DE2354588C3 - Wässriges, alkalisches Bad zur Beschichtung von Aluminium- und Aluminiumlegierungsflächen - Google Patents

Wässriges, alkalisches Bad zur Beschichtung von Aluminium- und Aluminiumlegierungsflächen

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DE2354588C3 DE2354588A DE2354588A DE2354588C3 DE 2354588 C3 DE2354588 C3 DE 2354588C3 DE 2354588 A DE2354588 A DE 2354588A DE 2354588 A DE2354588 A DE 2354588A DE 2354588 C3 DE2354588 C3 DE 2354588C3
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Description

45
Die Erfindung betrifft ein wäßriges, alkalisches Bad zur Beschichtung von Aluminium- und Aluminiumlegierungsflächen mit Nickel, Nickel-Blei, Kobalt, Kobalt-Blei oder Kombinationen hiervon, enthaltend die Salze der Plattiermetalle sowie Puffersalze.
Ein derartiges Plattierbad ist aus dem Buch »Galvanotechnik.; (früher Pfanhauser), Band I, 1949, S. 79 und 534, bekannt. Hier werden die Einflüsse auf die Struktur der Nickelabscheidung beschrieben, die davon herrühren, daß andere Metalle gleichzeitig mit aufplattiert werden. Dabei werden die negativen Effekte von Säure und Bleiionen betont. Der resultierende höhere pH-Wert des Bads führt zu schwarzen Streifen, zu Rauhigkeit und Sprödigkeit des Niederschlags. All dies sind Erscheinungen, die auf jeden Fall vermieden werden sollten. Blei taucht in diesen bekannten Nickelbädern nur bei hohem Chloridgehalt oder hohem Gehalt an organischer Säure auf. Ein hoher Bleigehalt führt dazu, daß sich die Nickelabscheidung vom Grundmaterial trennt; zumindest wird die aufplattierte Schicht rauh und ungleichmäßig. Es wird daher dort empfohlen, Blei und andere Verunreinigungen zu eliminieren, damit dekorative Nickelüberzüge erzielt werden können. Für Lötzwecke ist dieses Bad ungeeignet, da die entsprechenden Benetzungs- und Legierungseigenschaften nicht gegeben sind.
Aus der AT-PS 1 08 409 ist ein Verfahren Mm Aufbringen von reinen Schichten aus Nickel und Kobalt auf Teile aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen bekannt Es führt zwar zu spiegelnden, eingefärbten und auch korrosionsbeständigen Oberzügen; diese sind jedoch nicht lötbar.
In der GB-PS 1156 981 ist ein Verfahren zum Erzeugen von Schutzüberzügen auf Teilen aus Kupfer oder Kupferlegierungen bzw. Eisen und Eisenlegierungen beschrieben. Die Schutzschicht kann u. a. aus Nickel oder Blei bestehen. In das Bad taucht zugleich ein Kontaktelement ein, das z.B. Aluminium sein kann. Dieses Kontaktelement soll jedoch nicht beschichtet werden, vielmehr ist vorgesehen, durch Zugabe einer Base an der Oberfläche des Kontaktelements naszierenden Wasserstoff zu erzeugen und damit ein Abscheiden von Nickel oder Blei zu verhindern.
Die US-PS 36 34 048 betrifft die Herstellung lötbarer Schichten auf nichtrostendem Stahl. Dabei werden nacheinander reine Schichten aus Nickel, Kobalt oder Chrom, Silber oder Kupfer und schließlich Gold oder Platin aufgebracht; das mit drei Beschichtungen versehene Stahlteil wird dann auf 800 bis 9500C erhitzt, so daß Metallatome der zweiten und dritten Schicht in die dritte bzw. zweite Schicht hinüberdiffundieren.
Im übrigen wurden zumeist saure Bäder verwendet (US-PS 18 37 835).
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, mit einem Bad der eingangs genannten Art Oberzüge mit den zur Weiterverwendung beim Löten erforderlichen Benetzungs- und Legierungseigenschaften herzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Bad gelöst, das einen Zusatz von ca. 0,005 bis ca. 1,0 Gew.-% eines Bleisalzes, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Lösung, aufweist und dessen pH-Wert der Lösung zwischen 7 und 12 liegt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß auch mit einem wäßrigen, alkalischen Bad zur Beschichtung von Aluminium und Aluminiumlegierungsflächen mit Nickel, Nickel-Wismut, Kobalt, Kobalt-Wismut oder Kombinationen hiervon, enthaltend die Salze der Plattiermetalle sowie Puffersalze, gelöst, das durch einen Zusatz von ca. 0,005 bis 1,0 Gew.-% Wismutlactat, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Lösung, und einen pH-Wert der Lösung zwischen 7 und 12 gekennzeichnet ist.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei der Erfindung werden die als »negativ« bekannten Elemente absichtlich zugegeben. Sie werden dabei sorgfältig innerhalb bestimmter Grenzen gehalten. Das Aussehen der Überzüge wird bewußt vernachlässigt. Die Aufmerksamkeit wird allein auf die Zusammensetzung und auf die physikalischen Eigenschaften des Überzugs gerichtet. Der Überzug hat keine dekorative, sondern eine funktionale Aufgabe: Er soll die Aluminiumoberfläche vor weiterer Oxidation schützen und mit dem Aluminiumlot exotherm beim Lötvorgang reagieren. Dadurch wird in situ eine neue Legierung gebildet, die hervorragende Benetzungs- und Löteigenschaften besitzt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend näher erörtert. Der Überzug kann durch Austauschplat-
tieren, elektrolytisches Plattieren oder stromloses Plattieren aufgebracht werden. Das alkalische Bad, dem ein Bleisalz zugesetzt ist, kann ohne Schwierigkeiten bei all diesen Plattiertechniken eingesetzt werden.
Beim elektrolytischen Aufplattieren von Nickel-Blei oder Kobalt-Blei wird vorzugsweise ein Metallsalz, z. B. Nickel- oder Kobaltsulfat, mit einem Metallsalz kombiniert, das ein Chloridion enthält, z. B. Nickel- oder Kobaltchlorid. Auch ist es erforderlich, daß ein Bleiion aus einem Bleisalz anwesend ist, z. B. aus Bleiazetat Das Bad wird basisch eingestellt indem z. B. ein Alkalimetallhydroxid oder Ammoniumhydroxid zugesetzt werden. Die Gesamtzusammensetzung wird durch Zugabe eines Puffers gepuffert Beispielsweise kann zitronensaures Natrium oder gluconsaures Natrium zugesetzt werden. Die Temperatur des Bades kann während des Plattierens zwischen 26,7 und 710C liegen.
Beim stromlosen Aufplattieren des den Lötvorgang fördernden Überzugs wird eine mit der Plattierlösung
10
15 des elektrolytischen Plattierens vergleichbare Plattierlösung mit der Ausnahme benutzt daß die Anwesenheit von durch ein Metallsalz eingeführten Chlorionen nicht erforderlich ist Bei diesem Verfahren wird der Überzug durch einen Austausch aufplattiert d-h, es liegt eine Oxidations-Reduktions-Reaktion vor. Im Falle des Nickels lautet diese Reaktion wie folgt:
2A1° + 3ΝΪ++-+2Α1+ + + + 3 Ni°
Bei einem anderen stromlosen Verfahren, das verwendet werden kann, wird Nickel mit Hilfe einer reduzierenden Reaktion aufplattiert Die Reaktion läuft nach folgendem Schema ab:
NiSO4 + NaH2PO2 + H2O
-Ni° + NaH2PO3 + H2SO4
Im folgenden sind sowohl für ein elektrolytisches als auch für ein stromloses Plattierbad Tabellen mit Bereichen für die Zusammensetzung angegeben.
Tabelle I
Stromloses Nickel-Blei-Legierungs-Plattierbad
Nr.
1. Nickelsulfat
2. Natriumeitrat
3. Bleiacetat
4. Amoniumhydroxyd-(NH3 = 30 %)
5. Temperatur
6. pH-Wert
Bereich in Gew.-% Bevorzugte Werte in Gew.-%
30-200 g/l 3.0-20.0 100.0 g/l 10.0
30-300 g/l 3.0-30.0 200.0 g/l 20.0
0.05-10.0 g/l 0.005-1.0 1.0 g/l 0.1
25-150 ml/1 2.5-15.0 75 ml/1 7.5
82°-93"C 82"C
7.0-12.0 10.5
Die unter Nr. 2 und 3 aufgeführten Verbindungen können auch ersetzt werden:
Nr.
Ersatz
Bereich Bevorzugte Menge
Natriumgluconat
Bleicitrat oder
Wismutlactat
30-200 g/l 0.05-5.0 g/l 0.25-5.0 g/l 150.0 g/l
1.0 g/l
1.0 g/l
Tabelle II
Stromloses Kobalt-Blei-Legierungs-Plattierbad
Nr.
Bereich
in Gew.-% Bevorzugte Werte in Gew.-%
1. Kobaltsulfat 30-200 g/l 3.0-20.0
2. Natriumeitrat 30-300 g/l 3.0-30.0
3. Bleiacetat 0.05-10.0 g/l 0.005-1.0
4. Ammoniumhydroxid 25-150ml/l 2.5-15.0 (NH3 = 30 %)
5. Temperatur 82°-93°C
6. pH-Wert 7.0-12.0
100.0 g/l 10.0
200.0 g/l 20.0
1.0 g/l 0.1
75 ml/1 7.5
820C
10.5
Die unter Nr. 2 und 3 aufgeführten Verbindungen können auch ersetzt werden:
5 23 54 588 6
Nr. Ersatz Bereich Bevorzugte Menge
2
3		 Natriumgluconat
Bleicitrat oder
Wismutlactat		 30-200 g/l
0.05-5.0 g/l		 150.0 g/l
1.0 g/l
Tabelle m
Stromloses Nickel-Kobalt-Blei-Legierungs-Plattierbad
Nr. Nickelsulfat Bereich in Gew.-% Bevorzugte Werte in Gew.-%
i 1. Kobaltsulfat 30-100 g/l 3.0-10.0 50 g/1 5.0
1 2. Natriumeitrat 100-30 g/l 10.0-3.0 50 g/l 5.0
I 3. Bleiacetat 60-300 g/l 6.0-30.0 200 g/l 20.0
I 4. Ammoniumhydroxid 0.05-100 g/l 0.005-1.0 1-0 g/l 0.1
[ 5. (NH3 = 30 %) 25-150 ml/1 2.5-15.0 75 ;ml/l 7.5
I Temperatur
I 6. pH-Wert 82°-93°C 82°C
I 7. 7.0-12.0 10.5
Die unter Nr. 3 und 4 aufgeführten Verbindungen können auch ersetzt werden:
Ersatz
Bereich
Natriumgluconat Bleicitrat oder Wismutlactat
60-300 g/l 0.05-5.0 g/l
Bevorzugte Menge
150 g/l 1.0 g/l
Tabelle IV
Elektrolytisches Nickel-Blei-Legierungs-Plattierbad
Nr. Nickelsulfat Bereich in Gew.-% Bevorzugte Werte in Gew.-%
1. Nickelchlorid 30-200 g/l 3.0-20.0 50 g/l 5.0
2. Natriumcitrat 100-10 g/l 10.0-1.0 50 g/l 5.0
3. Bleiacetat 60-300 g/l 6.0-30.0 100 g/l 10.0
4. Ammoniumhydroxid 0.05-10.0 g/l 0.005-1.0 1.0 g/l 0.1
5. Temperatur 5 ml-150 ml/1 0.5-15.0 75 ml/1 7.5
6. pH-Wert 26.7°-71°C 26.7°C
7. 7.0-12.0 10.5
Die unter Nr. 3 urtd 4 aufgeführten Verbindungen können auch ersetzt werden:
Nr.
Ersatz
Bereich
Bevorzugte Werte
Natriumgluconat Bleicitrat oder Wismutlactat pH-Wert
60-300 g/l 0.05-5.0 g/l
150.0 g/l
1.0 g/l 10.5
β Λ ι
Tabelle V
Elektrolytisches Kobalt-Blei-Legierungs-Plattierbad
Bereich
in Gew.-%
Bevorzugte Werte in Gew.-0/
1. Kobaltsulfat 30-200 g/l 3.0-20.0 50 g/l 5.0
2. Kobaltchlorid 100-10 g/l 10.0-1.0 50 g/l 5.0
3. Natriumcitrat 60-300 g/l 6.0-30.0 100 g/l 10.0
4. Bleiacetat 0.05-10.0 g/l 0.005-1.0 1.0 g/l 0.1
5. Ammoniumhydroxid 5 ml-175 ml/1 0.5-7.5 75 ml/1 7.5
6. Temperatur 26.7°-7 TC 26.7 C
7. DH-Wert 7.0-12.0 10.5
Die unter Nr. 3 und 4 aufgeführten Verbindungen können auch ersetzt werden:
Nr.
Ersatz
Bereich
Tabelle VI
Elektrolytisches Nickel-Kobalt-Blei-Legierungs-Plattierbad
Bevorzugte Werte
3 Natriumgluconat 60-300 g/l 150.0 g/l
4 Bleicitrat oder 0.05-5.0 g/l 1.0 g/l
Wismutlactat
pH-Wert 10.5
Zusammensetzung
Bereich
in Gew.-%
Bevorzugte Werte in Gew.-%
1. Nickelsulfat 30-300 g/l 3.0-30.0 50 g/l 5.0
2. Kobaltchlorid 100-10 g/l 10.0-1.0 50 g/l 5.0
3. Natriumcitrat 60-300 g/l 6.0-30.0 100 g/l 10.0
4. Bleiacetat 0.05-10.0 g/l 0.005-1.0 1.0 g/l 0.1
5. Ammoniumhydroxi d 5-150 ml/1 0.5-15.0 75 ml/1 7.5
6. Temperatur 26.7°-71°C 26.7CC
7. pH-Wert 7.0-12.0 10.5
Die unter Nr. 3 und 4 aufgeführten Ausfuhrungsbeispiele können auch ersetzt werden:
Nr.
Ersatz
Bereich
Bevorzugte Menge
3 Natriumgluconat 60-300 g/l 150.0 g/l
4 Bleicitrat oder 0.05-5.0 g/l 1.0 g/l
Vtismutlaciat
Bei den Beispielen wurden nur solche Bäder aufgeführt, die durch Zugabe von Ammoniumhydroxid basisch eingestellt worden sind. Andere basische Lösungen sind aber gleichermaßen einsetzbar. Die Zugabe einer Base gewährleistet, daß der Niederschlag
aus kleinen schwammartigen Teilchen der Legierung bzw. des reinen Metalls besteht, welche normalerweise kleiner als 2,54 μπι sind. Je kleiner die Teilchen sind, desto besser wird die Oberfläche der Aluminiumgrundlegierung bedeckt

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Wäßriges, alkalisches Bad zur Beschichtung von Aluminium und Aluminiumlegierungsflächen mit Nickel, Nickel-Blei, Kobalt, Kobalt-Blei oder Kombinationen hiervon, enthaltend die Salze der Plattiermetalle sowie Puffersalze, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Zusatz von 0,005—1,0 Gew.-% eines Bleisalzes, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Lösung, aufweist und daß der pH-Wert der Lösung zwischen 7 und 12 liegt
2. Wäßriges, alkalisches Bad zur Beschichtung von Aluminium und Aluminiumlegierungsflächen mit Nickel, Nickel-Wismut, Kobalt, Kobalt-Wismut oder Kombinationen hiervon, enthaltend die Salze der Plattiermetalle sowie Puffersalze, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Zusatz von 0,005 bis 1,0 Gew.-% Wismutlactat, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung der Lösung, aufweist und daß der pH-Wert der Lösung zwischen 7 und 12 liegt.
3. Plattierbad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es Bleiacetat oder Bleicitrat aufweist.
4. Plattierbad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es durch Ammoniumhydroxid basisch eingestellt ist.
5. Plattierbad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der Lösung 10 bis 11 beträgt.
6. Plattierbad nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur elektrolytischen Abscheidung, dadurch gekennzeichnet, daß 3 bis 20 Gew.-°/o Nickelsulfat und/oder Kobaltsulfat, 3 bis 10 Gew.-% Nickelchlorid und/oder Kobaltchlorid und 6 bis 30 Gew.-% Natriumeitrat und/oder Natriumgluconat zugesetzt sind.
7. Plattierbad nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur stromlosen Abscheidung, dadurch gekennzeichnet, daß 3 bis 20 Gew.-% Nickelsulfat und/oder Kobaltsulfat und 3 bis 30 Gew.-% Natriumgluconat und/oder Natriumeitrat zugesetzt sind.
DE2354588A 1972-11-07 1973-10-31 Wässriges, alkalisches Bad zur Beschichtung von Aluminium- und Aluminiumlegierungsflächen Expired DE2354588C3 (de)

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