DE1289381B

DE1289381B - Verfahren zum chemischen Polieren von Kupfer und Kupferlegierungen

Info

Publication number: DE1289381B
Application number: DEN25440A
Authority: DE
Inventors: Lacal Rodolphe
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1963-09-02
Filing date: 1964-08-31
Publication date: 1969-02-13
Also published as: FR1375201A; CH461918A; BE652530A; OA01050A; US3345225A; GB1062103A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum chemi- die absorbierte Schicht ändert, ist ein wichtiges

sehen Polieren von aus Kupfer oder Kupferlegierun- ; : Merkmal., des Verfahrens nach der. Erfindung. Es

gen bestehenden Oberflächen von Gegenständen. zeigt sich, daß,· wenn man unmittelbar vom ersten

Es ist aus verschiedenen Gründen häufig erforder- zum dritten Bad' befördert, die Oberfläche des lieh, Kupfergegenstände zu polieren. Man kann z. B. 5 Kupfers matt und ungeeignet für einen späteren

beabsichtigen, das Aussehen möglichst glänzend und Metallüberzug ist.

dauerhaft zu machen. Das Polieren kann auch eine Die im zweiten Bad gebildete braune Oxydschicht

Vorbereitung für eine spätere Bearbeitung sein, z. B. ist stabil und wird durch einen Aufenthalt in Luft

für eine Lötbearbeitung oder eine Ablagerung eines nicht geändert.

anderen Metalls auf dem Kupfer; in diesem Fall io Das Verfahren nach der Erfindung beseitigt also kann man an Hand des durch die Polierung hervor- den obenerwähnten Nachteil und hat folgende Vorgerufenen Aussehens die Qualität der Polierung, die teile: Das Kupfer braucht nicht mehr gebeizt zu für eine gute Lötung oder zum Erhalten einer Ab- werden, vorausgesetzt, daß die Oberflächenoxydation lagerung, der gewünschten Qualität erforderlich ist, nicht übermäßig groß ist; wenn die Fettmenge bebeurteilen. Tatsächlicht ist es bekannt, daß das Aus- 15 deutend ist, muß man das Kupfer entfetten, aber sehen von mit einer Ablagerung bedeckten Gegen- Fingerabdrücke stören z.B. nicht; man arbeitet dauständen, die Leichtigkeit der Lötung und die Korro- ernd bei der Umgebungstemperatur; das Bad ist gesionswiderstandsfähigkeit von dem Oberflächen- nügend haltbar, und nach der Oxydation können die zustand des Metalls der Basis abhängig sind. Gegenstände konserviert werden, ohne daß die

Es sind Reinigungs- und Entzunderungslösungen 2° darunterliegende Oberfläche geändert wird,
für Kupfer und Kupferlegierungen bekannt, die eine Darum kann die oxydierte Schicht nur unmittelbar Säure, ein Oxydationsmittel und ein Glanzmittel vor dem Metallniederschlag entfernt werden, gegebeenthalten. Als Glanzmittel sind Essigsäure, Seignette- nenfalls auf kontinuierliche Weise, d. h. in Reihensalz, Zitronensäure und Glykolsäure beschrieben. herstellung. Dies ist ein großer Vorteil, denn die Ferner ist bekannt, daß eine Kupferoberfläche durch 25 einfache Berührung der Kupfergegenstände mit der eine wäßrige Lösung, die Salzsäure und ein Oxyda- Luft ist ausreichend, um ihre Oberfläche zu oxytionsmittel enthält, gebeizt werden kann. dieren und den Metallniederschlägen eine schlechte

Ein Nachteil dieser Vorbehandlungen besteht Qualität zu geben, z. B. wenig anhaftend oder schwer

darin, daß man die nachfolgende Bearbeitung, wie lötbar zu sein.

die galvanische Ablagerung eines anderen Metalls, 3° Die erhaltenen Gegenstände sind besonders glän-

unverzüglich ausführen muß, wenn man den Glanz zend; auf ihrer Oberfläche kann ausgezeichnet ge-

der Kupferoberfläche beibehalten will. In der Praxis, lötet werden, und es kann eine ausgezeichnete

d. h. in großen Industrieanlagen, bedeutet dies näm- Qualität der Metallniederschläge erhalten werden,

lieh eine erhebliche -Behinderung. In der Regel wird insbesondere von solchen, die durch Verdrängung

es sogar unmöglich sein, die Polierung und die weite- 35 oder Reduktion erhalten worden sind und die sehr

ren Bearbeitungen aneinander anzuschließen. empfindlich für die Oberflächenzustände sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum chemischen Der Glanz solcher Gegenstände ist besonders

Polieren von aus Kupfer oder Kupferlegierungen haltbar.

bestehenden Oberflächen von Gegenständen, bei dem Ein anderer Vorteil ist, daß man die Reaktionsdie Gegenstände in eine Salzsäure, Wasserstoff- 40 geschwindigkeit je nachdem zu polierenden Gegenperoxyd und Glycerin oder Äthylendiamintetraessig- stand ändern kann, wie im nachstehenden Ausfühsäure enthaltende Lösung getaucht werden, ist da- rungsbeispiel beschrieben ist.
durch gekennzeichnet, daß die Gegenstände hierauf- Man erhält eine besonders glänzende Kupferoberfolgend so lange in einer Lösung von Wasserstoff- fläche, wenn man das Metall nacheinander in folsuperoxyd untergetaucht gehalten werden, daß ein 45 gende Lösungen eintaucht:
Oxydfilm auf deren Oberfläche gebildet wird, der „ ,
die Oberfläche haltbar in Luft macht, und daß die ^{trstes Bad}
Gegenstände hiernach entweder unmittelbar oder 200 ml 6n-Salzsäure (HCl)
nach Verlauf von Zeit in eine Lösung von Salpeter- 100 ml 33,3gewichtsprozentiges Wasserstoffsäure eingetaucht werden. 50 peroxyd (H₂O₂)

Man arbeitet bei der Umgebungstemperatur. 50 ml Glycerin

Was das erste Bad betrifft, so ist es sehr wahr- /qjj (OH) CH(OH) CHOH)

scheinlich, daß seine glättende Wirkung auf dem ²

bevorzugten Angriff auf die am meisten vorspringen- Zweites Bad

den Punkte beruht, wo die Zersetzung von Wasser- 55 33,3gewichtsprozentiges Wasserstoffperoxyd

stoffperoxyd am leichtesten vor sich geht. (HO)

Andererseits hat Glycerin dank der Viskosität, die ^ ^{2 2}

die Hydroxylgruppen ihm geben, zwei Effekte: Es Drittes Bad

verzögert die Reaktionsgeschwindigkeit des Angriffs _Q25 _bis ₀₅ ^Salpetersäure (HNO,)

und bildet auf den zu polierenden Elementen eme 60 ^3/

Schutzschicht, durch die die Beförderung vom ersten Die zu polierenden Elemente werden 30 bis 45 Se-

zum zweiten Bad weniger schnell durchgeführt werden künden im ersten Bad behandelt und darauf schnell

kann, ohne daß eine Einwirkung der Luft zu befürch- in das zweite Bad getaucht, bis man eine braune

ten ist. vergoldete Farbe erhält, die möglichst gleichmäßig

Im zweiten Bad erzeugt man eine Oxydation des 65 ist. Darauf werden diese Elemente in das dritte Bad

im ersten Bad auf dem Kupfer gebildeten Films getaucht, bis die Polierung erscheint,

derart, daß dieser Film im dritten Bad löslich ist. Es ist zweckmäßig, dem ersten Bad einen Stabili-

Diese Oxydationsbehandlung im zweiten Bad, die sator für Wasserstoffperoxyd hinzuzufügen, wodurch

seine Beständigkeit vergrößert wird; eine große Anzahl von Stabilisatoren dieses Typs sind bekannt: Weinsäure, Essigsäure usw. und unter anderem Glycerin, das bereits aus einem anderen Grund im Bad verwendet wurde. Es wird bemerkt, daß diese hemmende Wirkung des Glycerins auf die Zersetzung von Wasserstoffperoxyd im Chlorwasserstoffmedium in Anwesenheit von kleinen Mengen Natriumchlorid noch ausgeprägter ist.

Es wurde bereits bemerkt, daß die Änderung der Schicht bei Berührung mit der Luft eine gute Polierung verhütet. Darum muß die Beförderung vom ersten zum zweiten Bad sehr schnell sein. Die Anwesenheit von Glycerin hat auch in diesem Fall eine günstige Wirkung, denn durch Herabsetzen der Diffusionsgeschwindigkeit wird das Gleichgewicht der Schicht, die wegen des oxydierenden Mediums aus unstabilem Kupferoxychlorid gebildet werden muß, eingefroren.

Durch Änderung der Konzentrationen von Salz- ao säure, Glycerin und Wasserstoffperoxyd in bestimmten Bereichen sowie der Aufenthaltsdauer im ersten Bad kann das gleiche Ergebnis mit einer verschiedenen Reaktionsgeschwindigkeit erhalten werden. Man kann also leicht eine dünne Kupferschicht polie- as ren (die im wesentlichen auf elektrolytischem Wege auf ein anderes Metall niedergeschlagen ist), ohne ihre völlige Auflösung befürchten zu müssen, was bei den obenerwähnten Konzentrationen der Fall ist.

Eine interessante Abart läßt sich mit folgender Zusammensetzung des ersten Bades durchführen:

200 ml 6n-HCl

100 ml 33,3gewichtsprozentiges H₂O₂

Das Volumen wird mit einer Lösung von 10 g/l E.D.T.A. (Äthylendiamintetraessigsäure) auf 600 ml gebracht.

Der Vorteil von E.D.T.A. ist, daß es während der Reaktion mit dem Kupfer einen Komplex bildet und auf diese Weise die Zersetzung von Wasserstoffperoxyd durch Kupferionen verhütet, was die Stabilität des Bades erhöht.

Außerdem hat man durch Zusatz von anderen Säuren (Salpetersäure, Orthophosphorsäure) zum ersten Bad gute Ergebnisse erhalten, die für bestimmte Kupferlegierungen interessant sein können. Diese Säuren können die anderen Komponenten der Legierung angreifen.

Tatsächlich kann das erste Bad je nach der Art des zu behandelnden Kupfers derart geändert werden (dünne Schichten, Erhitzung usw.), daß man das Gemisch an die Dicketoleranz des zu behandelnden Kupfers anpaßt und die Endpolierung trotzdem erfolgreich ist. Darum kann man die Konzentration der drei Komponenten, die die Lösung 1 zusammensetzen, ändern. Wenn man z. B. die Salzsäurekonzentration herabsetzt, kann die Lösung nicht nur im Fall des Kupfers, sondern auch im Fall von Mes sing eine günstige Oberfläche liefern.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum chemischen Polieren von aus Kupfer oder Kupferlegierungen bestehenden Oberflächen von Gegenständen, bei dem die Gegenstände in eine Salzsäure, Wasserstoffperoxyd und Glycerin oder Äthylendiamintetraessigsäure enthaltende Lösung getaucht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenstände hierauffolgend so lange in einer Lösung von Wasserstoffperoxyd untergetaucht gehalten werden, daß ein Oxydfilm auf deren Oberfläche gebildet wird, der die Oberfläche haltbar in Luft macht, und daß die Gegenstände hiernach entweder unmittelbar oder nach Verlauf von Zeit in eine Lösung von Salpetersäure eingetaucht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 mit einem Bad einer der zwei folgenden Lösungen:

200 ml 6 n-Salzsäure,

100 ml 33,3gewichtsprozentiges

Wasserstoffperoxyd,
50 ml Glycerin
oder

200 ml 6 n-Salzsäure,

100 ml 33,3gewichtsprozentiges

Wasserstoffperoxyd,

300 ml einer Lösung von 10 g/l Äthylendiamintetraessigsäure,

dadurch gekennzeichnet, daß als zweites Bad 33,3gewichtsprozentiges Wasserstoffperoxyd und als drittes Bad 0,25 bis 0,5 η-Salpetersäure verwendet werden.