DE19904665A1 - Verfahren zur Metallisierung einer Kunststoffoberfläche - Google Patents
Verfahren zur Metallisierung einer KunststoffoberflächeInfo
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Abstract
Verfahren zur Metallisierung einer Kunststoffoberfläche, wobei die Kunststoffoberfläche durch Beizen vorbehandelt wird. Im Anschluß daran wird eine Elektronenleitfähigkeit der Kunststoffoberfläche erzeugt, indem die Kunststoffoberfläche mit einer Sulfid- und/oder Polysulfidlösung und mit einer Metallsalzlösung behandelt wird, wobei anschließend die Kunststoffoberfläche metallisiert wird. Die Kunststoffoberfläche wird durch mildes Beizen so eingerichtet, daß bei der Behandlung mit der Sulfid- und/oder Polysulfidlösung eine Diffusion von Sulfid- und/oder Polysulfid und/oder von elementarem Schwefel in den Kunststoff stattfindet.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Metallisierung
einer Kunststoffoberfläche, wobei die Kunststoffoberfläche
durch Beizen vorbehandelt wird, wobei im Anschluß daran
eine Elektronenleitfähigkeit der Kunststoffoberfläche er
zeugt wird, indem die Kunststoffoberfläche mit einer Sul
fid- und/oder Polysulfidlösung und mit einer Metallsalzlö
sung behandelt wird und wobei anschließend die Kunst
stoffoberfläche metallisiert wird. Im Rahmen des erfin
dungsgemäßen Verfahrens wird die Kunststoffoberfläche eines
Kunststoffgegenstandes oder werden Kunststoffoberflächen
mehrerer Kunststoffgegenstände metallisiert.
Metallisierte Kunststoffe werden einerseits zu dekorativen
Zwecken, beispielsweise im Sanitärbereich oder bei der
Automobilherstellung, verwendet. Andererseits findet eine
Metallisierung von Kunststoffen aber auch im Rahmen der Be
schichtung von Elektronikkomponenten zum Zwecke der elek
tronischen Abschirmung statt. Für dekorative Zwecke werden
insbesondere Oberflächen von Kunststoffen wie Acrylnitril-
Butadien-Stryrol (ABS) und evtl. ABS-Polycarbonat-Blends
metallisiert.
Bei einem aus der Praxis bekannten Verfahren wird die
Kunststoffoberfläche zunächst durch kräftiges Beizen, bei
spielsweise mit Chromsäure oder Chromschwefelsäure, aufge
rauht. Aufrauhung meint dabei insbesondere, daß durch das
kräftige Beizen in der Kunststoffoberfläche Mikrokavernen
erzeugt werden. Das Beizen erfolgt dabei bei relativ hohen
Temperaturen und in der Regel über verhältnismäßig lange
Zeiträume. Die Konzentration eines in der Beizlösung einge
setzten Oxidationsmittels ist normalerweise relativ hoch.
Das Aufrauhen der Kunststoffoberfläche dient dazu, daß sich
eine anschließend aufzubringende Aktivierungsschicht
und/oder Metallschicht gleichsam in der aufgerauhten
Kunststoffoberfläche verankern bzw. verhaken kann. Die Haf
tung einer Metallschicht an der aufgerauhten Kunst
stoffoberfläche wird bei diesem bekannten Verfahren
gleichsam nach einem Druckknopfprinzip erreicht. Nach dem
Beizen bzw. Aufrauhen der Kunststoffoberfläche wird die
Oberfläche zunächst mit kolloidalem Palladium oder ionoge
nem Palladium aktiviert. Dieser Aktivierung folgt im Falle
des kolloidalen Verfahrens eine Ablösung eines Zinnschutz
kolloides oder im Falle des ionogenen Verfahrens eine Redu
zierung zu elementarem Palladium. Im Anschluß daran wird
chemisch Kupfer oder chemisch Nickel als leitfähige, Schicht
auf der Kunststoffoberfläche abgeschieden. Daraufhin findet
die galvanische Beschichtung bzw. Metallisierung statt.
Diese Direktmetallisierung der Kunststoffoberflächen
funktioniert in der Praxis nur bei bestimmten Kunststoffen.
Wenn eine ausreichende Aufrauhung eines Kunststoffes bzw.
die Ausbildung geeigneter Mikrokavernen in der
Kunststoffoberfläche beim Beizen nicht möglich ist, ist
eine funktionssichere Haftung der Metallschicht auf der
Kunststoffoberfläche nicht gewährleistet. Dadurch wird bei
dem bekannten Verfahren insbesondere die Anzahl der be
schichtungsfähigen Kunststoffe stark eingeschränkt. Die
Direktmetallisierung nach diesem bekannten Verfahren funk
tioniert ohne Probleme in der Regel nur bei ABS-Kunststoff
teilen. Bei ABS-Polycarbonat-Blends und Polypropylen ist
die Metallisierung nur unter Einhaltung ganz bestimmter Ar
beitsbedingungen möglich. Insoweit ist dieses bekannte
Verfahren verbesserungsfähig.
Bei dem bekannten Verfahren der eingangs beschriebenen Art,
von dem die Erfindung ausgeht ("New methods of electroless
plating and direct elektroplating of plastics", A. Vaskelis
et al., Institute of Chemistry, A Gostauto 9, 2600 Vilnius,
Litauen, paper to be presented at the INTERFINISH 96 WORLD
CONGRESS, International Convention Centre, Birmingham, Eng
land, 10-12 September 1996), wird die Kunststoffoberfläche
ebenfalls durch kräftiges bzw. scharfes Beizen aufgerauht.
Auch hier werden beim Beizen Mikrokavernen in der Kunst
stoffoberfläche erzeugt, in denen die aufzubringende Me
tallschicht mechanisch verankert bzw. verhakt wird. Das
Beizen wird daher auch bei diesem Verfahren bei erhöhter
Temperatur durchgeführt. Die Beizlösung weist in der Regel
hohe Konzentrationen eines Oxidationsmittels auf. Die auf
diese Weise vorbehandelte Kunststoffoberfläche wird an
schließend mit einer Kupfersalzlösung behandelt und darauf
hin mit einer zweiten Lösung behandelt, die Sulfidionen
oder Polysulfidionen enthält. Auf diese Weise wird eine
elektronenleitfähige Schicht von nicht-stöchiometrischem
Kupfersulfid auf der Kunststoffoberfläche erzeugt. Nach
einer ersten Verfahrensweise dieses bekannten Verfahrens
erfolgt die Behandlung der Kunststoffoberfläche mit den
beiden genannten Lösungen bei Raumtemperatur während eines
Zeitraums von maximal 1 Minute. Dabei wird die Kupfersul
fidschicht lediglich unmittelbar auf der Kunststoffober
fläche gebildet. Es findet also gleichsam eine Adsorption
der elektronenleitfähigen Kupfersulfidschicht an der
Kunststoffoberfläche statt. Auch bei dieser ersten Verfah
rensweise können nur ganz bestimmte Kunststoffe funktions
sicher und zufriedenstellend metallisiert werden. Nach
einer zweiten Verfahrensweise dieses bekannten Verfahrens
wird die Behandlung mit den beiden genannten Lösungen bei
erhöhter Temperatur von 70 bis 90°C und während eines län
geren Behandlungszeitraums von 5 bis 15 Minuten durchge
führt. Mit diesen Arbeitsbedingungen soll erreicht werden,
daß sowohl Schwefel als auch Kupferionen, durch die Kunst
stoffoberfläche in den Kunststoff hineindiffundieren und
auch unterhalb der Kunststoffoberfläche nicht-stöchiome
trisches Kupfersulfid gebildet wird. Dadurch soll eine be
sonders gute Haftung der anschließend aufgebrachten Me
tallschicht erreicht werden. Allerdings findet die be
schriebene Diffusion nur sehr unvollständig statt und daher
läßt auch die Haftung der Metallschicht zu wünschen übrig.
Außerdem können auch mit dieser Verfahrensweise nur ganz
bestimmte Kunststoffe zufriedenstellend und funktionssicher
metallisiert werden.
Demgegenüber liegt der Erfindung das technische Problem zu
grunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben,
mit dem eine Vielzahl von Kunststoffen funktionssicher und
reproduzierbar metallisiert werden kann und die Kunststoffe
dabei mit einer Metallschicht versehen werden, die allen
Anforderungen entspricht.
Zur Lösung dieses technischen Problems lehrt die Erfindung
ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art, welches da
durch gekennzeichnet ist, daß die Kunststoffoberfläche
durch mildes Beizen so eingerichtet wird, daß bei der Be
handlung mit der Sulfid- und/oder Polysulfidlösung eine
Diffusion von Sulfid und/oder Polysulfid und/oder von ele
mentarem Schwefel in den Kunststoff stattfindet. Sulfid
meint im Rahmen der Erfindung auch ein Organosulfid. Vor
zugsweise wird im Rahmen der Erfindung die Kunststoffober
fläche mit einer Lösung behandelt, die eine Mischung aus
Sulfid und Polysulfid enthält. Durch die Behandlung mit
der Sulfid- und/oder Polysulfidlösung einerseits und mit
der Metallsalzlösung andererseits wird im Bereich der
Kunststoffoberfläche ein elektronenleitfähiges Metallsulfid
gebildet. Dieses elektronenleitfähige Metallsulfid er
möglicht die anschließende Direktmetallisierung bzw. das
anschließende unmittelbare Aufbringen einer Metallschicht.
Es liegt im übrigen im Rahmen der Erfindung, daß den erfin
dungsgemäßen Verfahrensschritten weitere Verfahrens
schritte, insbesondere Spülschritte, zwischengeschaltet
sein können.
Mildes Beizen meint im Rahmen der Erfindung, daß im Gegen
satz zu den eingangs erläuterten bekannten Verfahren ein
Aufrauhen der Kunststoffoberfläche bzw. eine Erzeugung von
Mikrokavernen in der Kunststoffoberfläche nicht stattfindet
oder so gut wie nicht stattfindet. Erfindungsgemäß werden
vielmehr die Beizbedingungen so eingestellt, daß auf die
Kunststoffoberfläche so eingewirkt wird, daß eine an
schließende Diffusion von Sulfid und/oder Polysulfid
und/oder von elementarem Schwefel in den Kunststoff möglich
ist. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, daß die
Metallionen aus der Metallsalzlösung durch die Kunst
stoffoberfläche in den Kunststoff eindiffundieren. Mit
anderen Worten werden die Beizbedingungen so eingestellt,
daß die Kunststoffoberfläche durchlässig für eine Diffusion
bzw. für einen Stofftransport der genannten Teilchen einge
richtet wird. Erfindungsgemäß findet bei den eingestellten
Beizbedingungen eine Auflockerung der Kunststoffoberfläche
statt bzw. bei mit Füllstoffen versehenen Kunststoffen
werden beim Beizen in der Regel die Füllstoffe aus dem
Kunststoff herausgelöst. Es liegt im Rahmen der Erfindung,
daß auf diese Weise gleichsam Diffusionskanäle im Bereich
der Kunststoffoberfläche entstehen.
Nach bevorzugter Ausführungsform, der im Rahmen der Erfin
dung besondere Bedeutung zukommt, wird das Beizen der
Kunststoffoberfläche bei einer Temperatur unter 30°C, vor
zugsweise bei Raumtemperatur, durchgeführt. Bevorzugt wird
das Beizen der Kunststoffoberfläche bei einer Temperatur
zwischen 15°C und 25°C durchgeführt. Insoweit meint
mildes Beizen im Rahmen der Erfindung insbesondere das
Beizen bei relativ niedrigen Temperaturen.
Vorzugsweise enthält die zum Beizen eingesetzte Beizlösung
zumindest ein Oxidationsmittel in relativ niedriger Konzen
tration. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin
dung wird das Beizen mit einer sauren wäßrigen Permanga
natlösung durchgeführt. Als Permanganat wird zweckmäßiger
weise Kaliumpermanganat eingesetzt. Vorzugsweise enthält
die saure wäßrige Permanganatlösung Schwefelsäure und Phos
phorsäure (H3PO4). Zweckmäßigerweise enthält die saure
wäßrige Permanganatlösung 100 bis 500 ml/l Schwefelsäure
und 50 bis 400 ml/l Phosphorsäure. Der Gehalt an Permanga
nat beträgt bevorzugt 1 g/l bis zur Löslichkeitsgrenze des
Permanganates, vorzugsweise des Kaliumpermanganates. Sehr
bevorzugt enthält die saure Permanganatlösung 2 bis 15 g/l
Permanganat, vorzugsweise 2 bis 15 g/l Kaliumpermanganat.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Permanganatlösung
ein Netzmittel enthält.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das
Beizen der Kunststoffoberfläche mit Chromsäure oder Chrom
schwefelsäure durchgeführt. Zweckmäßigerweise wird dabei
verdünnte wäßrige Chromsäure oder verdünnte wäßrige Chrom
schwefelsäure eingesetzt. Es liegt fernerhin im Rahmen der
Erfindung, das milde Beizen mit einer verdünnten wäßrigen
Persulfatlösung oder einer verdünnten wäßrigen Peroxidlö
sung durchzuführen. Ein mildes Beizen kann im Rahmen der
Erfindung auch durch eine Plasmabehandlung der Kunststoff
oberfläche verwirklicht werden.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird die Kunst
stoffoberfläche zunächst mit der Sulfid- und/oder Polysul
fidlösung und anschließend mit der Metallsalzlösung behan
delt. Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird
dagegen die Kunststoffoberfläche zuerst mit der Metallsalz
lösung und anschließend mit der Sulfid- und/oder Polysul
fidlösung behandelt. Behandeln meint bei beiden Ausfüh
rungsformen vorzugsweise, daß die Kunststoffoberfläche bzw.
der entsprechende Kunststoffgegenstand in die betreffende
Lösung eingetaucht wird. Es liegt fernerhin im Rahmen der
Erfindung, die Behandlung mit der Sulfid- und/oder Polysul
fidlösung einerseits und mit der Metallsalzlösung anderer
seits mehrfach hintereinander durchzuführen. Hierdurch wird
insbesondere eine größere Menge bzw. eine größere
Schichtdicke an elektronenleitfähigem Metallsulfid erzielt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird
mit einer Metallsalzlösung gearbeitet, die zumindest ein
Salz aus der Gruppe "Silbersalz, Kobaltsalz, Zinnsalz,
Bleisalz" enthält. Zweckmäßigerweise werden im Rahmen der
Erfindung Metallsalze eingesetzt, die Metallionen aufwei
sen, die Sulfide mit ausreichender Elektronenleitfähigkeit
bilden. Mit anderen Worten werden die Metallsalze bzw.
Metallionen so ausgewählt, daß die damit entstehenden Sul
fide und/oder Polysulfide eine so ausreichende Elektronen
leitfähigkeit aufweisen, daß anschließend problemlos die
direkte Metallisierung der Kunststoffoberfläche möglich
ist. Nach sehr bevorzugter Ausführungsform der Erfindung
wird als Metallsalzlösung eine Kobalt(II)lösung eingesetzt.
Vorzugsweise enthält die Kobalt(II)lösung Kobalt(II)chlorid
und/oder Kobalt(II)sulfat. Die Konzentration des
Kobalt(II)salzes in der Lösung beträgt vorzugsweise 40 bis
60 g/l, bevorzugt 50 g/l. Es liegt im Rahmen der Erfindung,
daß die Kobaltsalzlösung einen Komplexbildner, vorzugsweise
Ethylendiamin, aufweist. Zweckmäßigerweise ist der
Komplexbildner in einer Konzentration von 5 bis 60 ml/l in
der Kobaltsalzlösung enthalten.
Vorzugsweise wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfah
rens eine Polysulfidlösung, sehr bevorzugt eine Kaliumpoly
sulfidlösung eingesetzt. Es liegt im Rahmen der Erfin
dung, daß der Metallsalzlösung und/oder der Sulfid-
und/oder Polysulfidlösung ein Komplexbildner zur Stabili
sierung der entsprechenden Lösung zugesetzt ist. Die
Metallsalzlösung kann somit das Metall zumindest teilweise
auch in Form eines Metallkomplexes enthalten. Es liegt
fernerhin im Rahmen der Erfindung, daß der Metallsalzlösung
und/oder Sulfid- und/oder Polysulfidlösung ein Netzmittel
zugesetzt ist, damit eine bessere Benetzung der Kunst
stoffoberfläche stattfindet. Die Sulfid- und/oder Polysul
fidlösung kann auch zumindst einen Katalysator enthalten.
Nach bevorzugter Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ver
fahrens wird mit einer Sulfid- und/oder Polysulfidlösung
gearbeitet, die zumindest eine Substanz aus der Gruppe
"Alkohol, Diol, Polyol, Polyalkanglykol, Polyalkenglykol,
gel-/solbildende Substanz wie Kieselsäuregel oder Alu
miumoxidgel" enthält. Es liegt im Rahmen der Erfindung,
Mischungen dieser Substanzen in der Sulfid- und/oder Poly
sulfidlösung einzusetzen. Vorzugsweise wird im Rahmen des
erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Metallsalzlösung ge
arbeitet, die zumindest eine Substanz aus der Gruppe
"Alkohol, Diol, Polyol, Polyalkanglykol, Polyalkenglykol,
gel-/solbildende Substanz wie Kieselsäuregel oder Alu
miniumoxidgel" enthält. Es liegt im Rahmen der Erfindung,
Mischungen der genannten Substanzen in der Metallsalzlösung
einzusetzen. Die vorgenannten Substanzen (gemäß Patentan
spruch 6 und gemäß Patentanspruch 7) erleichtern die Diffu
sion der Komponenten (Sulfid, Polysulfid, Schwefel,
Metallionen) in den Kunststoff und erleichtern fernerhin
die Reaktion dieser Komponenten zu leitfähigen Sulfiden
bzw. Polysulfiden in dem Kunststoff. Bei diesen Substanzen
handelt es sich um sogenannte Carrier-Substanzen.
Nach sehr bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird
die Kunststoffoberfläche nach der Behandlung mit der Sul
fid- und/oder Polysulfidlösung und der Metallsalzlösung ge
trocknet. Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die
Trocknung der entstandenen Sulfid- und/oder Polysul
fidschicht durch eine Temperaturbehandlung der Kunst
stoffoberfläche (bei erhöhter Temperatur) verwirklicht
wird. Vorzugsweise erfolgt die Metallisierung der Kunst
stoffoberfläche erst im Anschluß an die Trocknung. Es liegt
im Rahmen der Erfindung, daß bei mehrfacher Behandlung mit
der Sulfid- und/oder Polysulfidlösung und der Metallsalz
lösung die Kunststoffoberfläche im Anschluß an jede Be
handlung getrocknet wird.
Wenn eine ausreichende Elektronenleitfähigkeit der Sul
fidschicht und/oder Polysulfidschicht erreicht worden ist,
kann die Direktmetallisierung der Kunststoffoberfläche er
folgen. Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß eine elektro
lytische Direktmetallsierung durchgeführt wird. So kann
durch elektrolytische Metallisierung beispielsweise eine
Nickelschicht auf die elektronenleitfähige Schicht aufge
bracht werden. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfin
dung, andere Metallschichten auf die elektronenleitfähige
Schicht aufzubringen. Nach einer Ausführungsform der Erfin
dung wird eine Metallschicht stromlos auf die elektronen
leitfähige Schicht aufgebracht.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durch das
erfindungsgemäße milde Beizen die Kunststoffoberfläche
überraschenderweise so manipuliert wird, daß eine sehr
effektive und vollständige Diffusion von Sulfidionen
und/oder Polysulfidionen und/oder von elementarem Schwefel
und/oder von Organosulfid und/oder von Metallionen in die
Kunststoffoberfläche stattfinden kann. Dadurch werden
unterhalb der Kunststoffoberfläche im Innern des Kunst
stoffes elektronenleitfähige Metallsulfide gebildet, die
hier fest gebunden bzw. verankert sind. Die Verankerung des
Sulfids und/oder Polysulfids erfolgt wahrscheinlich in Form
von Bindungen, wie sie auch bei der Vulkanisation auftreten
und/oder durch van-der-Vaals-Bindungen und/oder durch che
mische Bindungen an die Kunststoffmoleküle. Auf die so
verankerte erfindungsgemäße Sulfidschicht und/oder Polysul
fidschicht wird dann die Metallschicht aufgebracht. Über
raschenderweise wird eine sehr feste Haftung dieser Metall
schicht auf der Sulfidschicht und/oder Polysulfidschicht
erreicht. Die auf diese Weise aufgebrachten fest haftenden
Metallschichten weisen eine hohe Temperaturwechselbe
ständigkeit auf und bestehen dementsprechend alle üblichen
Temperaturwechselschocks. Von besonderer Bedeutung ist im
Rahmen der Erfindung, daß bei Durchführung der erfin
dungsgemäßen Maßnahmen überraschenderweise eine Vielzahl
von verschiedenen Kunststoffen effektiv und funktionssicher
metallisiert werden kann. Dies ist insofern überraschend,
als bei den bislang bekannten Verfahren lediglich ganz be
stimmte wenige Kunststoffe zufriedenstellend metallisiert
werden konnten. Dadurch, daß erfindungsgemäß ein Beizen der
Kunststoffoberfläche bei hohen Temperaturen nicht erfor
derlich ist, wird außerdem eine Energieersparnis erreicht.
Da im Rahmen der Erfindung lediglich milde Beizbedingungen
erforderlich sind, können in sehr variabler Weise die ver
schiedensten Beizlösungen eingesetzt werden, so daß das er
findungsgemäße Verfahren auch in dieser Hinsicht keinen
Einschränkungen unterliegt.
Nach sehr bevorzugter Ausführungsform der Erfindung wird
zum milden Beizen eine Beizlösung eingesetzt, die 400 bis
500 ml/l Schwefelsäure, 300 bis 400 ml/l Phosphorsäure und
3 bis 7 g/l Kaliumpermanganat enthält. Fernerhin wird nach
bevorzugter Ausführungsform der Erfindung eine Metallsalz
lösung verwendet, die 40 bis 60 g/l Kobalt(II)sulfat sowie
5 bis 50 ml/l Ethylendiamin enthält. Vorzugsweise wird eine
wäßrige Sulfidlösung eingesetzt, die 3 bis 7 g/l Kalium
polysulfid (K2SX) und 5 bis 15 g/l Natriumcarbonat enthält.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei
spielen näher erläutert:
Ein Kunststoffgegenstand wurde mit einer Beizlösung aus 450
ml/l Schwefelsäure, 350 ml/l Phosphorsäure, 5 g/l Kalium
permanganat und 200 ml/l Wasser 7 Minuten lang gebeizt. An
schließend wurde die Kunststoffoberfläche des Kunststoff
gegenstandes 5 Minuten lang mit einer Aktivierungslösung
aktiviert, die 50 g/l Kobalt(II)sulfat (12,5 g/l Co2+) und
10 ml/l Ethylendiamin enthielt. Daraufhin wurde die Kunst
stoffoberfläche 3 Minuten lang mit einer Sulfidlösung be
handelt, die 5 g/l Kaliumpolysulfid und 10 g/l Natriumcar
bonat enthielt. Im Anschluß daran fand eine Direktmetalli
sierung statt. Die Metallschicht wies eine überraschend
hohe Temperaurwechselbeständigkeit auf.
Ein Kunststoffteil einer Handbrause aus Acrylnitril-
Butadien-Styrol (ABS) wurde auf einem Galvanikgestell 2
Minuten lang in einer wäßrigen Lösung mit 300 bis 400 g/l
Chromschwefelsäure bei einer Temperatur von 20°C gebeizt.
Danach wurde das Kunststoffteil gespült und in eine wäßrige
Lösung von Kobalt(II)sulfat und Ethylendiamin getaucht. Die
Lösung enthielt 50 g/l Kobalt(II)sulfat und die Hälfte der
Menge an Ethylendiamin, die zur vollständigen Komplexierung
des Kobalts notwendig wäre. Anschließend wurde das Kunst
stoffteil wieder gespült und daraufhin bei Raumtemperatur
für 3 Minuten in eine wäßrige Kaliumpolysulfidlösung ge
taucht, die 5 g/l Kaliumpolysulfid enthielt. Im Anschluß
daran wurde das Kunststoffteil wieder gespült. Das Kunst
stoffteil zeigte eine gräulich/braune Farbe. Es wurde für 3
Minuten in einem Warmluftstrom bei etwa 50°C getrocknet.
Das auf diese Weise vorbehandelte Kunststoffteil wurde in
ein Halbglanznickelbad überführt und dort anfangs bei 1
A/dm2 l Minute lang vernickelt und später bei 4 A/dm2 20
bis 30 Minuten lang vernickelt. Danach erfolgte ein
Schichtaufbau von 15 µm Glanznickel und 0,3 µm Glanzchrom.
Das Kunststoffteil war vollkommen gedeckt und ausgestreut.
Die Metallbeschichtung zeigte eine hervorragende Tempera
turwechselbeständigkeit.
Ein Kunststoffteil aus einem ABS-Polycarbonat-Blend wurde
in einer wäßrigen Beizlösung vorbehandelt, die 200 g/l
Schwefelsäure, 300 g/l Phoshporsäure, ein oxidationsbestän
diges Netzmittel sowie 5 g/l Kaliumpermanganat enthielt.
Das Kunststoffteil wurde daraufhin gespült und anschließend
in eine wäßrige Polysulfidlösung mit 10 g/l Kaliumpolysul
fid getaucht. Dann wurde zwischengespült und das Kunst
stoffteil anschließend in eine Zinn(II)chloridlösung ge
taucht. Das Kunststoffteil wurde daraufhin wieder gespült.
Es zeigte eine bräunlich/graue Farbe. Das Kunststoffteil
wurde dann in einem Umlufttrockner bei etwa 60°C 5 Minuten
lang getrocknet. Dann wurde das Kunststoffteil in ein
saures Glanzkupferbad überführt und 10 Minuten lang be
schichtet. Der Strom wurde dabei schrittweise bis auf einen
Sollwert von 5 A/dm2 erhöht. Anschließend wurde das Kunst
stoffteil in einem Glanzmessingelektrolyten endbehandelt
und passiviert. Die Metallbeschichtung wies eine hohe Tem
peraturwechselbeständigkeit auf.
Ein mit Talk und/oder Caliciumcarbonat gefülltes Polypropy
len-Kunststoffteil wurde in einer Beizlösung 1 Minute lang
bei 30°C gebeizt. Die Beizlösung enthielt 50 g/l Natrium
persulfat und 200 g/l Schwefelsäure. Anschließend wurde ge
spült und das Kunststoffteil 3 Minuten in eine wäßrige Lö
sung aus Bleiacetat getaucht. Danach wurde wiederum gespült
und das Kunststoffteil in eine Polysulfidlösung getaucht,
die 5 g/l Kaliumpolysulfid enthielt. Nach erneutem Spülen
wies das Kunststoffteil eine graue Farbe auf. Es wurde an
schließend bei etwa 70°C getrocknet und daraufhin in einem
Sulfamat-Nickelbad mit 3 A/dm2 20 Minuten lang beschichtet.
Anschließend wurden Glanznickel und Glanzchrom aufgebracht.
Auch dieses Kunststoffteil war gut gedeckt und wies eine
hohe Temperaturwechselbeständigkeit auf.
Ein Kunststoffteil aus Polyamid 6,6 wurde in einer Lösung
aus 100 g/l Natronlauge und 15 g/l Kaliumpermanganat ca. 1
Minute lang vorbehandelt. Dann wurde gespült und das Kunst
stoffteil in eine wäßrige Lösung aus 15 g/l Ko
balt(II)sulfat und 5 g/l Polyethylenglykol getaucht. An
schließend wurde erneut gespült und das Kunststoffteil in
eine Polysulfidlösung getaucht. Nach wiederholtem Spülen
und Trocknen bei etwa 50°C wurde das Kunststoffteil in
einem Halbglanznickelbad bei 3 A/dm2 25 Minuten lang vorbe
schichtet und dann 15 Minuten im Glanznickelbad und an
schließend weitere 5 Minuten im Glanzchrombad weiterbehan
delt. Das Kunststoffteil war gut gedeckt und hatte einen
haftfesten Überzug, der beim Wechsel von 90°C heißem Was
ser in 15°C kaltes Wasser keine Blasen und keine Abplat
zungen zeigte.
Claims (8)
1. Verfahren zur Metallisierung einer Kunststoffoberfläche,
wobei die Kunststoffoberfläche durch Beizen vorbehandelt
wird,
wobei im Anschluß daran eine Elektronenleitfähigkeit der Kunststoffoberfläche erzeugt wird, indem die Kunst stoffoberfläche mit einer Sulfid- und/oder Polysulfidlösung und mit einer Metallsalzlösung behandelt wird, wobei an schließend die Kunststoffoberfläche metallisiert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kunststoffoberfläche durch mildes Beizen so einge richtet wird, daß bei der Behandlung mit der Sulfid- und/oder Polysulfidlösung eine Diffusion von Sulfid- und/oder Polysulfid und/oder von elementarem Schwefel in den Kunststoff stattfindet.
wobei im Anschluß daran eine Elektronenleitfähigkeit der Kunststoffoberfläche erzeugt wird, indem die Kunst stoffoberfläche mit einer Sulfid- und/oder Polysulfidlösung und mit einer Metallsalzlösung behandelt wird, wobei an schließend die Kunststoffoberfläche metallisiert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kunststoffoberfläche durch mildes Beizen so einge richtet wird, daß bei der Behandlung mit der Sulfid- und/oder Polysulfidlösung eine Diffusion von Sulfid- und/oder Polysulfid und/oder von elementarem Schwefel in den Kunststoff stattfindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Beizen der Kunststoffoberfläche bei einer Temperatur
unter 30°C, vorzugsweise bei Raumtemperatur, durchgeführt
wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Beizen mit einer sauren wäßrigen Per
manganatlösung durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Beizen mit Chromsäure und/oder Chrom
schwefelsäure durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß mit einer Metallsalzlösung gearbeitet
wird, die zumindest ein Salz aus der Gruppe "Silbersalz,
Kobaltsalz, Zinnsalz, Bleisalz" enthält.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß mit einer Sulfid- und/oder Polysulfidlö
sung gearbeitet wird, die zumindest eine Substanz aus der
Gruppe "Alkohol, Diol, Polyol, Polyalkanglykol, Poly
alkenglykol, gel-/solbildende Substanz wie Kieselsäuregel
oder Aluminiumoxidgel" enthält.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß mit einer Metallsalzlösung gearbeitet
wird, die zumindest eine Substanz aus der Gruppe "Alkohol,
Diol, Polyol, Polyalkanglykol, Polyalkenglykol, gel-
/solbildende Substanz wie Kieselsäuregel oder Alumi
niumoxidgel" enthält.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Kunststoffoberfläche nach der Behand
lung mit der Sulfid- und/oder Polysulfidlösung und der
Metallsalzlösung getrocknet wird.
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EP3181726A1 (de) * | 2015-12-18 | 2017-06-21 | ATOTECH Deutschland GmbH | Ätzlösung zur behandlung nichtleitenden kunststoffoberflächen und verfahren zum ätzen nichtleitender kunststoffoberflächen |
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- 1999-02-04 DE DE1999104665 patent/DE19904665A1/de not_active Withdrawn
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