autocatalytique par le procédé suivant (un rinçage a l'eau froide suivant chacune des étapes): In the first example, aluminum alloy discs GZ-46 have a double zinc coating and are coated with autocatalytic nickel by the following process (rinsing with cold water according to each of the steps):
1. immersion dans de I'ENBOND NS-35 durant 3 minutes à 60°C; 1. immersion in ENBOND NS-35 for 3 minutes at 60 ° C;
2. immersion dans de l'ACTANE E-10 durant 1 minute à 60°C; 2. immersion in ACTANE E-10 for 1 minute at 60 ° C;
3. immersion dans du HNO3 à 50% en volume durant 1 minute à température ambiante; 3. immersion in HNO3 at 50% by volume for 1 minute at room temperature;
4. immersion dans de l'ALUMON EN durant 35 secondes à température ambiante; 4. immersion in ALUMON EN for 35 seconds at room temperature;
5. immersion dans du HNO3 à 50% en volume durant 1 minute à température ambiante; 5. immersion in HNO3 at 50% by volume for 1 minute at room temperature;
6. immersion dans de l'ALUMON EN durant 16 secondes à température ambiante; 6. immersion in ALUMON EN for 16 seconds at room temperature;
7. immersion dans de l'ENPLATE ADP-300 durant 1 heure à 84-87°C (pH 4,5 + 0,1). 7. immersion in ENPLATE ADP-300 for 1 hour at 84-87 ° C (pH 4.5 + 0.1).
L'ENPLATE ADP-300 est un bain de base de nickel autocatalytique acide (pH 4,6) contenant en g/l de Phexahydrate de sulfate de nickel (26), de i'hydrophosphite de sodium (20), du lactate de sodium (60%) (71), de l'acide malique (11,8), de l'hydroxyde de sodium (4,6), de l'iodate de potassium (0,015), du nitrate de plomb (0,0003) et un sufrac-tant anionique (0,02). The ENPLATE ADP-300 is an acidic autocatalytic nickel base bath (pH 4.6) containing in g / l nickel sulphate hexahydrate (26), sodium hydrophosphite (20), sodium lactate (60%) (71), malic acid (11.8), sodium hydroxide (4.6), potassium iodate (0.015), lead nitrate (0.0003) and an anionic subframe (0.02).
La fig. 1A montre la surface de nickel résultant de l'emploi du procédé conventionnel de double zingage ci-dessus. Lorsque le même procédé était employé, excepté que des ions ferriques (comme chlorure ferrique) étaient ajoutés au HNO3 à l'étape 5, selon une quantité de 0,5 g/l de Fe+++, une surface de nickel remarquablement plus lisse a été obtenue, comme montré à la fig. 1 B. Fig. 1A shows the surface area of nickel resulting from the use of the conventional double galvanizing process above. When the same process was used, except that ferric ions (such as ferric chloride) were added to HNO3 in step 5, in an amount of 0.5 g / l Fe +++, a remarkably smoother nickel surface was obtained , as shown in fig. 1 B.
Pour le deuxième exemple, le procédé du premier exemple a été essentiellement répété sur des disques d'alliage d'aluminium 5586 comme suit: For the second example, the process of the first example was essentially repeated on 5586 aluminum alloy discs as follows:
1. immersion dans de I'ENBOND NS-35 durant 5 minutes à 63°C; 1. immersion in ENBOND NS-35 for 5 minutes at 63 ° C;
2. immersion dans de l'ACTANE E-10 durant 2 minutes à 63°C; 2. immersion in ACTANE E-10 for 2 minutes at 63 ° C;
3. immersion dans du HNO3 à 50% en volume durant 1 minute à température ambiante; 3. immersion in HNO3 at 50% by volume for 1 minute at room temperature;
4. immersion dans de l'ALUMON EN durant 45 secondes 4. immersion in ALUMON EN for 45 seconds
à température ambiante; at room temperature;
5. immersion dans du HNO3 à 50% en volume durant 30 secondes a temperature ambiante; 5. immersion in HNO3 at 50% by volume for 30 seconds at room temperature;
6. immersion dans de l'ALUMON EN durant 15 secondes à température ambiante; 6. immersion in ALUMON EN for 15 seconds at room temperature;
7. immersion dans de l'ENPLATE ADP-300 durant 2 heures a 84-87°C (pH 4,5 + 0,1). 7. immersion in ENPLATE ADP-300 for 2 hours at 84-87 ° C (pH 4.5 + 0.1).
La fig. 2A montre la surface de nickel résultant du procédé de double zingage conventionnel cides-sus. Lorsque le même procède était employe, excepté que des ions ferriques etaient ajoutes au HNO3 a l'étape 5, selon une quantité de 0,5 g/l, une surface de nickel remarquablement plus lisse a été obtenue comme montré à la fig. 2B. Fig. 2A shows the nickel surface resulting from the conventional double-zinc coating process above. When the same procedure was used, except that ferric ions were added to HNO3 in step 5, in an amount of 0.5 g / l, a remarkably smoother nickel surface was obtained as shown in fig. 2B.
Pour le troisième exemple, le procédé du premier exemple (étapes 1 à 4) a été employé pour préparer plusieurs disques d'alliage d'aluminium CZ-46 zingués. For the third example, the method of the first example (steps 1 to 4) was used to prepare several zinc-plated CZ-46 aluminum alloy discs.
Les disques ont été choisis aléatoirement et une surface totale de 40 ft2 (3,7 m2) a été dénudée à température ambiante pour chaque bain de HNO3 essayé. Le HNO3 de référence était de 50% en volume et a été comparé avec le HNO3 de l'invention qui était de 50% en volume et contenait 0,50 g/l d'ions ferriques (fournis par le chlorure ferrique). The disks were chosen randomly and a total area of 40 ft2 (3.7 m2) was stripped at room temperature for each HNO3 bath tested. The reference HNO3 was 50% by volume and was compared with the HNO3 of the invention which was 50% by volume and contained 0.50 g / l of ferric ions (supplied by ferric chloride).
La fig. 3 montre la quantité de revêtement de zinc retiré par ft2 (0,0929 m2) du disque nu et les résultats montrent clairement que le HNO3 contenant des ions ferriques retire davantage de revêtement de zinc qu'une solution conventionnelle de HNO3. Ceci est important puisque moins de zinc est introduit dans la solution de revêtement. Fig. 3 shows the amount of zinc coating removed per ft2 (0.0929 m2) from the bare disc and the results clearly show that HNO3 containing ferric ions removes more zinc coating than a conventional HNO3 solution. This is important since less zinc is introduced into the coating solution.
Le quatrième exemple démontre que moins de zinc est déposé sur le substrat à revêtir de metal lorsqu'on emploie la méthode de double zingage de l'in vention, comparée au procédé de double zingage conventionnel. The fourth example demonstrates that less zinc is deposited on the substrate to be coated with metal when the double zinc plating method of the invention is used, compared with the conventional double zinc plating method.
Des disques en alliage d'aluminium CZ-46 ont été traités en employant les étapes 1 à 4 du procédé selon ie premier exemple. Un groupe de disques a été choisi aléatoirement et a été immergé dans une solution de HNO3 conventionnelle (à 50% en volume) durant 1 minute à température ambiante. L'autre groupe a été immergé dans une solution à 50% en volume de HNO3 contenant 0,5 g/l d'ions ferriques (fournis par du chlorure ferrique) pendant la même durée et à la même température. Les disques ont été ensuite immergés dans un second bain de zingage (comme pour l'étape 6 du premier exemple) pour soit 10, 20, 30 40, 50 ou 60 secondes à température ambiante. Les disques zingués ont été ensuite dénudés dans du HNO3 à 50% en volume et la quantité de zinc déposee sur le disque déterminée par spectrophotométrie par absorption atomique. Aluminum alloy discs CZ-46 were treated using steps 1 to 4 of the method according to the first example. A group of discs was chosen randomly and was immersed in a conventional HNO3 solution (at 50% by volume) for 1 minute at room temperature. The other group was immersed in a 50% by volume solution of HNO3 containing 0.5 g / l of ferric ions (supplied by ferric chloride) for the same duration and at the same temperature. The discs were then immersed in a second zinc plating bath (as in step 6 of the first example) for either 10, 20, 30 40, 50 or 60 seconds at room temperature. The galvanized discs were then stripped in HNO3 at 50% by volume and the quantity of zinc deposited on the disc determined by atomic absorption spectrophotometry.
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La fig. 4 montre que moins de zinc était déposé sur les disques lorsqu'on utilisait la méthode selon l'invention comparativement à la méthode de double zingage conventionnelle. Ceci est important puisqu'il y a moins de défauts de surface et en conséquence un revêtement plus mince mais plus dense de zinc est obtenu. Le fer agit apparemment comme inhibiteur, retardant et contrôlant ainsi la dissolution de l'aluminium par le zinc. De plus, les dépôts plus minces de zinc ne contaminent pas les bains de nickel autocatalytique aussi rapidement. Fig. 4 shows that less zinc was deposited on the discs when the method according to the invention was used compared to the conventional double zincing method. This is important since there are fewer surface defects and therefore a thinner but denser coating of zinc is obtained. Iron apparently acts as an inhibitor, thus delaying and controlling the dissolution of aluminum by zinc. In addition, the thinner zinc deposits do not contaminate the autocatalytic nickel baths as quickly.
Pour le cinquième exemple, des disques d'alliage d'aluminium 5586 ont été revêtus comparativement en employant le procédé du premier exemple, sur une épaisseur d'environ 0,40 mils (10 um). Tous les essais ont été menés avec les mêmes conditions de revêtement de 84°C, pH 4,6 une charge de travail de 0,31 ft2/gal.(0,076 cm"1), un filtrage continu, une durée de revêtement de 2 heures. Le nickel, le pH et l'hypophosphite de sodium étaient continuellement renouvelés durant les 2 heures de durée de revêtement par une commande automatique. For the fifth example, 5586 aluminum alloy discs were comparatively coated using the method of the first example, to a thickness of about 0.40 mils (10 µm). All tests were conducted with the same coating conditions of 84 ° C, pH 4.6 a workload of 0.31 ft2 / gal. (0.076 cm "1), continuous filtering, a coating time of 2 The nickel, pH and sodium hypophosphite were continuously renewed during the 2 hours of coating time by an automatic control.
La fig. 5A represente la surface de nickel résultant de l'emploi du procede conventionnel ci-dessus de zingage et de recouvrement. Fig. 5A represents the nickel surface resulting from the use of the above conventional process of zinc plating and covering.
La fig. 5B représente la surface de nickel résultant de l'emploi du procédé ci-dessus, à l'exception que 0,5 g/l d'ions ferriques (comme chlorure ferrique) ont été ajoutés à l'acide nitrique à i'etape 5. Fig. 5B represents the area of nickel resulting from the use of the above method, except that 0.5 g / l of ferric ions (such as ferric chloride) were added to the nitric acid in step 5 .
La fig. 5C représente la surface de nickel résultant de l'emploi du procédé ci-dessus, a l'exception que 0,75 mg/l de cadmium ont été ajoutés au bain de nickel avant le revêtement sans être renouvelés pendant les 2 heures de durée de revêtement. Fig. 5C represents the area of nickel resulting from the use of the above process, with the exception that 0.75 mg / l of cadmium was added to the nickel bath before coating without being renewed for the 2 hours of duration of coating.
La fig. 5D représente la surface de nickel résultant de l'emploi du procédé ci-dessus, à l'exception que 0,5 g/l d'ions ferriques (comme chlorure ferrique) ont été ajoutes à l'acide nitrique à I'etape 5 et que 0,75 mg/l de cadmium ont ete ajoutes au bain de nickel sans être renouvelés pendant les 2 heures de durée de revêtement. Fig. 5D represents the surface area of nickel resulting from the use of the above process, except that 0.5 g / l of ferric ions (such as ferric chloride) were added to the nitric acid in step 5 and that 0.75 mg / l of cadmium was added to the nickel bath without being renewed during the 2 hours of coating time.
Comme on le voit clairement sur les figures, le procède conventionnel produit une surface rugueuse avec beaucoup de nodules. Les fig. 5B et 5C montrent les effets bénefiques de l'emploi respectivement des ions ferriques et du cadmium, et la fig. 5D montre la surface extrêmement lisse obtenue par l'emploi de la methode preferentielle selon l'invention. As can be clearly seen in the figures, the conventional procedure produces a rough surface with many nodules. Figs. 5B and 5C show the beneficial effects of the use of ferric ions and cadmium respectively, and FIG. 5D shows the extremely smooth surface obtained by using the preferential method according to the invention.
Il est évident que plusieurs changements et modifications de plusieurs des particularités décrites plus haut peuvent être apportes sans sortir de l'esprit et de l'envergure de l'invention. Il est aussi évident que la description précédente est plutôt une illustration qu'une limitation de l'invention. It is obvious that several changes and modifications to several of the features described above can be made without departing from the spirit and scope of the invention. It is also obvious that the foregoing description is more an illustration than a limitation of the invention.
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