DE2365730B2 - Verfahren zum regenerieren von oberflaechenaktivierungsloesungen - Google Patents
Verfahren zum regenerieren von oberflaechenaktivierungsloesungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen bzw. intermittierenden Regenerieren von O'oerflächenaktivierungslösungen
für stromlos abzuscheidende Metallschichten auf Kunststoffoberflächen vermittels
gepufferter Redoxsysteme auf der Basis von Permangansäure.
Hierfür werden in den Oberflächenaktivierungslösungen Permanganat- und Manganat-Ionen in einem
Verhältnis von 1,2 verwendet Die Lösungen sind hochaktiv, stabil und leicht einstellbar und haben
außerdem den Vorzug, daß sie einfach zu regenerieren oder zu vernichten und damit nicht umweltschädlich
sind.
Zur Einstellung des gewählten pH-Wertes und des molaren Verhältnisses von Permanganat- zu Manganat-Ionen
in der Oberflächenaktivierungslösung Dedient man sich zweckmäßig der Zugabe von Puffern, wobei
vorzugsweise als Puffersubstanzen Phosphate, Karbonate, Borate sowie Mischungen derselben bzw. Kohlendioxyd
verwendet werden.
Folgende Beziehung der Gleichgewichtseinstellung in alkalischer Lösung ist bekannt:
3 MnO4- +2 H2O = 2 MnO2 + 2 MnO4" +4 ΟΗ~
K= 16.
K= 16.
Die folgende Tabelle gibt die Abhängigkeit des Verhältnisses von MnO4-- zu MnO4- vom pH-Wert
der Lösung.
pH-Wert Manganat/Permanganat
14 | 2,5 |
13 | |
12 | 0,5 |
11 | 0,25 |
55
60
Der pH-Wert der hier interessierenden Lösungen liegt unterhalb 13 und vorzugsweise bei einem pH-Wert,
der einem Manganat-Permanganat-Verhältnis von unter 1 entspricht. Allgemein hängt der optimale
pH-Wert und mit ihm das Verhältnis Manganat zu Permanganat von der chemischen Beschaffenheit der
Kunststoffschichten ab die mit der Lösung aktiviert werden sollen. Beispielsweise liegt das Optimum des
pH-Wertes für Epoxydharze sowie Acrylonitril-Butadien-Styrol-Harze
zwischen 11 und 13, vorzugsweise bei
Aus der Literatur ist es bekannt, daß wäßrige Permanganatlösungen instabil sind und im leicht sauren
Medium unter Sauerstoffabgabe zerfallen. In neutralen
oder leicht alkalischen Lösungen wird die Zersetzung im Dunklen weitgehend unterbunden, aber durch Licht
beschleunigt
Es wurde nun gefunden, daß bei entsprechender pH-Einstellung und damit Einstellung des Manganat-Permanganat-Verhältnisses
die Lösungen über lange Zeiträume stabil sind.
Für die Lösungen kann jedes stabile Metallsalz der Obermangansäure verwendet werden, soweit es zu
mindestens 2 g/l in wäßrigen Lösungen stabil löslich ist Vorzugsweise werden jedoch Alkali- und Erdalkalisalze
und wegen der relativ geringen Kosten die auf dem Markt leicht erhältlichen Natrium- und Kaliumsalze
verwendet
Der Konzentrationsbereich der Permanganatlösungen ist in weiten Grenzen variierbar; er kann von
1—2 g/l bis zur gesättigten Lösung reichen. Es sei jedoch bemerkt daß die besten Ergebnisse mit Kalium-
und Natriumpermanganatlösungen im Bereich von 1 _ 60 g/l erzielt werden.
Der pH-Wert wird je nach dem Analysenergebnis der Lösung durch Zugabe von Säuren oder Basen
eingestellt
Ist beispielsweise der pH-Wert der Hauptlösung durch Absorption von CO2 aus der Luft auf 11,5
gesunken, so wird zu der entnommenen Probe so lange KOH zugetropft bis sich der pH-Wert 12,5 einstellt Die
berechnete Menge wird dann zu der Hauptlösung gegeben.
Das Verhältnis Manganat zu Permanganat wird beispielsweise ebenfalls im aliquoten Teil durch
Titration mit KJ festgestellt und sodann dem aliquoten Teil soviel übermangansaures Salz zugesetzt bis die
gewünschte Konzentration sich einsteilt; anschließend wird die berechnete Menge der Hauptlösung zugesetzt
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, das Bad etwa jede Woche einmal zu analysieren und die entsprechende
Einstellung vorzunehmen.
Wenn Puffersubstanzen verwendet werden, wie Phosphate, Borate, Carbonate oder Bikarbonate, so
lassen sich durch diese Substanzen der gewünschte pH-Wert und das gewünschte Manganat/Permanganat-Verhältnis
erzielen. Besonders geeignete Puffer sind Kaliumkarbonat Kaliumphosphat, einbasisches Kaliumphosphat
zweibasisches Kaliumphosphat Kaliumpyrophosphat Kaliumpolyphosphat und die entsprechenden
Natriumsalze. Ebenfalls geeignet sind Borsäure und die Salze der Borsäure, wie Kaliumborat Kaliumbiborat,
Metaborat Orthoborat und die entsprechenden Natriumsalze.
Die zur Einstellung des richtigen pH-Wertes erforderlichen
Mengen an Säuren oder Basen hängen vom gewünschten pH-Wert ab.
Nach der vorliegenden Verfahrensweise ist es möglich, bei der Aktivierung der Kunststoffoberflächen
das in der verwendeten Permanganatlösung entstehende Manganat durch Disproportionierung wieder in
Permanganat und Mandandioxyd überzuführen. Hierfür bedient man sich des folgenden, erfindungsgemäßen
Verfahrens:
1) CO2 wird in die aufzuarbeitende Lösung eingeleitet,
um den pH-Wert von 12,5 auf 11 bis 11,5 zu senken;
2) die Lösung wird für etwa 15 Min. auf 80—1000C
erhitzt Dadurch werden organische Reste zerstört und das Manganat in Mangandioxyd und Permanganat
zersetzt;
3) anschließend wird die Lösung abgekühlt und die
Kohlensäure in Form eines Karbonates, beispielsweise durch Calciumhydroxydlösung, gefällt Dadurch
wird der pH auf seinen ursprünglichen Wert von 1£5 zurückgebracht;
4) das Karbonat wird abfiltriert;
5) schließlich wird der Permanganatgehalt durch Analyse festgestellt und durch Zusatz von Permanganat
auf den erwünschten Wert gebracht
Im folgenden soll die Anwendungsmöglichkeit der Erfindung zur Verdeutlichung ihrer wesentlichen
Vorteile durch einige Beispiele angeführt werdea
KMnO4
KOH (45% wäßr. Lösung)
Mit Wasser auf 11 auffüllen.
Hydroxylamin · HCL 50 g
HCLkonz.(37%) 20 ml
Wasser ausreichend zum Auffüllen auf 1 1;
IO
20
Eine Epoxyglasschichtstoffplatte mit einer harzreichen
Oberflächenschicht wird wie folgt behandelt:
(a) Die in bekannter Weise gereinigte Oberfläche wird
für 2 Min. bei 6O0C in die folgende Oberflächenaktivierungslösung
getaucht:
(d) sodann wird die Oberfläche für etwa 2 Min. in eine
Lösung von 300 ml/1 37% Salzsäure bei 20-250C
eingetaucht und mit fließendem Wasser bei 20-250C gespült;
(e) anschließend wird die Oberfläche in bekannter Weise mit der Lösung eines Palladium-Zinn(II)-komplexes
für die stromlose Metallabscheidung katalysiert, mit Wasser gespült und in ein stromlos
arbeitendes Metallisierungsbad gebracht
Hier wird eine Permanganat-Oberflächenaktivierungslösung verwendet, bei der der pH-Wert und das
Verhältnis Permanganat/Manganat durch eine Pufferlösung eingestellt wurde. Ein Kunststoff wird nach
folgendem Verfahren metallisiert:
(a) Reinigen der Oberfläche mit einer wäßrigen Trinatriumphosphatlösung von 50 g/l bei 70° C;
(b) mit Wasser spülen,
(c) Eintauchen unter leichter Badbewegung bei 20—25° C in die folgende Lösung:
Methylethylketon
mit Wasser auf 11 auffüllen
200 ml
40 g
zur Einstellung
des pH-Wertes auf 12,5
des pH-Wertes auf 12,5
(d) Oberflächenaktivierung durch Eintauchen für 10 Min. bei 700C in die Lösung Nr. 3 der nachfolgenden
Tabelle;
(e) Spülen im ruhenden (nicht unter fließendem) Wasser;
(f) Neutralisieren für 5 Min. in der folgenden Lösung:
(b) Anschließend wird im ruhenden Wasser (nicht unter fließendem Wasser) gespült, und
(c) für 5 Min. bei 20—25°C in der folgenden Lösung
neutralisiert:
Zinn(Il)-chlorid-dihydrat
Salzsäure (37%)
Wasser, um auf
Salzsäure (37%)
Wasser, um auf
30 g
330 ml
1000 ml aufzufüllen.
330 ml
1000 ml aufzufüllen.
40 Die Weiterverarbeitung erfolgt wie im Beispiel I beschrieben.
Die benutzbaren Oberflächenaktivierungslösungen sind aus der nachfolgenden Tabelle ersichtlich.
Lösung Nr. | 4 | 5 | 6') | 7 | 8 | |
3 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | |
KMnO4, g | 40 | — | — | — | — | — |
KH2PO4, g | 40 | 40 | 30 | — | — | |
K2HPO4, g | — | — | 40 | — | — | — |
K3PO4, g | — | — | — | — | 40 | — |
K2CO3, g | — | _ | — | — | — | 40 |
K3BO3 | — | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 | 1000 |
Mit Wasser auffüllen auf | 1000 | 8,9 | 11,6 | 12£ | 11,0 | 10-12 |
pH | 4,2 | |||||
·) Genügend KOH wird zugesetzt, um den pH-Wert von 12,5 einzustellen.
Weitere Oberflächenaktivierungslösungen enthalten g/l Kaliumpermanganat und 30 g/l K2HPO4 und
haben einen pH-Wert, der auf einen gewählten Wert zwischen 11 und 13,0 eingestellt ist Die zu aktivierenden
Oberflächen werden entsprechend dem im Beispiel I angegebenen Verfahren behandelt mit dem Unterschied,
daß die Aktivierungszeit 15 Min. beträgt und die Badtemperatur 700C. Das Neutralisierungsbad enthält
in diesem Fall beispielsweise 50 g/I Hydroxylaminhydrochlorid und 20 ml/137% HCl.
Anstatt einer rein wäßrigen Oberflächenaktivierungslösung kann auch als Lösungsmittel ein Gemisch
von Wasser und anderen nicht oxydierbaren Lösungsmitteln, beispielsweise Essigsäure, verwendet werden.
Statt Kaliumpermanganat kann beispielsweise Natriumoder Lithiumpermanganat verwendet werden. Ebenso
6s können statt Kaliumhydroxyd und Kaliumkarbonat auch die entsprechenden Natrium- und Lithiumsalze
verwendet werden.
Im Vergleich zur bekannten Technik bewirkt die Behandlung der Oberflächen von Kunststoffen vor der
Metallisierung aus stromlosen Metallabscheidungsbädern mit den angegebenen Lösungen eine verbesserte
Oberflächenaktivierung und damit Haftung darauf abgeschiedener Metallschichten.
Die vorliegenden Permanganatlösungen sind in ihrer Wirkung den allgemein bekannten Chromsäurelösungen
mindestens gleichwertig, vermeiden aber das schwierige Problem der Chromsäurevernichtung und ι ο
Unschädlichmachung und gestatten es, ohne teures Material für die Badbehälter, Heizer, Mischer eto,
auszukommen.
Ein besonderer Vorzug der Lösungen mit einem pH zwischen 11 und 13 ist ihre gute Stabilität. Stark saure
Permanganatlösungen sind wenig stabil bis vollkommen instabil. Beispielsweise tritt bei einer Lösung von
2—10 g/l Kaliumpermanganat und 600 ml/1 konz. Schwefelsäure oder 500 ml 85% Phosphorsäure plötzliche
und schnelle völlige Zersetzung ein. Andererseits sind stark alkalische Permanganatlösungen zwar sehr
stabil, aber viel langsamer arbeitend, und die erzielte
Haftfestigkeit der niedergeschlagenen Metallschicht auf der Unterlage ist nur seht gering.
Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung liegt darin, die bei dem vorstehenden Verfahren bereits
verwendete Permanganatlösung zurückzugewinnen, indem man das Manganat durch Disproportionierung
wieder in Permanganat und Mangandioxyd überführt
Hierführ bedient man sich der folgenden Verfahrensschritte:
1) CO2 wird in die aufzuarbeitende Lösung eingeleitet,
um den pH-Wert von 12£ auf 11 bis 11,5 zu senken.
2) Die Lösung wird für etwa 15 Min. auf 80—10O0C
erhitzt Dadurch werden organische Reste zerstört und das Manganat in Mangandioxyd und Permanganat
zersetzt
3) Anschließend wird die Lösung abgekühlt und die Kohlensäure in Form eines Karbonates, wie
beispielsweise durch Calciumhydroxydlösung, gefällt Dadurch wird der pH auf seinen ursprünglichen
Wert von 12£ zurückgebracht
4) Das Karbonat wird abfiltriert.
5) Schließlich wird der Permanganatgehalt durch Analyse festgestellt und durch Zusatz von Permanganat
auf den im vorliegenden Verfahren erwünschten Wert gebracht
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zum kontinuierlichen bzw. intermittierenden Regenerieren von Oberflächenaktivierungslösungen für Kunststoffoberflächen« auf denen stromlos Metallschichten abzuscheiden sind, vermittels gepufferter Redoxsysteme auf der Basis von Permangansäure, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst in die Lösung CO2 eingeleitet wird bis der pH-Wert auf 11 bis 11,5 gesenkt ist und sodann die Lösung für etwa 15 Minuten auf 80 bis 1000C erhitzt wird, und nach dem Abkühlen der Lösung die Kohlensäure als Karbonat, vorzugsweise durch Zugabe von Calciumhydroxydlösung, gefällt, und der pH-Wert auf 1,25 gebracht wird und hierauf das Karbonat abfiltriert und schließlich der Permanganatgehalt durch Analyse festgestellt und durch Zugabe von Permanganat auf den Sollwert gebracht wird.20
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US31474872A | 1972-12-13 | 1972-12-13 | |
US31474872 | 1972-12-13 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2365730A1 DE2365730A1 (de) | 1976-04-22 |
DE2365730B2 true DE2365730B2 (de) | 1977-04-21 |
DE2365730C3 DE2365730C3 (de) | 1977-12-08 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
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ATA1029173A (de) | 1975-06-15 |
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ES421398A1 (es) | 1976-04-16 |
DK148485B (da) | 1985-07-15 |
DE2365730A1 (de) | 1976-04-22 |
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IT1000480B (it) | 1976-03-30 |
NL178018B (nl) | 1985-08-01 |
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GB1401600A (en) | 1975-07-16 |
JPS5224549B2 (de) | 1977-07-01 |
DE2362381A1 (de) | 1974-07-04 |
FR2210652B1 (de) | 1976-06-25 |
NL7317078A (de) | 1974-06-17 |
SE419239B (sv) | 1981-07-20 |
NL178018C (nl) | 1986-01-02 |
DE2362381C3 (de) | 1978-08-31 |
FR2210652A1 (de) | 1974-07-12 |
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