DE2141759A1 - Verfahren zur metallisierung und kontaktierung nichtmetallischer werkstoffe - Google Patents

Description

• Verfahren zur Metallisierung und Kontaktierung nichtmetallischer Werkstoffe Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Metallisierung und Kontaktierung nichtmetallischer Werkstoffe und soll in einfacher Weise Nichtleiter durch Uberziehen mit einer Kunststof£-schicht und anschließender Galvanisierung in metallisch leitenden Zustand bringen.
• Es ist bekannt, zur Ableitung elektrostatischer Aufladungen auf Nichtleiter, insbesondere Xunstgto£foberflä'chen, Antistatik-Lacke aufzutragen. Die zuverlässige Kontaktierung dieser Flächen mit Leitwerkstoffen bereitet wegen der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Werkstoffe Schwierigkeiten bei Temperaturänderungen, zum Beispiel durch Funkenerosion. So werden zur AbleitVng eI.kt ostatischer Aufladungen Leitlacke in graphitierter Form verwendet, die auf die zu schützenden Flächen aufgetragen werden. Be; Flugzeugen werden zum Blitzschutz auf die gefährdeten Kunststoffteile Metallstreifen, Metallfolien, flammgespritztes Aluminium und Silberleitlacke aufgetragen.
• Sollen große Kunststoffflächen durch Metallstreifen gegen Blitzschläge geschützt werden, sind viele Streifen und dadurch aufwendige Klebearbeiten notwendi g. Bei stark gekrttrinitn Flächen ist es nicht- möglich, Folien ohne Überlappung oder Lücken aufzubringen.
• Flammgespritzte Metallschichten gelten zurzeit als bester Blitzschutz von Kunststoffteilen. Jedoch müssen hierfür hitzebeständige Kunststoffe als Trägermaterial verwendet werden, oder die Kunststoffteile müssen in teuren Stahlformen gefertigt erden. Sivlberleitlacke erreichen bei wirtschaftlichen Dicken nicht die erforderliche Schutzfähigkeit.
• Normalerweise ist eine starke Haftung derartiger Überzügc auf dem Grundkörper erforderlich. So werden bei bekannten Auftragungsverfahren die Oberflächen des nichtmetallischen Werkstoff es durch Sandstrahlen auf gerauht, wodurch eine sehr griffige Oberfläche für das aufzutragende Material entsteht. Nachteilig ist hierbei der zusätzliche mechanische Aufwand.
• Metallüberzüge, wie zum Beispiel Heizschichten oder Verspiegelungen, werden bei nichtmetallischen Werkstoffen häufig im Hochvakuuum aufgedampft. ABS-Kunststoffe lassen sich nach entsprechender chemischer Vorbehandlung durch Beizen aufrauhen und bei guter Haftfähigkeit mit einem metallischen Uberzug im Galvanisierungsbad versehen.
• Außerdem ist bekannt, Nichtleiter durch Aufschwemmen mit einer Silber- oder Graphitpulverschicht zu galvanisieren. Hierbei ist allerdings die Haftfähigkeit sehr gering.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde; nichtleitende Werkstoffe auf einfache Weise zuverlässig zu metallisieren und kontaktieren.
• Insbesondere ist eine Möglichkeit gefunden worden, den aufgalvanisierten Metallüberzug dauerhaft und temperaturfest mit dem nicht metallischen Werkstoff bzw dem Trägermaterial zu verbinden.
• BrfindungsgemäR wird dies dadurch erreicht, daß auf dem nicht metallischen Werkstoff ein aushärtender Kunststoff aufgebracht ist, in den leitende Pigmente eingefügt sind, die nach dem Aushärten vorbehandelt als Haft-grund hoher Festigkeit für eine Galvanisierung dienen.
• Vorteilhaft nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist besonders die einfache Art, durch die bei bester Haftung der Kunststoffschicht auf dem Untergrund Wichtleiter metallisiert werden kömlen.
• Dabei läßt sich die beitfähigkeit durch Variation des Metall anteils der Pigmente verändern und durch anschließende Galvanisierung bis zur reinen metallischen Leitfähigkeit steigern. Vorteilhaft ist wei-Ler, daß beliebig ausgewählte Teile der Oberfläche galvanisiert werden können. Dadurch läßt sich beispielsweise nach der Vorbehandlug eine zuverlässige und dauerhafte Kontaktierung auch mit unterschiedlicher Dicke bei zum Beispiel kleinen Randstreifen und gekrümmten Flächen erreichen.
• Die große Scher- und Zugfestigkeit der Metallisierung bzw. Kontaktierung des nichtleitenden Werkstoffes wird erreicht, weil der pigmentierte Haftgrund sich zuverlässig mit dem Trägermaterial verbindet; das eingelagerte Pigment nach ent-sprechender Vorbehandlung; zum Teil auch ohne Vorbehandlung, direkt galvanieiert wird; das eingelagerte Pigment und die galvanische Schicht aus Materialien bestehen, die das gleiche Temperaturverhalten haben.
• Die Erfindung gewährleistet somit ein ausgezeichnetes Haftvermögen, sowohl des aufgetragenen leitenden Kunststoffes aus dem Nichtleiter als auch weiterer Beschichtung auf dem leitenden Kunststoff.
• Drei Ausfllhrungsbeispiele deB erfindungsgemäßen Vorschlages sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
• Figur 1 zeigt einen warmaushärtenden Kunststoff, beispielsweise Epoxydharz, mit der aufgetragenen Metall schicht.
• Figur 2 zeigt einen kaltaushärtenden Kunststoff, beispielsweise Polyurethanlack mit der aufgetragenen Metallschicht.
• Figur 3 zeigt die Kombination der in Figur 1 und 2 dargestellten Anwendungen.
• Nach Figur 1 ist auf den nichtmetallischen Werkstoff 1 Epoxydharz 2 aufgebracht. In das Epoxydharz 2 wurden vorher leitende Pigmente aus Kupfer eingemischt. Das Mischungsverhältnis beträgt bei den warmaushärtenden Kunststoffen bis zu 15 Prozent Pigment anteil und 85 Prozent und mehr Kunststoff anteil. Als leitendes Pigment kann auch versilbertes Kupfer oder Leitsilber benutzt werden. Das Elaftvermögen zwischen nichtmetallischem Werkstoff und dem aufgebrachten Epoxydharz wird durch die eingelagerten Pigmente nicht beeinträchtigt.
• Nach Aushärten kann die Epoxydharzschicht weiter behandelt werden.
• Die Pigmente werden durch mechanisches Bearbeiten der Epoxydharz schicht, beispielsweise Feinschleifen, freigelegt. Dieses Bearbeiten kann an beliebigen Stellen erfolgen.
• Nach dem Freilegen der Kupfer-Pigmente wird durch Galvanisieren nach bekannten Verfahren eine Schicht Kupfer 3 auf getragen. -Die aufgetragene Schicht besteht aus Material mit dem gleichen Temperaturverhalten, wie die eingemischten Pigmente. Wegen der geringeren elektrinchen Leitfähigkeit der freigelegten Pigmentschicht erfolgt beim Galvanisierungsprozeß bei großen Flächen eine Metallabscheidung anfangs nur in Elektrodennähe, was aber durch kontinuierliche Bewegung der zu metallisierenden Flächen vermieden wird. Eine Weiterbehandlung der aufgetragenen Kupferschicht 3 ist durch Aufbringen von weiteren Schicht-en 4, wie zum Beispiel einer Lot- oder Antikorrosionsschicht möglich.
• Nach l- : 2 ist auf dem nichtmetallis-chen Werkstoff 1 eine kaltaushärt@@de Lackschicht 5, beispielsweise Polyurethanlack, aufgetragen. Dieser Lack 5 gewährleistet gute Hafteigenschaften auf nichtleitenden Werkstoffen aller Art. Diese Hafteigenschaft wird auch nicht ecindert, wenn, wie in Figur Z dargestellt, bis zu 50 Prozent Leitkupfer-Pigmente in den Lack 5 eingemischt werden.
• Statt Leitkupfer ist auch versilbertes Kupfer oder Leitsilber möglich.
• Durch chemische Vorbehandlung, insbesondere Beizen, des ausgetrockneten und mit leitenden Pigmenten angereicherten Lackes 5 ist der mechanisehe Kontakt der Kupfer-Pigmente mit der beim Galvanisieren aufgetragenen Kupferschicht 6 gegeben. Die Galvanisierung geschieht ebenso wie bei Figur 1 beschrieben. Bei hohen Pigmentantetlen kann der oben beschriebene Beizvorgang entfallen. Die galvanisierte Schicht 6 wird mit einer tot- oder Antikorrosionsschicht 4 versehen und. kann gegebenenfalls weiterbehandelt werden. Durch.Abdecken der nicht zu metallisierenden Fläche beim Beizvorgang ist auch hier ein Kontaktieren einzelner Flächen möglich.
• Nach Figur 3 ist auf einen nichtmetallischen. Werkstoff 1 einê Epoxydharzachicht 2 mit eingelagerten leitenden Pigmenten aufgebracht. Auf die warmaushärtende Epoxydharzschicht 2 ist eine gut haftende, mit Kupfer-Pigmenten angereicherte, kaltaushärtende Lackschicht 5 aufgetragen. Nach dem Austrocknen und chemischer Vorbehandlung wird der Werkstoff mit einer Galvanisierungsschicht 6 versehen und kann mit einer Lot- oder Antikorrosionsschicht 4 beschichtet werden. Dieser Fall tritt beispielsweise dann ein, wenn die kaltaushärtende Lackschicht 5 aue einem nichtmetallischen Werkstoff 1 nicht ausreichend haftet, während diese leicht weiter zu bearbeitende Lackschicht 5 auf Epoxydharz 2 ausgezeichnet haftet.
• Dieses Vorfahren empfiehlt sich beispielsweise auch für Reparaturen.
• Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung des erfindungsgemäRen Vorschlages ist bei hohen Pigmentanteilen und ausgezeichneter Haftung eine Vorbehandlung chemischer oder mechanischer Art vor dem Galvanisierungsprozeß nicht erforderlich.
• Denkbar ist auch die Anwendung des Verf ahrens zur Herstellung von mit Leitbahnen beschichteten Platinen, wie sie vorzugsweise in der Elektronik Anwendung finden.
• - Patentansprüche -

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Metallisierung und Kontaktierung nichtmetallischer Werkstoffe, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß auf dem nichtmetallischen Werkstoff (13 eine aushärtende Kunststoffschicht (2, 5) aufgebracht ist, in die leitende Pigmente eingefügt sind, die nach dem Aushärten vorbehandelt als Haftgrund hoher Festigkeit fiir eine Galvanisierung dienen.

   2.) Verfahren nach Anspruch 1 dadurch g e k e n n z e t c h -n e t , daß bei warm aushärtenden Kunststoffen, insbesondere Epoxydharz (2) der Anteil an leitenden Pigmenten gering ist und daß durch mechanische Vorbehandlung, vorzugsweise Schleifen, ein galvanisierbarer Haftgrund entsteht 3.1 Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g ek e n n z e i c h -n e t , daß bei kaltaushärtenden Kunststoffen (5) der Anteil an leitenden Pigmenten hoch ist und daß durch chemische Vorbehandlung, vorzugsweise Beizen, ein galvanisierbarer Haft grund entsteht.

   4.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die leitenden Pignente-und die galvanische Schicht (3, 6) aus Material mit gleichem Temperaturverhalten bestehen.

   5.) Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch g.e t e n n z e i c zu h -n e t , daß die galvanisch aufgetragene Schicht (3, 6) als Kontaktierung dient und an jeder Stelle des nichtmetallischen Werkstof£es durch Vorbehandlung (mechanisch oder chemisch) auftrapbar ist.

   6.) Verfahren nach Anspruch i und 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß bei sehr hohem Anteil an leitenden Pigmenten der Haftgrund (5) ohne Vorbehandlung galvanisierbar ist.