DE2000407B2 - Verfahren zum Befestigen von Pulver auf einer leitenden Oberflache mittels eines aus einem Elektrolyten abscheidbaren Metalls - Google Patents

Description

Das Aufbringen von Metallschichten auf leitende oder nichtleitende Unterlagen wird vielfach durch Aufspritzen von zerstäubtem Metall unter Verwendung von Spritzpistolen vorgenommen. Diese Arbeitsweise weist neben den fraglos vorhandenen Vorteilen aber auch Nachteile auf. Vor allem werden die in der Flamme oder im Lichtbogen aufgeschmolzenen Metallpartikel oxydiert, so daß sie vielfach mehr die Eigenschaften der Metalloxyde als die der Metalle aufweisen. Darunter leidet natürlich sehr die Haftfestigkeit der Schichten auf den Unterlagen. Das Spritzen der Metalle ist aber auch verhältnismäßig teuer, weil immer ein nicht unbeachtlicher Teil des aufzuspritzenden Metallpulvers verlorengeht. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn die zu behandelnden Gegenstände verhältnismäßig kleine Oberflächen haben oder aber wenn ihre Formen komplizierterer Na-Uir sind.

In der GB-PS 884 797 wird ein Verfahren beschrieben, ein Metallpulver auf einem anderen Wege auf eint metallische Unterlage aufzubringen. Hierzu wird Aluminiumpulver in Alkohol aufgerührt, welchem noch ein kleiner Zusatz (Im mol) eines Aluminiumsalzes hinzugefügt wurde, und bei einer Spannung von 200 V auf einer leitenden Unterlage elektrophoretisch niedergeschlagen. Diese so aufgebrachte Schicht wird alsdann bei erhöhter Temperatur aufgewalzt und so fest mit der Unterlage verbunden. Dieses Verfahren ermöglicht zwar eine Beschichtung metallischer Werkstoffe mit Metallpulvern. Es setzt aber voraus, daß eine Diffusion der beiden Metalle ineinander möglich ist, macht andererseits aber auch eine Erwärmung vor dem Aufwalzen erforderlich.

Aus der US-PS 2848391 ist das Aufbringen einer fest haftenden, nichtmetallischen Pulverschicht auf einer leitenden Unterlage bekannt. Bei diesem Verfahren wird das Pulver elektrophoretisch auf der leitenden Unterlage abgeschieden. Anschließend wird die lose auf der leitenden Unterlage aufgebrachte Pulverschicht mittels eines aus dem Elektrolyten abscheidbaren Metalls fest mit der Unterlage verbunden. Die feste Verbindung mit der Unterlage ergibt sich dadurch, daß das abgeschiedene Metall die Poren der Pulverschicht bis zur Unterlage durchdringt und sich von der Unterlage durch die Poren aufbaut und damit das Pulver wie in einem Gitter verankert wird.

Aus der US-PS 2848391 ist aber auch bekannt, daß man eine feste Verbindung der aufgebrachten Pulverschicht mit der leitenden Unterlage dann verhindern kann, wenn vor dem Auftrag des Pulvers auf die leitende Unterlage ein leitendes Pulver (Graphit) aufgetragen wird. In diesem Fall läßt sich die auf die leitende Pulverschicht aufgebrachte und durch das Metall aus dem Elektrolyten zu einer zusammenhängenden Schicht verbundene Pulver von der Unterlage abziehen. Das leitende Pulver wirkt also in diesem » Fall als Sperrschicht, die ein Durchdringen des Meitalls bis auf die leitende Unterlage verhindert. Dieser Effekt beruht wahrscheinlich darauf, daß das elektrische Feld bei der Elektrolyse an der Außenseite der lebenden Pulverschicht endet.

in Aus der Zeitschrift »sprechsaal für keramik glas email Silikate« 1966, Seiten 845-852, sind verschiedene Verfahren zur verfestigenden Nachbehandlung von auf Unterlagen aufgebrachter Pulverschichten bekannt, u. a. auch die Elektrolyse weiterer Kompo- > nenten in eine primär abgeschiedene poröse Schicht. Es wird in dieser Druckschrift jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die verfestigende Nachbehandlung an die Beschichtungswerksto'ue gebunden ist. Als Beispiel für eine verfestigende Nachbehajid-

-'« lung durch elektrolytisches Abscheiden von Metall in die Poren des Überzugs wird ein Cermet beschrieben, also ein Mischkörper aus Metall und Keramik.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Befestigen einer Pulverschicht aus

_·ϊ Metall oder einer Metallegierung auf einer leitenden Unterlage zu schaffen.

Bei der Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Befestigen von Pulver auf leitenden Oberflächen, wobei das Pulver auf der

«ι leitenden Oberfläche insbesondere elektrophoretisch aufgebracht wird und dann mit der leitenden Oberfläche mittels eines aus dem Elektrolyten abscheidbaren Metalls fest verbunden wird. Dieses Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß als PuI-

Ii ver Metall- oder ein Metallegierungspulver eingesetzt wird.

Versuche mi verschiedenen Pulvern und verschiedenen Auftragsverfahren des Pulvers haben überraschenderweise gezeigt, daß das aus dem Elektrolyten

Ii abscheidbare Metall sich nicht auf der Außenseite der aufgebrachten Pulverschicht aus Metall oder einer Metallegierung absetzt, sondern durch die Poren ties Pulvers bis zur leitenden Unterlage vordringt und von hier aus sich in den Poren aufbaut. Wie bei Verfahren

r. zum Befestigen von nichtmetallischem Pulver auf leitenden Oberflächen wird auch beim erfindungsgemäßen Verfahren das Metall in das aufwachsende Gitter des abgeschiedenen Metalls fest eingebunden.
In manchen Fällen kann es von Vorteil sein, die

in leitende Oberfläche mit einem Metall zu belegen, wel ches sich von dem zur Befestigung des Pulvers dienenden Metall unterscheidet. Zum Beispiel ist bei einer Oberfläche eines rostfreien Stahls das vorherige Vernickeln der Oberfläche vorteilhaft.

Vi Im folgenden werden Beispiele für das erfindungsgemäße Verfahren wiedergegeben:

Beispiel 1

Zum Beschichten vorgesehene 20 cm² große Mes-Mi singbleche wurden 30 Sekunden bei einer Spannung von 6 V kathodisch und anschließend 10 Sekunden anodisch entfettet, anschließend 30 Sekunden lang bei einer Stromdichte von 1 A/dm² in einem Bad, bestehend aus 240 g/l Nickelchlorid und 45 ml/l Salzsäure h-, (D = 1,19) vorvernickelt und dann in ein elektroplhoretisches Bad eingebracht, welches 1 I Alkohol, 25 ml Nickelchlorid und 20 g Tantalpulver enthielt.
Fin Magnetriihrer, der mit einer Tourenzahl von

200 U/min lief, sorgte für eine genügend große, aber nicht zu intensive Strömungsgeschwindigkeit in der Flüssigkeit. Zwischen die mit dem Minuspol verbundene Probe und eine Nickelelektrode wurde alsdann eine Spannung von 200 V gelegt. Nach der ersten Beschichtung, welche 7 Minuten dauerte, wurden die Bleche getrocknet und dann nochmals 3 Minuten lang in gleicher Weise behandelt. Durch die elektrophoretische Beschichtung waren 1,2 g Tantalpulver abgeschieden worden. Dieses so vorbereitete Blech wurde in einem Kupfersulfat-Elektrolyten verkupfert.

Zum Ansatz dieser Lösung dienten 250 g Kupfersulfat · 5H₂O. Der pH-Wert wurde auf 4 eingestellt. Des fehlenden Säurezusatzes wegen wurde die Stromdichte auf 0,5 A/dm² beschränkt. Es hatte sich nämlich gezeigt, daß bei pH-Weiten unter 2 sich die Tantal-Schichten beim Einbringen in den Elektrolyten von der Unterlage abhoben.

Die Probe wurde nach jeweils 10 Minuten herausgenommen und nach der Trocknung bei 200facher Vergrößerunguirtersucht. Zuerst konnten keine Kupferabscheidungen beobachtet werden, weil die Abscheidung des Kupfers in den unteren, der Messingoberfläche benachbarten und deshalb nicht sichtbaren Schichten erfolgte. Erst nach Ausfüllung der unteren Schichten konnte ein Herauswachsen des Kupfers aus den Poren des Überzuges festgestellt werden. Nach einer Behandlungsdauer von einigen Stunden war auf dem Tantal-Pulver eine dichte Kupferschicht aufgewachsen.

Beispiel 2

In ähnlicher Weise wurde Tanuilpulver auch durch galvanische Abscheidung von Nickel auf einem Messingblech befestigt. Die Nickelab&.heidung erfolgte hierbei in einem Bad, welches
340 g Nickelsulfat
45 g H₃BO₃
15 g NiCl₂ und

Glanzzusätze enthielten.

Die Beschichtung erfolgte bei einem pH-Wert von 6 mit einer Stromdichte von 0,5 A/dm² bei Zimmertemperatur, Auch hier war anfänglich eine Nickelabscheidung nicht zu erkennen, weil diese ebenfalls in den der Messingblechoberfläche benachbarten Schichten stattfand.
">

Beispiel 3

In einem Alkoholbad mit 2% Wasser und '/_1UUO mol NiCl₂ wurde sehr feines Rutheniumpulver aufgeschwemmt, und zwar 1 g auf 250 cm³ Flüssigkeit des

in Bades. Das Aufbiingen der Pulverschicht auf ein Kupferblech erfolgte in einer Hullzelle bei einer angelegten Spannung von 50 V und einer Versuchsdauer von einer Minute. Anschließend wurde die aufgebrachte Schicht getrocknet. Zur Verstärkung der auf- > gebrachten Pulverschicht wurde dieser Vorgang noch zweimal wiederholt. Anschließend erfolgte die Galvanisierung im Wattsnickelbad.

Beispiel 4

J» In zum Beispiel 3 entsprechender Weise wurde SiI-berpulver gemischter Korngröße in einem Alkoholbad der Zusammensetzung des Beispiels 3 aufgeschwemmt und in der Hullzelle bei einer angelegten Spannung von 75 V auf ein Kupferblech aufgetragen.

-'> Die aufgetragene Schicht wurde anschließend getrocknet. Dieser Vorgang wiederholte sich viermal. Danach wurde die Galvanisierung im Watts nicke I bad vorgenommen.

Bei beiden Beispielen 3 und 4 wurde eine fest mit

«ι dem Kupferblech verbundene Beschichtung der aufgebrachten Ruthenium- bzw. Silberpulverschicht erhalten.

Beispiel 5

r. In einem weiteren Versuch wurde Raney-Nickelpulver in entsalztem Wasser aufgerührt. Das Pulver konnte sich dann auf das Kupferblech absetzen. Dann wurde das mit der Pulverschicht belegte Kupferblech in einem Watts-Nickelbad galvanisiert. Dvrch die

in elektrolytische Abscheidung des Nickels wurde die lose Pulverschicht festhaftend mit dem Kupferblech verbunden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Befestigen von Pulver auf leitenden Oberflächen, wobei das Pulver auf der leitenden Oberfläche insbesondere elektrophoretisch aufgebracht wird und dann mit der leitenden Oberfläche mittels eines aus dem Elektrolyten abscheidbaren Metalls fest verbunden wird, dadurch ge kennzeich net, daß als Pulver Metalloder Metallegierungspulver eingesetzt wird.