DE1812040C3 - Verfahren zur chemischen Vernickelung der Oberflächen von Aluminium und Aluminiumlegierungen - Google Patents
Verfahren zur chemischen Vernickelung der Oberflächen von Aluminium und AluminiumlegierungenInfo
- Publication number
- DE1812040C3 DE1812040C3 DE19681812040 DE1812040A DE1812040C3 DE 1812040 C3 DE1812040 C3 DE 1812040C3 DE 19681812040 DE19681812040 DE 19681812040 DE 1812040 A DE1812040 A DE 1812040A DE 1812040 C3 DE1812040 C3 DE 1812040C3
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- aluminum
- nickel
- coating
- solution
- ions
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 82
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims description 47
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 47
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 12
- 238000007747 plating Methods 0.000 title claims description 12
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 36
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N HF Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- -1 hypophosphite ions Chemical class 0.000 claims description 23
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 12
- 229910001453 nickel ion Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 claims description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 3
- ODGCEQLVLXJUCC-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroborate Chemical compound F[B-](F)(F)F ODGCEQLVLXJUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- UTWSZAKRMXIKQI-UHFFFAOYSA-N nickel(2+);ditetrafluoroborate Chemical compound [Ni+2].F[B-](F)(F)F.F[B-](F)(F)F UTWSZAKRMXIKQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 41
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 38
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 description 10
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 8
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N al2o3 Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 5
- 230000003197 catalytic Effects 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N HCl Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 4
- AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N glycolic acid Chemical compound OCC(O)=O AEMRFAOFKBGASW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 4
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N tin hydride Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 4
- NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L Zinc sulfate Chemical compound [Zn+2].[O-]S([O-])(=O)=O NWONKYPBYAMBJT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 229960000583 Acetic Acid Drugs 0.000 description 2
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N Boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 2
- KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L Chromic acid Chemical compound O[Cr](O)(=O)=O KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M Potassium fluoride Chemical compound [F-].[K+] NROKBHXJSPEDAR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- UPMFZISCCZSDND-JJKGCWMISA-M Sodium gluconate Chemical compound [Na+].OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C([O-])=O UPMFZISCCZSDND-JJKGCWMISA-M 0.000 description 2
- 229940005574 Sodium gluconate Drugs 0.000 description 2
- ZGKNDXOLMOFEJH-UHFFFAOYSA-M Sodium hypophosphite Chemical compound [Na+].[O-]P=O ZGKNDXOLMOFEJH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N Thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AXZWODMDQAVCJE-UHFFFAOYSA-L Tin(II) chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Sn+2] AXZWODMDQAVCJE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive Effects 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 2
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L palladium(II) chloride Chemical compound Cl[Pd]Cl PIBWKRNGBLPSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-M phosphinate Chemical compound [O-][PH2]=O ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000176 sodium gluconate Substances 0.000 description 2
- 235000012207 sodium gluconate Nutrition 0.000 description 2
- 229910001379 sodium hypophosphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011150 stannous chloride Nutrition 0.000 description 2
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 2
- LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-N Ammonium fluoride Chemical compound [NH4+].[F-] LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000530268 Lycaena heteronea Species 0.000 description 1
- SEQVSYFEKVIYCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium hypophosphite Chemical compound [Mg+2].[O-]P=O.[O-]P=O SEQVSYFEKVIYCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- XHXUANMFYXWVNG-ADEWGFFLSA-N Menthyl acetate Chemical compound CC(C)[C@@H]1CC[C@@H](C)C[C@H]1OC(C)=O XHXUANMFYXWVNG-ADEWGFFLSA-N 0.000 description 1
- AQSJGOWTSHOLKH-UHFFFAOYSA-N Phosphite Chemical compound [O-]P([O-])[O-] AQSJGOWTSHOLKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001367079 Una Species 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating Effects 0.000 description 1
- 230000001464 adherent Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000011696 chromium(III) sulphate Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 description 1
- 230000001771 impaired Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001381 magnesium hypophosphite Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 229940099596 manganese sulfate Drugs 0.000 description 1
- 239000011702 manganese sulphate Substances 0.000 description 1
- 235000007079 manganese sulphate Nutrition 0.000 description 1
- ISPYRSDWRDQNSW-UHFFFAOYSA-L manganese(II) sulfate monohydrate Chemical compound O.[Mn+2].[O-]S([O-])(=O)=O ISPYRSDWRDQNSW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 150000002815 nickel Chemical class 0.000 description 1
- KERTUBUCQCSNJU-UHFFFAOYSA-L nickel(2+);disulfamate Chemical compound [Ni+2].NS([O-])(=O)=O.NS([O-])(=O)=O KERTUBUCQCSNJU-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 239000011698 potassium fluoride Substances 0.000 description 1
- 235000003270 potassium fluoride Nutrition 0.000 description 1
- 229910001380 potassium hypophosphite Inorganic materials 0.000 description 1
- PKHVECPJUQTFRJ-UHFFFAOYSA-N potassium;hydroxyphosphinite Chemical compound [K+].OP[O-] PKHVECPJUQTFRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003638 reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N silicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 1
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 1
- 235000019832 sodium triphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur chemischen Vernickelung Jer Oberflächen von Aluminium und
Aluminiumlegierungen.
Aluminium wird bekanntlich vielfach als Grundstoff für dekorative Zwecke verwendet Dabei wird das
Aluminium anodisch oxidiert und anschließend gefärbt oder mit einem elektrolytisch abgeschiedenen Metallüberzug
aus Chrom, Nickel, Kupfer, Messing, Silber, Zinn, Gold oder deren Modifikationen beschichtet.
Dekorative Oberzüge werden im allgemeinen durch Beschichtung mit Chrom. Silber oder Gold hergestellt.
Die Veränderung der Aluminiumoberfläche zu anderen Zwecken läßt sich ebenfalls durch elektrolytische
Beschichtung erzielen, z. B. unter Verwendung von Silber auf einer elektrischen Einrichtung zur Erhöhung
der Oberflächenleitfähigkeit, Verwendung von Messing zur Erleichterung der Haftung von Gummi auf
Aluminium, Verwendung von Kupfer, Nickel oder Zinn zum Zusammenfügen durch Weichlöten, Verwendung
von Chrom zur Verminderung von Reibung und zur Erzielung einer erhöhten Verschleißfestigkeit. Zink zum
Schutz der gefährdeten Teile gegen organische Schmiermittel und mit Zinn zur Verminderung der
Reibung bei tragenden Oberflächen. Auf Grund des geringen Gewichts von Aluminium, seiner niedrigen
Kosten, seiner Korrosionsbeständigkeit und seiner leichten Formbarkeit ist Aluminium eine ausgezeichnete
Unterlage. Aluminium läßt sich jedoch direkt nicht wirksam elektrolytisch beschichten. Chrom, Gold,
Kupfer und Zinn haften nicht fest auf dem Aluminium, sie haften jedoch fest auf einer Zwischenschicht aus
Nickel. Allerdings läßt sich Nickel auf Grund des stets vorhandenen natürlichen Oxidfüms auf der Aluminiumoberfläche
und auf Grund der metallurgischen Struktur des Aluminiums ebenfalls nicht ganz einfach elektrolytisch
auf das Aluminium aufbringen. Um zu erreichen, daß sich Aluminium für die in der Praxis durchgeführten
Verfahren zur elektrolytischen Beschichtung eignet, das Aluminium vor der Beschichtung umsiändlich
vorbehandelt werden. Eine solche Vorbehandlung ist das bekannte Zinkat- oder Zinkeintaucnverfahren, bei
dem das Aluminiumoxid durch Zink ersetzt wird. Anschließend läßt sich dann die erhaltene Oberfläche
elektrolytisch mit Nickel beschichten. Die auf diese Weise erhaltene Oberfläche kann dann auf übliche
Weise elektrolytisch mit Chrom oder anderen Metallen beschichtet werden.
An Stelle des Zinkatverfahrens wurde von Withers
und R i 11 in Metal Finishing, 56 (1958), Nr. 1, S. 53/54
und 57, ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Aluminiumoberfläche nach Entfetten zunächst mit einer
10%igen Fluorwasserstoffsäurelösung und dann nach Spülen mit einer Salzsäurelösung, die Mangansulfat
enthielt, gebeizt, anschließend gespült und dann elektrolytisch vernickelt wurde, wobei der so erhaltene
Nickelüberzug sodann noch einer besonderen Wärmebehandlung bei etwa 430 bis 5700C unterworfen wurde,
bevor er anschließend durch übliche elektrolytische Beschichtungsverfahren mit jedem gewünschten Metall
beschichtet werden konnte.
Um die umständliche Zwischenstufe des Zinkatbeschichtungsverfahrens
oder auch die zweifache Vorbehandlung mit Beizlösungen mit einer anschließenden Wärmebehandlung des erhaltenen Nickelüberzugs
auszuschalten, hat man bereits versucht, den Nickelüberzug unter Anwendung des chemischen Reduktionsoder stromlosen Vernickelungsverfahrens auf dem
Aluminium abzulagern. Bei diesem Verfahren zur stromlosen Ablagerung einer Nickelschicht wird ein
Körper mit einer katalytischen Oberfläche in eine Beschichtungslösung getaucht, die Nickelionen in
reduzierbarer Form und ein Reduktionsmittel, z. B. ein Hypophosphit, enthält. Die Nickelionen werden an der
katalytischen Oberfläche zu freiem Metall reduziert, und das Hypophosphit wird zu Orthophosphit oxidiert. Die
erhaltenen Nickeloberflächen können z. B. nach der US-PS 31 52 009 auch weiter auf übliche Weise
elektrolytisch mit Chrom oder anderen Metallen beschichtet werden. Bei diesen Verfahren treten jedoch
viele Schwierigkeiten auf.
Das allgemeine stromlose Beschichtungsverfahren für Aluminium wird in dem ASTM-Symposium über
Vernickelung (STP Nr. 265) auf S. 34 beschrieben und umfaßt die nachstehenden Stufen: (1) Entfetten, (2)
Reinigen, (3) Spülen, (4) Eintauchen in Säure, (5) Spülen, (6) Beschichten. Mit den ersten drei Stufen soll eine
völlig reine Aluminiumoberfläche erzielt werden, sonst wird nämlich die Qualität des Überzugs und seine
Haftung auf der Unterlage beeinträchtigt. Die Säureeintauch-Vorbehandlung
dient dazu, die natürliche Aluminiumoxidschicht zu entfernen und auf dem Aluminium
eine katalytische Oberfläche wirksam freizulegen. Das Aluminium ist im reinen Zustand für die Zwecke des
stromlosen Beschichtungsverfahrens katalytisch, während es das Aluminiumoxid nicht ist. Deshalb muß das
Aluminiumoxid entfernt und die Aluminiumoberfläche so lange vor Oxidation geschützt werden, bis sich die
erste Schicht von stromlos abgeschiedenem Nickel gebildet hai. Die vollständige Entfernung der Oxidschicht
ist für eine gute Haftung, Glanzbildung und für die Qualität der Nickelüberzüge wesentlich. Bei
früheren Verfahren zur Entfernung der Oxidschicht wurde das Aluminium mit Salzsäure gebeizt und der
Schlamm mit einem extrem verdünnten Reinigungsbad aus Fluorwasserstoff/Salpetersäure (US-PS 26 94 017)
entfernt. Die Schlammentfernung kann auch durch Behandlungen mit Chromschwefelsäure durchgeführt
werden. Diese Behandlungen sind insofern lästig, da sie
gewöhnlich eine lonenbild-uig auf der Oberfläche des zu
beschichtenden Gegenstandes hervorrufen; diese Ionen werden in das Beschichtungsbad übertragen urni
beeinträchtigen so die Beschichlungslösung.
Bei Lösungen, die zum stromlosen Beschichten von Aluminium verwendet werden, ergeben sich Schwierigkeiten
bezüglich der Stabilität d.h., die Lösungen
neigen dazu, sich bei Gebrauch schnell zu zersetzen. Zur Bewältigung dieser Schwierigkeiten wurde in der
US-PS 26 94 017 vorgeschlagen, der Besehichtungslösung
Nitrationen zuzugeben. Die Patentschrift lehrt,daß
die Beschiehtungslösur.g durch die Zugabe der Nitrationen
unter Passivierung der Aluminiumoberfläche stabilisiert wird. Dadurch wird die Beschichtungsgeschwindigkeit
so herabgesetzt, daß der Lösung zur Erhöhung der Beschichtungsgeschwindigkeit Fluoridioner.
zugegeben werden müssen. Dies erfordert die Angleichung der Ionenkonzentrationen in der Lösung,
damit die Stabilität der Lösung, die Beschichtungsge- jo schwindigkeit und die Beschichtungseigenschaften beibehalten
werden.
Es wurde weiterhin festgestellt, daß durch die zur stromlosen Beschichtung verwendete Lösung ohne
Nitrationen ein Nickelüberzug gebildet wird, der »passiv« ist und der sich anschließend nicht ohne
Behandlung unter Aktivierung des Nickels elektrolytisch mit einem guten glänzenden und haftenden
Überzug eines anderen Metalls beschichten läßt. Die Aktivierung des passiven Nickels läßt sich mit einer
umständlichen chemischen Behandlung durchführen. Die Aktivierung ist nicht nur zur Erzielung eines guten
Überzugs, sondern auch zur Bildung eines an dem Nickel haftenden Überzugs notwendig. Durch die
bekannte Verwendung von Nitrationen wird die Tendenz der zur stromlosen Beschichtung verwendeten
Lösung, einen passiven Nickelüberzug auf der Aluminiumoberfläche zu bilden, weiter verstärkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde. Oberflächen von Aluminium und Aluminiumlegierungen auf
eine einfache und wirksame Weise ohne umständliche Vorbehandlungen chemisch derart zu vernickeln, daß
der erhaltene Nickelüberzug durch eine gute Haftung an der Aluminiumunterlage gekennzeichnet und so
aktiv ist, daß eine direkte elektrolytische Beschichtung mit Chrom oder einem anderen Metall ohne umständliche
chemische Behandlungen zur Aktivierung des Nickels ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Oberfläche entfettet und gereinigt, anschließend
in eine wäßrige Fluorwasserstoffsäure getaucht und die so behandelten Unterlagen in einer sauren Lösung, die
Nickelionen, Hypophosphitionen und Fluoroborat- und/oder Sulfamationen und Fluoridionen enthält,
stromlos beschichtet werden.
Der erfindungsgemäß erhaltene Nickelüberzug haftet sehr fest an der Aluminiumunterlage und ist so aktiv,
daß eine direkte elektrolytische Beschichtung mit anderen Metallen, z. B. Chrom, ermöglicht wird.
Durch die Behandlung des Aluminiums mit der Fluorwasserstoffsäure wird das Aluminiumoxid von der
Oberfläche der Unterlage entfernt und die Oxidation des Aluminiums zeitweilig unterbunden, so daß eine
weitere Bildung von Aluminiumoxiden verhindert wird. Durch die Fluorwasserstoffsäure wird die Oberfläche
des Aluminiums unter Bildung von Haftflächen für das stromlos abgelagerte Nickel gebeizt. Diese einzige
Stufe, die sich bei Raumtemperatur und innerhalb ku^er Zeit durchführen läßt, genügt nicht nur zur
Bildung einer für die Beschichtung notwendigen katalytischen Oberfläche, sondern auch zur Verbesserung
der Haftung des Nickelüberzugs auf der Unterlage. Durch Verwendung der Lösung zur stromlosen
Beschichtung, in der Fluoroborai- und/oder Sulfamationen
und Fluoridionen enthalten sind, wird stromlos ein Nickelüberzug gebildet, der so aktiviert ist, daß eine
direkte elektrolytische Ablagerung anderer Metalle, z. B. Chrom, ermöglicht wird. Darüber hinaus ist die zur
stromlosen Beschichtung verwendete Lösung so stabil, daß die Beschichiungslösung durch die Aktivität des
Aluminiums nicht instabil wird; dadurch wird die bekannte Zugabe von Nitrationen zu der Lösung
vermieden.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich zur Beschichtung jeder Art von Aluminium oder Aluminiumlegierung
verwenden. In dem Aluminium können jede der bekannten Verunreinigungen, z. B. Kupfer,
Mangan, Silizium, Magnesium oder Zink, enthalten sein. Es kann in gegossener, geschmiedeter, stranggepreßter
oder in jeder anderen gewünschten Form beschichtet werden. Beispiele der verschiedenen Arten von
Aluminium und Aluminiumlegierungen, die beschichtet werden können, sind die Legierungen 2024, 3003, 5052,
5254.5357,5457.5557,6061,6063 und 7075.
Wird das erfindungsgemäße Verfahren auf ein Aluminium mit einem hohen Silikatgehalt angewandt, so
wird vorzugsweise eine abgewandelte Vorbehandlung durchgeführt, bei der das Aluminium unter Anwendung
der herkömmlichen Verfahren der anodischen Oxidation zur Bildung einer porösen Oberfläche anodisch
oxidiert und die anodisch oxidierte Oberfläche anschließend katalytisch aktiviert wird. Diese Aktivierung ist
deshalb erforderlich, weil die anodische Oxidation die Bildung einer in einem zur stromlosen Beschichtung
verwendeten Bad katalytisch inaktiven Oberfläche des Aluminiums bewirkt. Die Aktivierung läßt sich durch
Anwendung der bekannten Verfahren zur Aktivierung elektrisch nicht leitfähiger Oberflächen für stromlose
Beschichtung durchführen; beispielsweise wird das Aluminium in eine Zinn(II)-chloridlösung und anschließend
in eine PalladiumchloridSösung getaucht. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Lösung kann die
Behandlung mit Zinn(II)-chlorid aber auch weggelassen werden. Das anodisch oxidierte Aluminium wird in eine
sehr verdünnte Lösung von Palladiumchlorid getaucht und nach dem Spülen mit Wasser in eine Lösung zum
stromlosen Vernickeln gebracht. Die durch das Palladium erhaltenen katalytischen Stellen, die zur stromlosen
Beschichtung erforderlich sind, werden in situ gebildet.
Das zur stromlosen Beschichtung verwendete Bad besteht im wesentlichen aus einer wäßrigen sauren
Lösung, die Nickelkationen, Hypophosphitanionen, Fluoroborat- und/oder Sulfamatanionen und eine
geringe Menge Fluoridanionen enthält. Die Lösung wird dadurch gebildet, daß ein lösliches Nickelsalz,
vorzugsweise Nickelfluorobat und/oder Nickelsulfamat, in einer wäßrigen, sauren Lösung gelöst wird und
anschließend die Hypophosphitionen von solchen Verbindungen wie Natrium-, Kalium- oder Magnesiumhypophosphit
oder deren Gemischen zugesetzt werden. Die Fluoridanionen können aus Salzen, z. B. aus
Natriumfluorid oder Kaliumfluorid, oder aus Fluorwasserstoffsäure entstehen. Zur Aufrechterhaltung der
Stabilität des Bades werden im allgemeinen Glykolationen in Form von Glykolsäure und Acetationen in Form
von Essigsäure zugegeben. Ein Puffer in Form von
Borsäure und eine kleine Menge eines die Beschichtungsgeschwindigkeit
beschleunigenden Mittels in Form von Thioharnstoff werden der Lösung ebenfalls zugesetzt. Eine genauere Beschreibung der Beschichtungslösung
ist in der DT-OS18 12 041 enthalten.
Zur wirksamen Beschichtung des Aluminiums muß die Oberfläche entfettet und gereinigt werden. Erfindungsgemäß
kann dies mit jedem bekannten Verfahren durchgefühn werden; z. B. wird nach einem Verfahren
die Aluminiumunterlage bei etwa 600C in eine Lösung getaucht, die 2% Natriumhydroxid und 4 g Natriumglukonat
pro Liter enthält Jedes andere Reinigungsverfahren, mit dein die Oberfläche wirksam gereinigt wird,
kann ebenfalls angewandt werden. Um zu verhindern, daß Verunreinigungen von der Reinigungsstufe in das
Fluorwasserstoffsäure-Bad gelangen, wird der gereinigte Gegenstand vorzugsweise zweimal mit Wasser
gespült Der gereinigte und gespülte Gegenstand wird dann mit einer wäßrigen Fluorwasserstoffsäurelösung
gebeizt Die Beizlösung enthält etwa 3 bis 8% Fluorwasserstoffsäure, vorzugsweise ist die Beizlösung
jedoch eine 5%ige Fluorwasserstoffsäurelösung. Das Beizen kann bei Raumtemperatur durchgefühn werden,
obwohl sich die Beizgeschwindigkeit durch Erhöhung der Temperatur beschleunigen läßt DaE Beizen bei
Raumtemperatur dauert vorzugsweise mindestens 30 Sekunden und höchstens etwa 2 Minuten. Die
gebeizte Oberfläche wird wiederum zweimal mit kaltem Wasser gespült, um so zu verhindern, daß Verunreinigungen
aus dem Beizbad in die nächste Stufe des Verfahrens übertragen werden. Die gebeizte Unterlage
wird dann so lange in das zum stromlosen Vernickeln verwendete Bad getaucht bis sich der gewünschte
Nickelüberzug auf der Aluminiumoberfläche gebildet hat. Bei etwa 400C sind etwa 10 Minuten una bei 6O0C
sind etwa 5 Minuten zur Ablagerung einer für eine weitere elektroiytische Beschichtung mit Systemen wie
Cu/Ni/Cr. Ni/Ni/Cr oder Chrom ausreichenden Menge von stromlos abgeschiedenem Nickel erforderlich. Die
Auswahl der Temperatur und der Beschichtungszeit ist für die Menge des auf dem Aluminium abzuscheidenden
Überzugs bestimmend und kann durch den Fachmann erfolgen. Nach der stromlosen Beschichtung wird die
Oberfläche gespült
Wenn die nach dem erfinoungsgemäßen Verfahren erhaltene Nickeloberfläche für eine weitere übliche
elektrolytische Beschichtung mit einem anderen Metall, z. B. Chrom, verwendet werden soll, wird das stromlos
abgeschiedene Nickel vor dem Eintauchen in ein elektrolytisches Bad mit einem milden Säurebad aus
HCI/H2SO4 behandelt damit die Oberfläche völlig rein
ist. Als elektrolytisches Bad zum Verchromen können die üblichen Lösungen, die Chromsäure und Sulfationen
enthalten, bei üblichen Temperaturen und unter Anwendung der üblichen Stromdichten verwendet
werden. Gegebenenfalls und zu Ausgleichszwecken kann das stromlos abgeschiedene Nickel nach in der
elektrolytischen Beschichtungstechnik bekannten Verfahren zuerst mit Kupfer elektroplattiert, danach
elektrolytisch mit glänzendem Nickel beschichtet und anschließend elektrolytisch verchromt werden.
Das nachstehende Beispiel erläutert die Erfindung.
Es wurden Aluminiumbleche hergestellt und wie folgt stromlos vernickelt:
Vorbehandlung
Temperatur CC) Zeit
Wasserspülungen
Eintauchen in eine 2%ige NaOH-Lösung,
die 4 g Natriumglukonat pro 1 enthielt
die 4 g Natriumglukonat pro 1 enthielt
Wiederholung der Stufe 1
Eintauchen in eine 5%ige Fluorwasserstofflösung
60 30 Sek.
60 30 Sek.
Raumtemperatur 1 Min.
1 Spülung mit
kaltem Wasser
kaltem Wasser
2 Spülungen mit
kaltem Wasser
2 Spülungen mit
kaltem Wasser
kaltem Wasser
2 Spülungen mit
kaltem Wasser
Nach der Vorbehandlung wurde jedes Aluminiumblech stromlos beschichtet, wobei es 10 Minuten in ein
Bad zur stromlosen Beschichtung, das bei 60° C gehalten wurde und auf einen pH-Wert von 5,5 bis 7 eingestellt
war, eingetaucht wurde.
Die vorbehandelten A'.uminiumlegierungen 3003, 5052, 5252, 5357, 5457, 5557 und 6063 wurden jeweils
unter Verwendung eines der fünf in der nachfolgenden Tabelle aufgeführten Bäder zum stromlosen Vernickeln
wirksam mit einem einheitlichen und haftenden Nickelüberzug beschichtet. (Die Zusammensetzung
dieser und der vorstehend angegebenen Legierungen sind in dem Alcoa Aluminium Handbook, 1962 (c) Alcoa
beschrieben.)
| Bestandteile | Lösung | B | C | D | E |
| A | 22 g/l | 63 g/l | 84 g/l | ||
| N ickelfluoroborat | 42 g/l | 52 g/l | 26 g/l | — | — |
| Nickelsulfamat | — | lOOfc/1 | 100 g/l | 150 g/l | 100 g/l |
| N atriumhypophosphit | 100 g/l | 20 g/l | 20 g/l | 30 g/l | 40 g/l |
| Borsäure | 20 g/l | 16 g/l | !6 g/l | 16,8 g/l | — |
| Essigsäure (Eisessig) | 16 g/l | 14 g/l | 14 g/l | 31,5 g/l | 35 g/l |
| Glykolsäure | 14 g/l | 4 g/l | 4 g/l | 9 g/l | 6 g/l |
| Ammoniumfluorid | 4 g/l | ||||
Fortsetzung
Bestandteile
Lösung A
| Thioharnstoff Netzmittel2) |
0,3 ppm 0,4 g/l |
O 1OC2H4InOH | 0,3 0,4 |
ppm g/i |
0,3 0,4 |
ppm g/i |
| 2) Nichtionisches Netzmittel der aligemeinen | H2OI' IOC,H4I,. ,,-C)H |
Formel | ||||
| CH11CHC CIL |
0,6 g/l
3738
Claims (5)
1. Verfahren zur chemischen Vernickelung der Oberflächen von Aluminium und Aluminiumlegierungen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche entfettet und jereinigt. anschließend in
eine wäßrige Fluorwasserstoffsäure getaucht und die so behandelten Unterlagen in einer sauren
Lösung, die Nickelionen, Hypophosphitionen und ι ο Fluoroborat- und/oder Sulfamationen und Fluoridionen
enthält, stromlos beschichtet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet,
daß der pH-Wert der Lösung im Bereich von 53 bis 7 gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Nickelfluoroborat verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Gehalt von 3 bis 8% Fluorwasserstoffsäure verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gereinigte und entfettete Oberfläche
etwa 30 Sekunder, bis 2 Minuten lang bei Raumtemperatur in eine wäßrige Lösung mit 3 bis
8% Fluorwasserstoffsäure getaucht wird.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US68742867A | 1967-12-04 | 1967-12-04 | |
| US68742867 | 1967-12-04 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1812040A1 DE1812040A1 (de) | 1969-10-09 |
| DE1812040B2 DE1812040B2 (de) | 1976-01-22 |
| DE1812040C3 true DE1812040C3 (de) | 1976-09-02 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US2369620A (en) | Method of coating cupreous metal with tin | |
| DE69210435T2 (de) | Verfahren zur elektrolytischen Verzinkung von Aluminiumband | |
| DE1233693B (de) | Verfahren zur stromlosen Abscheidung von festhaftenden Zinnueberzuegen auf Aluminium | |
| DE1446149B2 (de) | Verfahren zum Abscheiden einer Bimetallschicht auf einem Grundmetall in einer gedruckten Schaltung | |
| US3726771A (en) | Process for chemical nickel plating of aluminum and its alloys | |
| DE1068970B (de) | Galvanisches Abscheiden schwarzer Nickelüberzüge und Vorbehandlung der zu überziehenden Werkstücke | |
| DE3821073A1 (de) | Verfahren zum galvanischen beschichten von aus aluminium oder aluminiumlegierungen gefertigten gegenstaenden mit einem vorzugsweise loetbaren metallueberzug | |
| DE69211167T2 (de) | Verfahren zum direkten Zinkelektroplattieren von Aluminiumband | |
| DE2845736A1 (de) | Verfahren zur galvanischen abscheidung eines bronzebelags auf aluminium | |
| DE2917019C2 (de) | Verfahren zur Metallisierung von Verbundmaterial und dazu geeignete Badzusammensetzung | |
| DE1247804B (de) | Alkalisches Bad zum chemischen Abscheiden von festhaftenden Palladiumueberzuegen | |
| DE2025670A1 (de) | Kontinuierlich durchgeführtes Plattierungsverfahren | |
| DE1812040C3 (de) | Verfahren zur chemischen Vernickelung der Oberflächen von Aluminium und Aluminiumlegierungen | |
| EP1763594B1 (de) | Verfahren zur verbesserung der lötbarkeit von nickelüberzügen | |
| DE1521080A1 (de) | Verfahren zur Aufbringung von metallischen Oberflaechenschichten auf Werkstuecke aus Titan | |
| DE1496899C3 (de) | Verfahren zum Galvanisieren von Aluminium und Aluminiumlegierungen | |
| DE1812040B2 (de) | Verfahren zur chemischen vernickelung der oberflaechen von aluminium und aluminiumlegierungen | |
| DE2538817C3 (de) | Bad und Verfahren zum stromlosen Vernickeln von Metall und Metallegierungen, insbesondere Aluminium und Aluminiumlegierungen | |
| DE1621145B1 (de) | Verfahren zur vorbehandlung von aluminium oder seinen legie rungen vor der galvanischen beschichtung | |
| DE1168735B (de) | Verfahren zum Vorbehandeln eines Gegenstandes aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung fuer das Aufbringen eines galvanischen Metallueberzuges | |
| DE4211642C1 (de) | ||
| DE1811607C3 (de) | Verfahren zur Vorbehandlung von stromlos und gegebenenfalls elektrolytisch zu metallisierenden Kunststoffen | |
| DE1496902C3 (de) | Verfahren zum galvanischen Abscheiden einer Kupfer/Zinn-Legierung auf Aluminium | |
| DE19749382A1 (de) | Verzinnung von Kupferrohren | |
| DE3486228T2 (de) | Nickelplattierung von aluminium ohne elektrizität. |