DD208486A3 - METHOD FOR METALLIZING ALUMINUM AND ALUMINUM-SUBSTANTIAL SURFACES - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Metallisierung von Aluminium und aluminiumhalt. Oberflaechen und kann insbesondere bei der stromlosen und galvanischen Abscheidung von Metallen verwendet werden. Ziel der Erfindung ist es, haftfeste Metallschichten auf aluminiumhaltigen Oberflaechen zu erhalten. Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung eines einfachen Verfahrens zur Metallisierung von Aluminium und aluminiumhaltigen Oberflaechen, das mit wenigen Verfahrensschritten diese Oberflaeche von oxidischen Deckschichten befreit und bis zur Einbringung in ein Metallisierungsbad vor erneuter oxid- oder Hydroxidbildung schuetzt. Erfindungsgemaess werden diese Oberflaechen dadurch erzeugt, dass sie mit Loesungen organischer Saeuren, vorzugsweise mehrwertiger Hydroxy- und/oder Karbonsaeuren, in Wasser o. anderen polaren Loesungsmitteln im Temperaturintervall von Raumtemperatur bis 513K behandelt u. danach mit einer die Behandlungsloesung enthaltende Fluessigkeitsschicht in ein Metallisierungsbad eingebracht werden.The invention relates to a method for metallizing aluminum and aluminum. Surface and can be used in particular in the electroless and electrodeposition of metals. The aim of the invention is to obtain adherent metal layers on aluminum-containing surfaces. The object of the invention is the development of a simple process for the metallization of aluminum and aluminum-containing surfaces, which frees this surface of oxidic cover layers with a few process steps and protects against introduction into a metallization from renewed oxide or hydroxide formation. According to the invention, these surfaces are produced by treating them with solutions of organic acids, preferably polybasic hydroxy and / or carboxylic acids, in water or other polar solvents in the temperature range from room temperature to 513K u. then be introduced into a metallizing bath with a liquid layer containing the treatment solution.
Description
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Verfahren zur Metallisierung von Aluminium und aluminiumhaltlgen OberflächenProcess for the metallization of aluminum and aluminum-containing surfaces
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfinduno betrifft sin Verfahren zur Metallisierung von Aluminium und aluminiuHihaltigen Oberflächen und kann insbesondere bei der stromlosen und galvanischen Abscheidung von Metallen verwendet werden» Die abgeschiedenen Metallschicht ten können sowohl dekorativen eis euch funktionellen Zwecken dienen und die Abscheidung weiterer Metallschicht en ermöglichen.The invention relates to processes for the metallization of aluminum and aluminum-containing surfaces and can be used in particular in the electroless and galvanic deposition of metals. The deposited metal layers can serve both decorative purposes for functional purposes and enable the deposition of further metal layers.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Die Metallisierung von Aluminium (Al) und Alu'niniumlegierungen ist für bestimmte Anwendungszivecke einerseits unerläßlich= andererseits infolge der Stellung des Al in der eiek-irochsmischen Spannungsreihe, dem amphoteren Verhalten von Al und seinen Oxiden, seiner hohen O0-Affinitat sowie eines im Vergleich zu gebräuchlichen Metallisierungsschichten (z.Bo H±: Ag5 Cu ϋ(3(] hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten nicht unproblematisch»The metallization of aluminum (Al) and Alu'niniumlegierungen is indispensable for certain Anwendungszivecke on the one hand = due to the position of Al in the eiek-irochsmischen voltage series, the amphoteric behavior of Al and its oxides, its high O 0 -Affinitat and one in comparison to common metallization layers (eg o H ± : Ag 5 Cu ϋ ( 3 ( ) ( high thermal expansion coefficient not unproblematic »
Die bisherigen Ausführungen für die Metallisierung von Al-Werkstoffen umfassen eine Reinigung der Oberfläche durch organische Lösungsmittel, eine Behandlung in anorganischen Säuren oder Laugen (Beizen) zur Beseitigung von Oxiden oder Ls» gierungsrssϊen sowie eine Aktivierung der Oberfläche durch Aufbringen einer dünnen metallischen Schicht mittels Tauchabscheidung^ die als Grundlage für die eigentliche stromlose oder elektrolytische Abscheidung und eine nachfolgende strom-The previous explanations for the metallization of Al materials include cleaning the surface by organic solvents, treatment in inorganic acids or alkalis (pickling) to remove oxides or ligation residues and activation of the surface by applying a thin metallic layer by means of dip deposition ^ as the basis for the actual electroless or electrolytic deposition and a subsequent current
J Γ OPi J Γι η Γ: ... ί'\ O /'. Γ'1 Tt γ·""J Γ OPi J Γι η Γ: ... ί '\ O /'. Γ'1 Tt γ · ""
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lose oder elektrolytische Verstärkung dient, /WP C 23 C/219 066, DDR, 19Sl; OS 2 512 339, BRD 1975/. Diese Verfahrensweise erfordert eine unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten unzulässig hohe Anzahl an'Verfahrensschritte;n und einen durch den Aktivierungsschritt zusätzlichen. Materialsinsatz, teilweise auch von Edel- oder Oefizitrnetallen. Des weiteren wirkt sich nachteilig aus, daß die Oxidschicht, die während des Beizprozesses entfernt wurde, unmittelbar 'wieder auf der Oberfläche entsteht, wenn der zu beschichtende Gegenstand dem Beizbad entnommen und der Einwirkung von anhaftenden Säureresten mit Wasser gespült wird« Infolge der o,g, Tauchabscheidung treten Probleme bei der Haftung der Metallisierungsschichten auf* Wegen des Gebrauches von aggressiven Chemikalien zur Oberfläcbenvorbereitung (z,B, HNO_., HF u»a„) ist es erforderlich,- besondere-Maßnahmen das.Gesundheits— und Arbeitsschutzes zu treffen»Loose or electrolytic reinforcement is used, / WP C 23 C / 219 066, DDR, 19Sl; OS 2 512 339, FRG 1975 /. This procedure requires an economically unacceptably high number of process steps ; n and one additional by the activation step. Use of materials, sometimes also of precious or Oefizitrnetallen. Furthermore, it has a disadvantageous effect that the oxide layer which was removed during the pickling process immediately arises again on the surface when the object to be coated is removed from the pickling bath and the action of adhering acid residues is rinsed with water , Dip separation problems occur with the adhesion of the metallization layers * Because of the use of aggressive chemicals for surface preparation (z, B, HNO_., HF u »a") it is necessary - special measures das.Health and safety to make »
Andere Ausführungen befassen sich mit der Metallisierung von Al-Werkstoffen über eine durch anodische Behandlung gezielt aufgebrachte poröse Oxidschicht /Lashmors, D.S, Metal Finishing (1980)4,- S, 21-24; Lashmore, D*S„ Plating and Surface. Finishing (1981)4, 43-51; US-Patent 4 115.211, Sept,Other embodiments are concerned with the metallization of Al materials via a porous oxide layer selectively applied by anodic treatment / Lashmors, D.S., Metal Finishing (1980) 4, -S, 21-24; Lashmore, D * S "Plating and Surface. Finishing (1981) 4, 43-51; U.S. Patent 4,115,211, Sept.,
Dadurch soll eine gleichmäßigere Niederochlagsverteilung ermöglicht werden» Obwohl diese Verfahren gegenüber den oben beschriebenen einige Vorteile liefern, z„3, niedrigere Cheraikalienkosten, cyanidfreie Elektrolyte u.a.m,, sind sie nicht in dem Maße verbreitet, wie die vorher genannten. Der Grund dafür liegt u.a. dar±n} daß für fast jede Legierungszusaramensatzung eine modifizierte Vorbehandlung erforderlich ist, daS die für eine ausreichende Haftung erforderlichen Poren in dar Oxidschicht im R.ealfall inhomogen verteilt sind und somit zu Haftfestigkeitsprobleinen führen können„ Der Energieaufwand für den AnodisierungsprozeE ist ziemlich hoch* und infoige einer dielektrischen Zwischenschicht muß mit einer nachteiligen Beeinflussung des übergangswiderstand es Substrat/Metallisierung gerechnet werden, «as das Verfahren für bestimmte Amvendungszwecka in der Slektrotachnik/Elaktronik völlig ausschließt.This is intended to provide a more even distribution of low-density coatings. "Although these methods provide some advantages over those described above," 3, lower cost of chemicals, cyanide-free electrolytes, etc., are not as widespread as those previously mentioned. The reason for this is, inter alia, represent ± n} that a modified pre-treatment is required for almost any Legierungszusaramensatzung that required for sufficient adhesion pores are inhomogeneously distributed in the oxide layer is in R.ealfall and thus can lead to Haftfestigkeitsprobleinen "The energy required for the AnodisierungsprozeE is quite high * and infoige of a dielectric interlayer must be expected with an adverse effect on the transfer resistance of the substrate / metallization, which completely excludes the method for certain Amvendungszwecka in Slektrotachnik / Elaktronik.
Zur Ausschaltung o,g. Nachteile wäre eine direkte Metallisierung von Al-Werkstoffen ohne metallische oder dielektrische Zwischenschichten anzustreben. Von Feldstein /RCA Reviev Ouni 1970,- S, 317-329/ -wird beispielsweise ein Verfahren zur direkten stromlosen Vernicklung von Aluminium beschrieben. Dieses Verfahren bezieht sich jedoch nur auf Reinaluminium und ist auf ein Nickelbad mit Dimethylamine boran als Reduktionsmittel begrenzt.For elimination o, g. Disadvantages would be to strive for a direct metallization of Al materials without metallic or dielectric intermediate layers. Feldstein / RCA Reviev Ouni 1970, -S, 317-329 / describes, for example, a process for direct electroless nickel plating of aluminum. However, this method refers only to pure aluminum and is limited to a nickel bath with dimethylamine borane as the reducing agent.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahrensschritt reduziertes Oberflächenbehandlungsverfahren anzugeben, mit dem es gelingt, haftfeste Metallschichten auf Aluminium und aluminiumhaltigen Oberflächen zu erzeugen.The aim of the invention is to provide a method step reduced surface treatment method, which succeeds to produce adherent metal layers on aluminum and aluminum-containing surfaces.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung wird die Aufgabe zugrunde gelegt, ein Verfahren zu entwickeln, das sait wenigen Verfahrensschritten ohne Zwischenmetallschichten und ohne anodisch erzeugte Oxidschichten sowie ohne zusätzliche Aktivierung Aluminium und Alurainiumlegierungen von oxidischen Deckschichten und schwer löslichen Legierungsbestandteilen befreit und die Oberfläche bis zum Einbringen in ein Metallisierungsbad, insbesondere ein stroraloses Vernicklung sbad, vor erneuter Bedeckung mit Oxiden oder Hydroxiden weitgehend schützt« ErfindungsgeraäS wird nach diesem Verfahren die Aluminium-Oberfläche mit einer Lösung einer organischen Säure oder einetn Gemisch organischer Säuren, vorzugsweise Apfelsäure j-Malonsäure, Bernsteinsäure,- Weinsäure oder Zitronensäure ohne starken Metallabtrag bei erhöhten Temperaturen im Teraperaturintervall von Raumtemperatur bis 513 K,- insbesondere 303 - 458 K so geätzt, daß sich oxidische Deckschichten, teilweise infolge Unterätzung ablösen und eine saubere aktive Metalloberfläche entsteht, Der Ätzvorgang wird dabei erfindungsgesäß nicht durch Verdrängen der Ätzlösung mit Wasser, sondern im wesentlichen durch Senken der Temperatur verlangsamt, so daß die Reaktionsprodukte der Ätzreaktion weiterhin komplex in Lösung gehalten vierden und eineThe invention is based on the object to develop a method that sait few process steps without intermetallic layers and without anodized oxide layers and without additional activation of aluminum and Alurainiumlegierungen of oxide topcoats and sparingly soluble alloying freed and the surface to the introduction into a metallizing, in particular a stroraloses nickel plating SBAD, broadly protects against re-covering with oxides or hydroxides "ErfindungsgeraäS is by this process the aluminum surface with a solution of an organic acid or einetn mixture of organic acids, preferably malic acid j-malonic acid, succinic acid, - tartaric acid or citric acid without strong Metal removal at elevated temperatures in Teraperaturintervall from room temperature to 513 K, - in particular 303 - 458 K etched so that oxide cover layers, partly peel off as a result of undercutting and a sau bere active metal surface is obtained, the etching is not present buttocks by displacing the etching solution with water but substantially slowed by lowering the temperature so that the reaction products of the etching reaction Vierden further maintained complex in solution and a
2/ η ο f f^* w ,^ UU2 / η ο ff ^ * w, ^ UU
Hydroxidbedeckung der Oberfläche infolge Hydrolyse weitgehend verhindert wird,Hydroxide coverage of the surface due to hydrolysis is largely prevented,
Ξ rf indungsgemäß werden dia so vorbehandelten Oberflächen mit einem anhaftenden Flüssigkeitsfilm, der genügend Komplexbildner für Aluminium-Ionen enthält, direkt in das Meta.llbeschichtungs.bad eingebracht, das in vielen Fällen selbst organische Säuren als Komplexbildner enthält und gegen einen Eintrag der Ätzlösung weitgehend unempfindlich ist, Hs ist jedoch"auch möglich durch eine Obergangsspülung der' vorbehandelt en Oberflächen in einer Lösung, die Alkali- oder Ammoniumsalze der verwendeten organischen Säuren und gegebenenfalls Ammoniak enthält, den pH-Wert ^des der Oberfläche anhaftenden Flüssigkeitsfilras und des Hetallbeschichtungsbades anzugleichen. Das erfindungsgemäße Verfahren laßt sich auch vorteilhaft mit.. Lösungen von organischen Säuren in ein- oder mehrwertigen Alkoholen oder anderen nichtwäßrigen polaren 'Lösungsmitteln bzw, in Gemischen dieser Losungsmittel mit '//asser gegebenenfalls rait -überlagerung von Ultraschall durchführen. Besonders hervorzuheben ist dabei, daß es mit dem erfiridungsg.emäS/en Verfahren möglich ist, nicht nur Aluminium, sondern auch eine breite Palette unterschiedlich zusammengesetzter Legierungen ohne Modifizierung der Vorbehandlung direkt stromlos zu metallisieren,.vorzugsweise durch Aufbringen einer stromlosen Nickelschicht.According to the invention, the surfaces thus pretreated with an adherent liquid film which contains sufficient complexing agent for aluminum ions are introduced directly into the Meta.llbeschichtungs.bad which contains in many cases even organic acids as complexing agents and largely insensitive to an entry of the etching solution However, Hs is also "possible by a washdown of the pretreated surfaces in a solution containing alkali or ammonium salts of the organic acids used and optionally ammonia, to adjust the pH of the surface-adhering liquid film and the metal coating bath Process according to the invention can also be advantageously carried out with solutions of organic acids in monohydric or polyhydric alcohols or other nonaqueous polar solvents or in mixtures of these solvents with ultrasound, optionally with superposition of ultrasound It should be emphasized that it is possible with the erfiridungsg.emäS / en method, not only aluminum, but also a wide range of different composite alloys without modification of the pretreatment directly electrolessly, preferably by applying an electroless nickel layer.
Die Anwendung ist dabei nicht nur auf ein Nickelbad mit. einem bestimmten Reduktionsmittel beschränkt, sondern es ist über die Wahl des'Reduktionsmittels möglich, eine gezielte Beeinflussung von mechanisch-physikalischen und elektrischen Schichteigenschaften vorzunehmen.The application is not limited to a nickel bath. limited to a particular reducing agent, but it is possible through the choice of'educing agent to make a targeted influence of mechanical-physical and electrical layer properties.
24 U y 6-6 :024 yy 6-6: 0
Ausführungsbeispieleembodiments
Es werden Festkörper aus Aluminium oder Aluminiuralsgierungen mit Fe, Cu1 3i, Mg und Zn als LegierungsbestandteileThere are solid aluminum or aluminum alloys with Fe, Cu 1 3i, Mg and Zn as alloying ingredients
1. in einer Lösung von 1000 g Weinsäure in iOOO ml H2O '. bei 363 !< 2 min behandelt und ohne Zwischenspülung nach kurzem Abschleudern der anhaftenden Flüssigkeit in einem Dimethylaminboran enthaltenden Nickelbad nach Feldstein /RCA Review, 3une 197O1 S. 317-329/ stromlos mit 0,4,Um Nickel in 10 min beschichtet;1. in a solution of 1000 g of tartaric acid in 100 ml of H 2 O '. treated at 363 ° <2 min and without intermediate rinsing after briefly wiping off the adhering liquid in a nickel bath according to Feldstein / RCA Review, 3une 197O 1 p. 317-329 / electrolessly containing 0.4, coated with nickel in 10 min;
2. in einer Lösung von2. in a solution of
500 g Weinsäure in 50 ml H2O500 g tartaric acid in 50 ml H 2 O.
50 ml Äthanol und 900 ml Glycerol50 ml of ethanol and 900 ml of glycerol
bei 343 K 5 min behandelt, anschließend 40 s in eine Lösung von 270 g Ammoniumtartrattreated at 343 K for 5 min, then 40 s in a solution of 270 g of ammonium tartrate
300 g Ammoniaklösung 25 % in 200 ml H3O und300 g of ammonia solution 25% in 200 ml H 3 O and
80 g Äthanol bei 333 K80 g of ethanol at 333 K
und Ultraschalleinwirkung getaucht und anschließend ohne Zwischenspülung bei 368 K in 7,5 min in einem 3ad nach Epifanowa-f- W.3. u.a. /Saschita metallow 1978, S» 226-228/ bei einem pH-Wert von 9 mit einer 0,5yUm dicken Nickelschicht versehen;and ultrasound exposure and then without intermediate rinsing at 368 K in 7.5 min in a 3ad Epifanowa-f- W.3. et al / Saschita metallow 1978, S »226-228 / at a pH value of 9, provided with a 0,5μm thick nickel layer;
3· in einer Lösung aus 50 g Malonsäure--3 × in a solution of 50 g malonic acid
200 g Zitronensäure und 800 g Weinsäure in 100 ml Wasser200 g of citric acid and 800 g of tartaric acid in 100 ml of water
bei 370 K 3 min vorbehandelt und anschließend in einem Bad nach Epifanowa, L«C, bei einem pH-Wert von 4 während 5 min mit 0,4yUm Nickel beschichtet»pretreated at 370 K for 3 minutes and then coated in a bath to Epifanowa, L "C, at a pH of 4 for 5 min with 0.4y μm nickel»
Alle Nickelschichten waren auch nach mehrmaliger Verformung durch Biegen haftfest und rißfrei.All nickel layers were adherent and crack-free even after repeated deformation by bending.
Claims (2)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DD24096682A DD208486A3 (en) | 1982-06-22 | 1982-06-22 | METHOD FOR METALLIZING ALUMINUM AND ALUMINUM-SUBSTANTIAL SURFACES |
Applications Claiming Priority (1)
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DD24096682A DD208486A3 (en) | 1982-06-22 | 1982-06-22 | METHOD FOR METALLIZING ALUMINUM AND ALUMINUM-SUBSTANTIAL SURFACES |
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DD208486A3 true DD208486A3 (en) | 1984-05-02 |
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DD24096682A DD208486A3 (en) | 1982-06-22 | 1982-06-22 | METHOD FOR METALLIZING ALUMINUM AND ALUMINUM-SUBSTANTIAL SURFACES |
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DD (1) | DD208486A3 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19730372C5 (en) * | 1997-07-16 | 2007-01-18 | IVA Industrieöfen - Verfahren - Anlagen Beratungs-, Produktions- und Vertriebs GmbH | Cleaning and de-passivation of surfaces to be nitrided or nitrocarburised with light acids |
-
1982
- 1982-06-22 DD DD24096682A patent/DD208486A3/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE19730372C5 (en) * | 1997-07-16 | 2007-01-18 | IVA Industrieöfen - Verfahren - Anlagen Beratungs-, Produktions- und Vertriebs GmbH | Cleaning and de-passivation of surfaces to be nitrided or nitrocarburised with light acids |
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