DE2512339A1

DE2512339A1 - Verfahren zur erzeugung einer haftenden metallschicht auf einem gegenstand aus aluminium, magnesium oder einer legierung auf aluminium- und/oder magnesiumbasis

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Publication number: DE2512339A1
Application number: DE19752512339
Authority: DE
Inventors: Nils Olle Grinder; Karl-Gustav Wikstroem
Original assignee: Rederi Nordstjernan AB
Current assignee: Rederi Nordstjernan AB
Priority date: 1974-03-22
Filing date: 1975-03-20
Publication date: 1975-10-09
Also published as: CH597373A5; NO750972L; NO136207B; FR2264894A1; NL7503446A; GB1445553A; SE380549B; BE826997A; JPS50133126A; NO136207C

Description

is'

Reg. Nr. 124V62O

PATENTANWÄLTE

Dr.-Ing. Wolff
H.Bartels

Dipl.-Chem. Dr Brandes Dr.-lng.Held
Dipl.-Phys. Wolff

8 München 22,Thierschstraße 8

Tel.(089)293297 Telex 0523325 (patwo d) Telegrammadresse: wolffpatent, münchen Postscheckkonto Stuttgart 7211 (BLZ 60010070) Deutsche Bank AG, 14/28630 (BLZ 60070070) Bürozeit: 8-12 Uhr, 13-16.30 Uhr außer samstags

19. März 1975 25/2

REDERIAKTIEBOLAGET NORDSTJERNAN
Stockholm 7 / Schweden

Verfahren zur Erzeugung einer haftenden Metallschicht auf einem Gegenstand aus Aluminium, Magnesium oder einer Legierung auf Aluminium- und/oder Magnesiumbasis.

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Verfahren zur Erzeugung einer haftenden Metallschicht auf einem Gegenstand aus Aluminium, Magnesium oder einer Legierung auf Aluminium- und/oder Magnesiumbasis

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung einer haftenden Metallschicht auf einem Gegenstand aus Aluminium, Magnesium oder einer Legierung auf Aluminium- und/oder Magnesiumbasis, bei dem der Gegenstand vor dem Auftragen der Metallschicht mit einer sauren, ein Metallsalz enthaltenden, Lösung vorbehandelt wird.

Es ist allgemein bekannt, Formkörper aus Aluminium, das mit einem elektrisch-leitfähigen Metall überzogen ist, z.B. Kupfer oder Nickel, als elektrische Leiter zu venvenden, beispielsweise in Heim-Installationen oder in elektrischen Geräten, z.B. Motoren, Transformatoren, zur Herstellung von Bedienungstafeln, Schaltbrettern, Umschaltern und dergleichen. Die Metal!beschichtung auf dem Aluminiumformkörper hat dabei den Zweck, den Kontaktwiderstand de3 Aluminiums, hervorgerufen durch eine natürliche Aluminiumoxidschicht (AlJOp , welche sich vergleichsweise rasch bildet, wenn Aluminium der Einwirkung der Atmosphäre ausgesetzt wird, zu vermindern. Es ist des weiteren allgemein bekannt, Aluminium zu dekorativen Ztvecken oder zum Zwecke der Erzeugung einer Korrosions-Widerstandsfähigkeit mit einer Metallschicht aus Chrom, Nickel, Kupfer, Messing, Silber und dergleichen zu elektroplattieren. Nachteilig an derartigen Beschichtungen ist jedoch, daß ihre Haftfestigkeit schlecht ist.

Es ist des weiteren bekannt, Formkörper aus Aluminium gleichzeitig durch Beizen von ihrer natürlichen Oxidschicht zu befreien und chemisch mit einer Schicht aus Zink zu beschichten, indem man die Formkörper in eine stark alkalische Zinkatlösung taucht, worauf die mit Zink beschichteten Formkörper mittels eines Elektroplattierungsbades mit dem gewünschten Metall plattiert werden, beispielsweise mittels Nickel, Kupfer, Silber oder Chrom. Ein solches Verfahren ist als das sog. Ziriatverfahren bekannt geworden.

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Das bekannte Zinkatverfahren weist jedoch mehrere Nachteile auf. So erfordert das Verfahren mehrere vergleichsweise komplizierte und empfindliche Beiz- und Zinkbeschichtungsstufen. So wird beispielsweise in der Regel die Zinkatbeizstufe zweimal wiederholt, wobei zwischen diesenbeiden Stufen eine Beizstufe eingeschaltet wird, mit dem Ziel, die Zinkatschicht, die während der ersten Zinkatbeizstufe erzeugt wurde, zu entfernen, so daß die später auf elektrolytischem Wege aufgebrachte Metallplattierung auf dem Formkörper besser haftet. Biegt man des weiteren Aluminiumdraht, der nach dem Zinkatverfahren vorbehandelt worden ist und auf den nachfolgend eine Nickelschicht elektroplattiert wurde, so stellt man fest, daß die Nickelschicht Risse und Sprünge aufweist und die Schicht dazu neigt, sich abzulösen.

Aus dem "Handbuch der Galvanotechnik", von H. W. Dettner und J. Elze, Verlag Carl Hanser, München (1964), 1:2 und aus dem "Aluminium-Taschenbuch", Aluminiumverlag GmbH, Düsseldorf (1963), 12. Ausgabe, ist ein weiteres Verfahren zur Vorbehandlung und Beizung von Aluminium, Magnesium oder Legierungen hiervon mittels einer Mischung von Fluorwasserstoffsäure und einer anorganischen Säure, beispielsweise Chlorwasserstoff säure oder Schwefelsäure bekannt.

Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist, daß sich die Oxidschicht, die während des Beizprozesses entfernt wurde, unmittelbar wieder auf dem Metallformkörper ausbildet, wenn dieser aus dem Beizbad entnommen und der Einwirkung von Luft ausgesetzt wird. Eine Oxidation der Metalle tritt des weiteren dann auf, wenn die Metalle nach dem Beizen zur Entfernung anhaftender Reste der Beizlösungen mit Wasser gewaschen werden. Die sich ausbildende Oxidschicht verhindert oder inhibiert einen metallischen Kontakt zwischen dem Metallsubstrat und dem auf die Oberfläche aufzubringenden Metall, so daß im allgemeinen eine nur sehr schlechte Haftung der aufgebrachten Metallschicht auf dem Substrat erreicht wird.

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Sinn und Zweck des bekannten Zinkatverfahrens ist es, eine Oxidation der gebeizten und von Oxiden befreiten Leichtmetalloberflächen durch unmittelbare Bildung einer Zinkbeschichtung nach dem Beizen zu vermeiden. Wie bereits erwähnt, besteht ein Nachteil des bekannten Verfahrens jedoch darin, daß beispielsweise eine durch Elektroplattierung aufgebrachte Nickelschicht dazu neigt, zu reißen und sich abzulösen.

Es ist schließlich auch bekannt, Formkörper aus Aluminium vor dem Auftragen einer Metallschicht durch elektrolytische oder chemische Plattierung mit einer sauren, ein gelöstes Metallsalz enthaltenden Lösung vorzubehandeln. Derartige Behandlungsverfahren sind beispielsweise bekannt aus dem "Handbuch der Galvanotechnik" von II. W. Dettneruid J. Elze, Carl Hanser Verlag, München, 1:2 (1964), Seite 1039, ferner aus S. Heiman, "Met. Finish", 47:9 (Ί949) , Seiten 52 bis 56, ferner S. Heiman, "Trans. Electrochem. Soc." (1949), 9_5, Seiten 205 bis 225 und den US-PS 2 PRO 773, 2 850 441, 2 970 090 und 3 672 964. In sämtlichen dieser Publikationen werden Verfahren beschrieben, bei denen Aluminiumformkörper in Beizbädern vorbehandelt werden, die entweder Chlorwasserstoffsäure und ein hierin gelöstes Metallsalz oder Fluorwasserstoffsäure und ein hierin gelöstes Metallsalz enthalten.

Ein Verfahren zur Vorbehandlung von Aluminium in einem Beizbad aus Salpetersäure und Nickelchlorid ist des weiteren durch eine Arbeit von G. S. Petit, R. R. W. Wright, C. C. Wright und T. Kwasnoski, veröffentlicht in "Plating 59" (1972), Seiten 567 bis 570, bekannt geworden. Bei diesen bekannten Verfahren wird die Nickelschicht, die auf dem Aluminiumformkörper beim Beizen aufgebracht wird, in einem nachfolgenden Beizprozeß wieder entfernt, worauf die Oberfläche des Aluminiumformkörpers beschichtet wird.

Aus der schwedischen Patentschrift 108 545 ist schließlich ein Verfahren zur Aufrauhung der Oberfläche von Aluminiumlegierungen bekannt, bei dem die Oberfläche der Legierungsformkörper mit einer

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Lösung, enthaltend Nickelchlorid, Fluorwasserstoff und Borsäure vorbehandelt «errotecn. Bei dieser Vorbehandlung wird auf der Oberfläche der Formkörper eine Nickelschicht niedergeschlagen. Diese Nickelschicht wird jedoch vor Auftragen einer Oberflächenbeschichtung durch Lösung in einer Mischung aus Salpetersäure und Schwefelsäure wieder entfernt.

Es ist somit bekannt, Formkörper aus Leichtmetallen mit Fluorwasserstoffsäure mit gelösten Metallsalzen derart vorzubehandeln, daß auf dem Leichtmetallformkörper eine dünne Metallschicht oder Vorschicht niedergeschlagen wird, wobei diese dünne Metallschicht vor Aufbringen der Endbeschichtung wieder entfernt wird. Schließlich ist es des weiteren bekannt, Formkörper aus Leichtmetallen, die in der beschriebenen Weise vorbehandelt wurden, mit einer Oberflächenbeschichtung zu versehen, in der nach der Entfernung der zunächst erzeugten Vorschicht, direkt nach üblichen bekannten Methoden eine Nickel- oder Kupferschicht aufgebracht wird. Nachteilig an diesen Verfahren ist jedoch, daß die Haftfestigkeit der in dieser Weise erzeugten Oberflächenschichten im Falle vieler Metallsubstrate nicht ausreichend ist und die Metallschicht dazu neigt, sich abzulösen, wenn eine vergleichsweise geringe mechanische Belastung der beschichteten Formkörper erfolgt oderwsnn die Substrate deformiert werden. Die bekannten, eine Säurevorbehandlung verwendenden Verfahren v/eisen garz allgemein die angegebenen Schwierigkeiten auf,insbesondere bezüglich der Haftfestigkeit oder Bindefestigkeit von Metallschichten, die auf chemischem oder elektrolytischem Wege nach der Vorbehandlung aufgebracht werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues Verfahren zur Erzeugung einer haftenden Metallschicht auf einem Gegenstand aus Aluminium, Magnesium oder einer Legierung auf Aluminium- und/oder Magnesiumbasis anzugeben, das die geschilderten Machteile der bekannten Verfahren vermeidet und mit dem sich fest haftende Metallschichten auf Gegenständen der beschriebenen Metalle erzielen lassen.

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Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, daß sich die gestellte Aufgabe dadurch lösen läßt, daß man die zu beschichtenden Gegenstände oder Formkörper in ganz bestimmterweise vorbehandelt, worauf sich auf die Formkörper bzw. Gegenstände fest haftende Metallbeschichtungen aufbringen lassen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung einer haftenden Metallschicht auf einem Gegenstand aus Aluminium, Magnesium oder einer Legierung auf Aluminium- und/oder Magnesiumbasis, bei dem der Gegenstand vor dem Auftragen der Metallschicht mit einer sauren, ein Metallsalz enthaltenden, Lösung vorbehandelt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man den Gegenstand mit einer Lösung vorbehandelt, die mindestens zwei verschiedene anorganische Säuren, von denen mindestens eine aus Fluorwasserstoffsäure, Bromwasserstoffsäure oder Jodwasserstoffsäure und die andere aus Fluorwasserstoffsäure, Bromwasserstoffsäure, Jodwasserstoffsäure, Chlorwasserstoffsäure, Phosphorsäure, Chromsäure, Perchlorsäure oder Schwefelsäure besteht, und ein Metallsalz enthält.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht somit darin, daß der Gegenstand oder der Formkörper, auf den eine fest haftende Metallschicht aufgebracht werden soll, vor dem Aufbringen dieser Metallschicht mit einer Lösung vorbehandelt wird, z.B. eingetaucht wird, welche mindestens zwei verschiedene anorganische Säuren enthält, von denen mindestens eine aus einer Halogenwasserstoffsäure besteht, und zxvar aus Fluorwasserstoffsäure, Bromwasserstoffsäure oder Jodwasserstoffsäure, d.h. einer Säure, die als die aktive Säure bezeichnet werden kann. Die Behandlungslösung enthält des xveiteren ein Metallsalz. Nach der Vorbehandlung mit einer solchen Lösung kann der Gegenstand von anhaftender saurer Lösung befreit werden, worauf die Oberfläche der Gegenstände mit einem Metall beschichtet werden kann, unter Amvendung üblicher bekannter Methoden, beispielsweise Elektrolyse- oder chemische Plattierungsmethoden. Zu den anorganischen Säuren, welche zusätzlich zu mindestens einer der angegebenen aktiven Halogenwasserstoffsäuren vorhanden sind, gehören mindestens eine der Säuren: Phosphoräsure, Chlorwassers toffsäure, Fluorwasserstoffsäure, Bromwasserstoffsäure,

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Jodwasserstoffsäure, Chromsäure, Perchlorsäure und Schwefelsäure.

Das in der Beizlösung oder der Beizsäure gelöste Metallsalz besteht vorzugsweise aus einem löslichen Salz des Nickels, Chroms, Eisens, Cobalts, Mangans, Magnesium oder Zinks. Der pH-Wert der sauren Lösung liegt vorzugsweise unter etwa 2,5.

Beim Beizen der Gegenstände aus Aluminium oder Magnesium oder Legierungen hiervon in den erfindungsgemäß verwendeten Lösungen, lösen sich die Oxidschichten auf diesen Gegenständen und werden entfernt, worauf das oder die gelösten Metallsalze mit dem Substrat des Gegenstandes reagieren und das Substrat für eine nachfolgende Plattierung aktivieren, z.B. durch chemische Abscheidung einer dünnen Schicht eines Metalles, das sich von dem gelösten Metallsalz ableitet, auf der Oberfläche des Gegenstandes. Die Abscheidung der dünnen Metallschicht ist deshalb vorteilhaft, weil diese das Substrat vor der Oxidation schützt, wenn der Gegenstand aus der Lösung entnommen wird.

Vorzugsweise erfolgt der erfindungsgemäße Beizprozeß in einer Lösung von etwa Raumtemperatur. Dadurch wird die Gefahr der Verdunstung von Bestandteilen der Lösung, die sich nachteilig auf.die Umgebung auswirken könnte, vermindert. Die Behandlungsdauer in der Lösung kann sehr kurz sein und liegt in der Regel bei weniger als 1 Minute, wenn es gilt, optimale Ergebnisse bei der End-Oberflächenbeschichtung zu erzielen. Die im Einzelfalle günstigste Behandlungsdauer hängt jedoch von der Temperatur der Lösung ab, wobei durch Erhöhung der Temperatur der Behandlungslösung eine Verkürzung de rjBehandlungs dauer erreicht wird.

Im folgenden werden einige zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung geeignete Lösungen und Behandlungsbedingungen von Formkörpern aus Aluminium und Magnesium angegeben:

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Chlorwasserstoffsäure, HCl Fluorwasserstoffsäure, HF Nickelchlorid (NiCl₇- 6 H₇O) Wasser

Temperatur

Zeitdauer

Bewegung

Chlo&asserstoffsäure, HCl 37! Fluorwasserstoffsäure, HF 48% Chromchlorid, CrCl,· 6 H₇O

■J Lt

Wasser
Temperatur
Zeitdauer
Bewegung

ortho-Phosphorsäure, H₃PO₄ 85!

Fluorwasserstoffsäure, HF 48% Nickelchlorid (NiCl₂* 6 H₂O) Wasser

Temperatur

Zeitdauer

Bewegung

etwa etwa etwa

14	Gew. - !
3	Gew.- !
10	Gew.-!
73	Gew.-!
25⁽	³C
45	Sekunden
25	Gew.-!
4	Gew.-!
30	Gew.- !
41	Gew.- !
25	⁰C
50	Sekunden
10	Gew.- %
3	Gew.-!
20	Gew.-!
67	Gew.- %
25^C	>C
35	Sekunden

Die Adhäsion zwischen der endgültigen Oberflächenschicht oder Metallbeschichtung und dem Substratmetall kann gegebenenfalls weiterhin dadurch verbessert werden, daß man das beschichtete Substrat einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur über etwa 200⁰C, jedoch unterhalb des Schmelzpunktes des Substratmetalles unterwirft.

Die folgenden Vergleichsbeispiele sollen die Erfindung näher veranschaulichen.

Beispiel 1

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Prüflinge aus Aluminium oder Magnesium wurden entfettet und in einer Anzahl von Lösungen verschiedener Säuren vorbehandelt. Nach der Vorbehandlung wurden die Oberflächen der Prüflinge in bekannter Weise durch Behandlung mit einer Nickelsalzlösung (Watt's Bad) beschichtet, wobei Nickelschichten einer Dicke von etwa 5 Mikron erzeugt wurden. Ermittelt wurde die Haftung der erzeugten Nickelschichten auf dem Substrat durch Biegeteste. Die oberflächenbeschichteten und dem Biegetest unterworfenen Prüflinge wurden dann in einem Stereomikroskop geprüft und beurteilt. Es wurde zwischen vier verschiedenen Gruppen unterschieden, und zwar wie folgt:

1 = qualitativ gute Beschichtung, praktisch frei von Defekten

2 = wenig Risse und Spalten sowie geringe Neigung zur Ablösung

3 = starke Rißbildung und Neigung zur Ablösung

4 = sehr starke Rißbildung und sehr starke Neigung zur Ablösung.

Im Falle eines jeden Beizbades wurde eine Gruppe von Prüflingen überprüft, wobei die Behandlungsdauer, die Temperatur des Beizbades und die Zusammensetzung desselben verändert wurde. Die Ergebnisse der Biegeteste sind in der folgenden Tabelle I zusammengestellt.

Tabelle I

Beizbad Zusammensetzung (außer Wasser) gemäß Stand Beurteilung

Nr. der Technik

1 HCl +HF 2

2 HCl + H₃PO₄ , 2

3 ^H3^PO4 ^{+ HF 4}

4 HNO₃ + HF 4

5 HNO₃ + NiCl₂*6H₂O 4

6 HCl + MnSO₄- H₂O 4

7 HCl + NiCl₂ · 6H₂O 3

8 ^FeC13 * ^6H2° ^{+ HF 4}

9 ZnSO₄ · 7H₂O + HF 4

10 HCl + FeCl₃ · 6H₂O 3

5098Α1/064·7

Fortsetzung Tabelle I

	HCl +	gemäß Erfindung	NiCl₂	• 6H₂O + HF
11	HBr +	CrCl₃	• 6H₂O + HF
12	H₃PO₄ H₂SO₄	+ NiCl + MnCl	₂ · 6H₂O + HF ₂ · 4H₂O + HF
13 14	HClO₄ CrO₃	+ NiCl + NiCl₂	2 * 6H₂O + HF • 6H₂O + HF
15 16	CrO₃	+ ZnCl₂	+ HF
17	HCl +	FeCl₃	• 6H₂O + HF
18	HCl +	HBr +	NiCl₂ * 6H₂O +
19	HCl +	NiCl₂	• 6H₂O + HBr
20	HCl +	NiCl₂	• 6H₂O + HI
21	HI +	NiCl₂ *	6H₉O + HF L*
22

HF 1

außerhalb der Erfindung sowie des Standes der Technik

23	HCl	+ CrCl₃	• 6H₂O	+ HF	H₃PO₄	4
24	HF	+ NiCl₂ ·	6H₂O		H₂SO₄	3
25	HCl	+ NiCl₂	• 6H₂O +			4
26	HCl	+ MnSO. 4	* H₂O ₊	0 + HF	3
27	HNO	3 + AgCl			4
28	CH₃	COOH + MnSO- * H₉	4
29	H₃BO_{3 +} NiF₂	3

Aus den in Tabelle I zusammengestellten Ergebnissen ergibt sich, daß die besten Binde- oder Adhäsionseffekte dann erhalten werden, wenn die Beizlösung, zusätzlich zur aktiven Säure eine andere Säure enthält, nämlich Chlorwasserstoffsäure , Fluorwasserstoffsäure, Bromwasserstoffsäure, Jodwasserstoffsäure, Phosphorsäure, Chromsäure, Perchlorsäure oder Schwefelsäure (vergl. die Beizbäder Nr. 11 bis 19, die sämtlich mit der Note 1 beurteilt wurden). Das Beizbad Nr. 12 veranschaulicht die Wirksamkeit eines HBr-HF-Säuresystems. 509841/0647

Bei der Durchführung weiterer Versuche mit anderen anorganischen Säuren, beispielsweise Schwefelsäure und p- oder meta-Phosphorsäure wurden ebenfalls bemerkenswerte Verbesserungen bezüglich der Adhäsion oder Bindung der Metallschicht auf dem Substrat erzielt, jedoch hat sich gezeigt, daß bei Verwendung der vorerwähnten Säuren bessere und gleichmäßigere Ergebnisse erzielt werden.

Bei Verwendung organischer Säuren, beispielsweise Essigsäure, wurden keine positiven Ergebnisse erzielt, wie sich aus der Beurteilungsnote für das Beizbad Nr.28 ergibt.

Aus den erhaltenen Ergebnissen ergibt sich, daß die besten Ergebnisse bezüglich der Adhäsionsfähigkeit erreicht werden mit Fluorwasserstoffsäure, gemeinsam mit einem Metallsalz und einer der anderen vorteilha-ften anorganischen Säuren. Bei Verwendung von Bromwasserstoffsäure und Jodwasserstoffsäure jedoch werden merklich bessere Ergebnisse erhalten, als es nach den bekannten Verfahren des Standes der Technik' möglich ist, wenn sie an Stelle der Fluorwasserstoffsäure in einem erfindungsgemäß verwendeten Beizbad verwendet werden (Beizbäder Nr. 20 und 21). Diese Halogenwasserstoff säuren sind jedoch teurer.

Gleich günstige Ergebnisse wurden dann erhalten, wenn die Metallprüflinge aus Legierungen auf Aluminium- und/oder Magnesiumbasis bestanden, d.h. aus Legierungen beispielsweise der folgenden Kennzeichnungen:

Legierungen auf Aluminiumbasis Nr. 1100; 3003; 3004; 5050 und 6061, einschließlich bestimmten gießbaren Aluminiumlegierungen;

Legierungen auf Magnesiumbasis der Nr. AZ63A; AM100A; M1A; A3A; AZ61A; AZ80A; ZK60A und dergleichen.

Besonders vorteilhafte Ergebnisse werden mit von Kupfer praktisch freien Aluminiumlegierungen erzielt.

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Entsprechend günstige Ergebnisse wurden dann erhalten, xvenn praktisch reiner Aluminiumdraht mit einem Aluminiumgehalt von mindestens etwa 99,5 % Aluminium behandelt wird, wie sich aus dem folgenden Beispiel ergibt.

Beispiel 2

Ein Draht aus reinem Aluminium (mit einem Mindestaluminiumgehalt von 99,51) wurde nach dem Verfahren der Erfindung gebeizt und dann mit einer 20 Mikron dicken Chrom-Oberflächenschicht auf elektrolytischem Wege (Hart-Chrom-Plattierung) beschichtet. Die Durchführung des Verfahrens und die Zusammensetzung der verwendeten Behandlungsbäder ergibt sich aus dem folgenden:

1. Entfetten in Trichloräthylen

2. Waschen zur Entfernung von Trichloräthylen

3. Vorbehandlungsverfahren gemäß der Erfindung: Chlorwasserstoffsäure
Fluorwasserstoffsäure

Nickelchlorid Wasser Temperatur Zeitspanne Bewegung

4. Waschen in Wasser

5. elektrolytische Chrom-Plattierung in einem üblichen Chrombad Chromoxid CrO₃ 250 g/l Schwefelsäure ^H2^SO4 ²'⁵

HCl	von	37%	14	Gew.- %
HF	von	48°ö	. 3	Gew.-I
NiCl	2	6H₂O	10	Gew.- %
			73	Gew.- %
			25°	C
			etwa 45	Sekunden

Temperatur 50° C

Stromdichte 50 A/dm²

Bewegung 6. Waschen in Wasser

Die erzielte Chromschicht wies eine gleichförmige Dicke auf und

zeigte eine sehr gute Adhäsion gegenüber dem Substrat.

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Wie bereits dargelegt, erfolgt die Oberflächenbeschichtung oder Plattierung der erfindungsgemäß vorbehandelten Gegenstände nach üblichen bekannten Methoden, beispielsweise nach bekannten g:ilvanotechnischen Methoden (Elektroplattierung) nach Methoden, bei denen ein aufgeschmolzenes Metall auf den zu beschichtenden Gegenstand aufgesprüht wird oder nach anderen üblichen Methoden der Metallbeschichtung,beispielsweise nach Vakuum-Beschichtungsmethoden.

Beispiele für geeignete elektrolytische und chemische PJattierungsbäder, welche zur Erzeugung kontinuierlicher Metallschichten auf den Aluminium- und Magnesiumgegenständen aufgebracht werden können, sind: Sulfamatlösungen, beispielsweise der folgenden Zusammensetzung

Nickelsulfamat	Ni (NH₂SO	^ 2	300	g/i
Nickelchlorid	NiCl₇ *	6H₂O	30	g/i
Borsäure	TT D r\ f J TiKJ t*		30	g/l
pH = 3,5 - 4,5
Temperatur: 25 bis 70°C
kathodische Stromdichte:	2 bis 14	A/dm²

Stromlose Nickel-Beschichtungsbäder, beispielsweise der folgenden Zusammensetzung:

Nickelchlorid Natriumhypophosphi t Ammoniumeitrat Ammoniumchlorid pH

Temperatur

Das beschriebene stromlose Nickelbeschichtungsbad (electroless nickel coating bath) ist in seiner Zusammensetzung ähnlich dem Bad, das beim bekannten "Kanigen"-Verfahren für die chemische Plattierung von Nickel auf Metallsubstraten verwendet wird.

30	g/i
10	g/l
65	g/i
50	g/i
8 -	10
80 -	90⁰C

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Ein Beispiel eines geeigneten stromlosen Cobalt-Beschichtungsbades ist:

Cobaltchlorid 30 g/l

Natriumhypophosphit 20 g/l

Natriumeitrat 35 g/l

Ammoniumchlorid 50 g/l

pH 9-10

Schichten aus z.B. Nickel, Zink oder Kupfer, die nach üblichen bekannten Methoden auf Gegenstände aus Aluminium oder Magnesium oder Legierungen hiervon, die nach dem erfindungsgemäßen Vorbehandlungsverfahren behandelt wurden, aufgetragen wurden, können starken mechanischen Beanspruchungen unterworfen werden, ohne daß die aufgetragene Metallschicht bricht oder abgelöst werden kann. Im übrigen weisen Schichten aus beispielsweise Chrom, Nickel oder Kupfer, die nach dem erfindungsgemäßen Beizver.fahren auf Gegenstände aus Aluminium oder Magnesium oder Legierungen hiervon aufgebracht wurden, eine sehr vorteilhafte Helligkeit und Dekorativität auf. Nicht beschichtete Gegenstände aus Aluminium weisen demgegenüber ein mattes Aussehen auf, aufgrund des Vorhandenseins einer Oberflächenschicht aus Aluminiumoxid.

Aluminium und Magnesium weisen beide bekanntlich eine geringe Härte auf. So werden in Kontakt mit anderen Metallen oftmals hohe Reibungs· koeffizienten erhalten. Gegenstände von Aluminium und Magnesium, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorbehandelt und oberflächen-beschichtet wurden, weisen sehr harte und abriebfeste Oberflächen auf mit vergleichsweise niedrigen Reibungskoeffizienten. Beispiele für Metalle für die Endbeschichtung sind: Ni, Co, Fe, Ag, Cu, Cr, Sn, Pb, In und der-gleichen.

Gegenstände aus Aluminium, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einer Kupfer- oder Nickelschicht beschichtet wurden, lassen sich in vorteilhafter Weise als elektrische Leiter verwenden.

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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich zu üblichen bekannten Verfahren der Oberflächenbeschichtung von Aluminium und Magnesium ist darin zu sehen, daß das Verfahren der Erfindung nur eine geringe Anzahl von Verfahrensstufen erfordert. Erfindungsgemäß läßt sich ein fest haftender Überzug auf einem Gegenstand aus Aluminium, Magnesium oder einer Legierung hiervon in einem 4-stufigen Verfahren aufbringen, wobei die einzelnen Stufen bestehen aus:

Entfetten,

Waschen,

Vorbehandeln nach dem Verfahren der Erfindung, Waschen und

Aufbringen der Endmetallschicht.

Demgegenüber sind bei bekannten Verfahren des Standes der Technik, z.B. bei dem bekannten Zinkat-Verfahren für die Vorbehandlung von Gegenständen aus Leichtmetallen oftmals bis zu etwa 12 oder 13 Rehandlungsstufen erforderlich, bevor die Endmetalloberflächenschicht aufgetragen werden kann.

Wie bereits dargelegt, soll das Metallsalz der Beizlösung ein lösliches Salz eines Metalles sein, das in der elektromotorischen Reihe unter Aluminium und Magnesium steht. Vorzugsweise werden als Metallsalze Salze des Nickels, Chroms, Eisens, Cobalts, Mangans, Magnesiums und Zinks verwendet.

Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung eignen sich ganz allgemein Lösungen oder Bäder, die in Gewichtsprozenten ausgedrückt, bestehen aus:

1. einer aktiven Säure, bestehend aus

HF, HBr und HI ... etwa 0,1 bis 10 Gew.%

2. mindestens einer anderen anorganischen Säure, nämlich HCl; HF; HBr; HI; H₃PO₄;

Chromsäure (CrO₃); HClO₄ und H₂SO₄ ... etwa 0,5 bis 20 Gew.%

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3. mindestens einem löslichen Metallsalz ... etwa 0,5 bis 50 Gew.-^!

4. Wasser ··· bis auf 100 Gew.-%.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

("I.j Verfahren zur Erzeugung einer haftenden Metallschicht auf einem ^w Gegenstand aus Aluminium, Magnesium oder einer Legierung auf Aluminium- und/oder Magnesiumbasis, bei dem der Gegenstand vor dem Auftragen der Metallschicht mit einer sauren, ein Metallsalz enthaltenden Lösung vorbehandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gegenstand mit einer Lösung vorbehandelt, die mindestens zwei verschiedene anorganische Säuren, von denen mindestens eine aus Fluorwasserstoffsäure, Bromwasserstoffsäure oder Jodwasserstoffsäure und die andere aus Fluorwasserstoffsäure, Bromwasserstoffsäure, Jodwasserstoffsäure, Chlorwasserstoffsäure, Phosphorsäure, Chromsäure, Perchlorsäure oder Schwefelsäure besteht, und ein Metallsalz enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine saure Lösung mit einem pH-Wert unter 2,5 verwendet.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Lösung verwendet, die als Metallsalz ein Nickel-, Chrom-, Eisen, Cobalt-, Mangan-, Magnesium- oder Zinksalz enthält.

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