DE2551988A1 - Verfahren zur selektiven galvanischen abscheidung von metallen sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur selektiven galvanischen abscheidung von metallen sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

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DE2551988A1
DE2551988A1 DE19752551988 DE2551988A DE2551988A1 DE 2551988 A1 DE2551988 A1 DE 2551988A1 DE 19752551988 DE19752551988 DE 19752551988 DE 2551988 A DE2551988 A DE 2551988A DE 2551988 A1 DE2551988 A1 DE 2551988A1
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Manfred Dr Ing Dettke
Wolfgang Dr Ing Weishaupt
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Bayer Pharma AG
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    • C25D5/02Electroplating of selected surface areas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Description

SCHERING AG
Gewerblicher Rechtsschutz
Berlin, den 14. November Λ%^5~
Verfahrer- zur selektiven galvanischen Abscheidung von Metallen sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selektiven galvanischen Abscheidung von Metallen auf leitende oder leitend gemachte Oberflächen aus Elektrolytlösungen sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Verfahren der genannten Art, auch als Teilgalvanisierung bezeichnet, sind bereits bekannt. Diese bekannten Verfahren gehen auf zwei grundsätzliche Prinzipien zurück. So werden die zu galvanisierenden Teile einerseits unter Vermeidung von Badbehältern nur an den gewünschten Stellen mit dem Elektrolyten in Berührung gebracht, was zum Beispiel durch Verwendung von Rollen (DT-PS 186654), Rädern (DT-PS 2324834) und offenen Hohlkörpern (DT-PS 1807481) erreicht wird. Nach einem anderen Verfahrensprinzip verwendet man die konventionellen Behälter, beeinflußt die Metallionen-Zufuhr und elektrische Feldverteilung an den zu behandelnden Oberflächen jedoch durch Zwischenschaltung von zum Beispiel Blenden (DT-PS 2263642), Abdeckungsvorrichtungen (DT-PS 2362489), auf Rollen laufenden elektrisch-isolierten Bändern (DT-PS 2009118), Körben (DT-PS 2230891) oder Lackschichten (DT-PS 2253196).
Diese bekannten Verfahren sind jedoch insofern nachteilig, indem sie entweder eine meist nur ungenügende Metallionen-
709821/0976
—2—
Vorstand: Dr. Christian Bruhn · Hans-Jürgen Hamann · Dr. Heinz Hannse Postanschrift: SCHERING AG · D-1 Berlin 65 · Postfach 65 0311
^^^C!S rHOrStWitZel
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^^^rtMr!S r'HOrStWitZel Postscheck-Konto: Berlln-West 1175-101. Bankleitzahl 10010010
\, *" ur· "ee"™'™° Berliner Commerzbank AG, Berlin, Konto-Nr. 108 7006 00, Bankleitzahl 100 400
Vorsitzender des Aufsichtsrats: Dr. Eduard v. Schwartzkoppen Berliner Disconto-Bank AG, Berlin, Konto-Nr. 241/5008, Bankleitzahl 100 70000 Sitz der Gesellschaft: Berlin und Bergkamen Berliner Handels-Gesellschaft — Frankfurter Bank — Bariin
SCHERiNGAG
Gewerblicher Rechtsschutz
Zufuhr ermöglichen, was zu mangelhafter Metallbeschichtung führt, oder material-, kosten- und zeitaufwendig sind, da die verwendeten Abdeckungen jeweils erst angebracht und dann wieder entfernt oder aufgrund von Abnutzungserscheinungen erneuert v/erden müssen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, welche unter Vermeidung der Nachteile der bekannten Verfahren die Teilgalvanisierung von Oberflächen bei optimaler Metallionen-Zufuhr und ohne Verwendung von Abdeckungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird nun erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur selektiven galvanischen Abscheidung von Metallen auf leitende oder leitend gemachte Oberflächen, aus Elektrolytlösungen gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Elektrolytlösungen in Form eines Freistrahls auf die zu galvanisierende Oberfläche aufgebracht werden.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung bestehen darin,
a) daß der Freistrahl dynamisch zwischen einer Düse und der zu behandelnden Oberfläche als Prallplatte aufgebaut wird,
b) daß die Düse oder ein Teil der Düse bzw. Elektrolyt zuführung als Anode und die zu galvanisierende Oberfläche als Kathode
70982 1/097 6 _3_
Vorstand: Dr. Christian Bruhn ■ Hans-Jürgen Hamann ■ Dr. Heinz Hannse Postanschrift: SCHERING AQ · D-1 Berlin 65 · Postfach 65 0311 Karl Otto Mittelstenscheid - Dr. Horst Witzel Postscheck-Konto: Berlin-West 11 75-101. Bankleitzahl 10010010 Stellv.: Dr. Herbert Asmls Berliner Commerzbank AG, Berlin, Konto-Nr. 100 7006 00, Bankleitzahl 100 400 Vorsitzender des Aufsichtsrats: Dr. Eduard v. Schwartzkoppen Berliner Dlsconto-Bank AG, Berlin, Konto-Nr. 241/5008, Bankleitzahl 100 700 QO Sitz der Gesellschaft: Berlin und Bergkamen Berliner Handels-Gesellschaft — Frankfurter Bank —, Berlin, Handelsregister: AG Charlottenburg 93 HRB 283 U. AG Kamen HRB 0061 Konto-Nr. 14-362, Bankleitzahl 100 202 00
Gewerblicher Rechtsschutz N
geschaltet sind,
c) daß eine Düse mit variablem Durchmesser verwendet wird, ·
d) daß die Düse und/oder die zu galvanisierenden Oberflächen Schwenkbewegungen durchführen,
e) daß der Freistrahl durch Leitkörper, strömende Gase, Flüssigkeiten oder elektrische und/oder magnetische Felder geformt wird,
f) daß der Freistrahl von einem Hantelrohr umgeben ist,
g) daß die Lösungen an den zu galvanisierenden Oberflächen während der Behandlung durch Absaugen insbesondere unter Verwendung eines Mantelrohres entfernt werden,
h) daß die Lösungsmenge an den zu galvanisierenden Oberflächen geändert wird,
i) daß eine Änderung der elektrischen Stromdichte erfolgt,
k) daß Lösungen unterschiedlicher Zusammensetzung in kontinuierlichem oder diskontinuierlichem Wechsel verwendet werden, und
_4-709821/0976
Vorstand: Dr. Christian Bruhn ■ Hans-Jürgen Hamann ■ Dr. Heinz Hannse Postanschrift: SCHERING AG · D-1 Berlin 65 · Postfach 65 0311 Karl Otto Mittelstenscheld · Dr. Horst Witzel Postscheck-Konto: Berlin-West 1175-101. Bankleitzahl 10010010 Stellv.: Dr. Herbert Asmis Berliner Commerzbank AG, Berlin. Konto-Nr. 108 7006 00, Bankleitzahl 10040000 Vorsitzender des Aufsichtsrats: Dr. Eduard v. Schwartzkoppen Berliner Dlsconto-Bank AG, Berlin, Konto-Nr. 241/5008, Bankleitzahl 100 700 Sitz der Gesellschaft: Berlin und Bergkamen Berliner Handels-Gesellschaft — Frankfurter Bank —, Berlin, Handelsregister: AG Charlottenburg 93 HRB 283 u. AG Kamen HRB 0061 Konto-Nr. 14-362, Bankleitzahl 100 202 00 Gewerblicher Rechtsschutz >»
l) daß gleichzeitig mehrere Oberflächen insbesondere eines Werkstückes auch verschiedenartig behandelt werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.
Beispiel 1 Vergoldung von Kontaktkämmen
Das Grundmaterial der Kontakte ist in fast allen Fällen eine Legierung mit dem Hauptbestandteil Kupfer. Aus den bekannten Diffusionsmechanismen Kupfer-Gold muß für einen auf Dauer funktionsfähigen Kontakt eine ausreichend starke Nickel-Diffusions-Barriere aufgebaut werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, die Abscheidung beider Schichten und die Vorvergoldung ohne die Erfordernis eines Transportweges durchzuführen.
Die Zusammensetzung eines Elektrolyten und dessen Arbeitsbedingungen sind zum Beispiel wie folgt:
Nickelsulfat NiSO4 . 6 H2O 300 g/Liter
Nickelchlorid NiCl2 . 6 H2O 45 g/Liter
Borsäure H, BO-*
3 3
40 g/Liter
709821/0976 -5-
Vorstand: Dr. Christian Bruhn · Hans-Jürgen Hamann ■ Dr. Heinz Hannse Postanschrift: SCHERING AQ · D-I Berlin 65 · Postfach 65 0311
Karl Otto Mittelstenscheid · Dr. Horst Wifzel Postscheck-Konto: Berlin-West 11 75-101, Bankleitzahl 10010010.
Stellv.: Dr. Herbert Asmls Berliner Commerzbank AG, Berlin. Konto-Nr. 108 7006 00. Bankleitzahl 100 400
Vorsitzender des Aufsichtsrats: Dr. Eduard v. Schwartzkoppen Berliner Dlsconto-Bank AQ, Berlin, Konto-Nr. 241/5008, Bankleitzahl 100 700
Sitz der Gesellschaft: Berlin und Bergkämen Berliner Handels-Gesellschaft - Frankfurter Bank —, Berlin,
Handelsregister. AQ Charlottenburg 93 HRB 283 u. AQ Kamen HRB 0061 Konto-Nr. 14-362, Bankleitzahl 100 202 OO
Gewerblicher Rechtsschutz 3
Natriumlaurylsulfoacetat 2 g/Liter
pH-Wert 4,0
Temperatur 65° C
Kathodische Stromdichte 20 bis 50 A/dm2
Expositionszeit für 1 um beträgt 10 Sekunden
Düsenstellung zum Teil in einem Winkel von 90°, um eine möglichst große Oberfläche zu vernickeln. Staudruck von ca. cm Wassersäule. Die abgeschiedenen Nickelschichten sind seidenmatt. Ihre Struktur ist säulenförmig. Die Vickershärte der Überzüge beträgt 200 t 20 kp/mm2.
Nach einer erfolgten Spülung v/erden die Kontakte vorvergoldet, wodurch sich eine extrem gute Haftfestigkeit ergibt.
Die Zusammensetzung und die Arbeitsbedingungen derartiger Vorvergoldungselektrolyte sind zum Beispiel wie folgt:
a) Gold als K Au (CN)2 0,5 g/Liter
Natriumeitrat 60 g/Liter
Tetraaethylenpentamin 10 g/Liter
Kobalt als Komplex mit dem
Dikaliumsalz der Äthylendiamin-
tetraessigsäure 1 g/Liter
pH-Wert ' 3,8
Temperatur 20 bis 25° C
Stromdichte 5 bis 10 A/dm2
Expositionszeit 10 Sekunden
Düsenstellung 709821/0978 Winkel von 90°
-6-
Vorstand: Dr. Christian Bruhn ■ Hans-Jürgen Hamann · Dr. Heinz Hanns« Postanschrift: SCHERING AQ · D-1 Berlin 65 ■ Postfach 65 0311 Karl Otto Mittetstenscheid · Dr. Horst Wrtzel Postscheck-Konto: Berlin-West 1175-101, Bankleitzahl 10010010 Stativ.: Dr. Herbert Asmis Berliner Commerzbank AQ, Berlin, Konto-Nr. 108 7008 00, Bankleltzahl 100 400 Vorsitzender des Aufsichtsrats: Dr. Eduard v. Schwartzkoppen Berliner Dlsconto-Bank AQ, Berlin, Konto-Nr. 241/5003, Bankleitzahl 100 700 Stz der Gesellschaft: Berlin und Bergkamen Berliner Handels-Gesellschaft - Frankfurter Bank —, Berlin, Handelsregister: AQ Cha/tottenburo, S3 HRB 283 u. AQ Kamen HRB 0061 Konto-Nr. 14-362, Bankleltzahl 100 202 00
SCHERING AG
Gewerblicher Rechtsschutz
b) Gold als K Au (CN)2 Amraoniumsulfat
Borsäure H3BO3
Äthylenglykol (HO-CH2-CH2-OH) Cadmiumsulfat CdSO,, . 8/3 H0O
C.
Äthylendiamintetraessigsäure-Dikaliumsalz
Formaldehyd Hydrazinsulfat (N2 H4 · H2S04^ Natriumarsenit Na-, AsO,,
3
pH-Wert
Temperatur
Stromdichte
Expositionszeit für 1 pm beträgt Düsenstellung im t/inkel von 130° 8,0 g/Liter 30,0 g/Liter 60,0 g/Liter 60,0 g/Liter
3,5 g/Liter
4,0 g/Liter 10,0 g/Liter 30,0 g/Liter 6»5 g/Liter 8,0
60° C
30 bis 60 ,A/dm2 Sekunden
Die Überzüge sind etwa 23,8 karätig.. Die aus dem Elektrolyten abgeschiedenen Überzüge sind hochglänzend und anlaufbeständig. Die Schichtdickenverteilung auf dem Kontakt nimmt nach oben hin sehr stark ab, während sie zur Spitze des Kontaktes sich auf die Hälfte des Maximums der Schichtstärke reduziert. Auf den Flanken des Kontaktes, die nicht als Kontaktflächen dienen, befindet sich bei Verwendung von Düsen mit 0,5 mm Durchmesser 1/3 der Schicht stärke, während bei Düsen mit 1 mm Durchmesser 1/2 der Schichtstärke abgeschieden wird.
709821/0976 -7-
Vorstand: Dr. Christian Bruhn · Hans-Jürgen Hamann · Dr. Heinz Hannse Karl Otto Mittelstenscheid · Dr. Horst Witzel Stellv.: Dr. Herbert Asmis Vorsitzender des Aufsichtsrats-. Dr. Eduard v. Schwartzkoppen Site der Gesellschaft: Berlin und Bergkamen Handelsregister: AG Charlottenburg 93 HRB 283 u. AG Kamen HRB 0061
Postanschrift: SCHERING AG · D-1 Berlin 65 · Postfach 65 0311 Postscheck-Konto: Berlin-West 11 75-101. Bankleitzahl 10010010 Berliner Commerzbank AG, Berlin, Konto-Nr. 108 7006 00, Bankleltzahl 100 400 Berliner Disconto-Bank AG, Berlin, Konto-Nr. 241/5008, Bankleitzahl 100 700 Berliner Handels-Gesellschaft - Frankfurter Bank -, Berlin, Konto-Nr. 14-362, Bankleitzahl 10020200
H3 ED IV 17094
Gewerblicher Rechtsschutz
c) Gold als K Au(CN)2 Kaliumdihydrogencitrat Kobalt als Chelatkomplex Netzmittel
pH-Wert
Temperatur
Stromdichte
Expositionszeit für 1 μιη beträgt 1 bis 10 Sekunden
Düsenstellung im Winkel von 110 bis 130° zum Teil
Die Überzüge haben sehr gute elektrische Eigenschaften und zeichnen sich durch den Einbau von 0,3 bis 0,"5 % Co durch eine hervorragende Abriebfestigkeit aus. Die Schichtdickenverteilung ist gleich gut wie im vorhergehenden Beispiel.
Beispiel 2
12 g/Liter
1 50 g/Liter
1, g/Liter
2, g/Liter
4,
31 C
20 100 A/dm2
,5
,0
.0.
-O
bis
Versilberung von Kontaktkämmen
Anstelle der Vergoldung kann auch eine Versilberung der Kontakte wie folgt durchgeführt werden:
a) Silber als Silberthiosulfat
Na3 Ag (S2O3)2 25 g/Liter
Natriumthiosulfat Na2S2O3 . 5 H2O 120 g/Liter Borax Na2B^Oy . 10 H2O 10 g/Liter
709821/0976 -8"
Vorstand: Dr. Christian Bruhn ■ Hans-Jürgen Hamann ■ Dr. Heinz Hannae Postanschrift: SCHERING AQ ■ D-1 Berlin 65 · Postfach 65 0311 Karl Otto Mittelstenscheid · Dr. Horst Witzel Postseheck-Konto: Berlin-West 1175-101, Bankleitzahl 10010010 Stetlv.: Dr. Herbert Asmis Berliner Commerzbank AG. Berlin, KoMo-Nr. 108 700S 00, Bankleltzah) «0 «31» Vorsitzender des Aufsichtsrats: Dr. Eduard v. Schwartzkoppen Beritner Dlsconto-Bank AQ, Berlin, Konto-Nr. 241/5008, Bankleitzahl 1WTQO OB Sitz der Gesellschaft: Berlin und Bergkamen Berliner Handels-Gesellschaft — Frankfurter Bank —, Berlin, Handelsregister: AG Charlottenburg S3 HRB 283 U. AG Kamen HRB 0061 Konto-Nr. 14-362, Bankleitzahl 100 20200
0,2 g/Liter
20 g/Liter
8,8
28° C
30 bis 40 A/dm2'
Gewerblicher Rechtsschutz
Polyäthylenimin MG 500 - 1000 Natriumsulfit pH-Wert Temperatur Stromdichte
Abscheidungsgeschwindigkeit .1 um in 1,5 bis 2 Sekunden.
b) Silber als Kaliumsilbercjranid K Ag(CN)2
Kaliumcyanid KCN
Antimontrichlorid als Triäthanolaminkomplex
Netzmittel pH-Wert Temperatur Stromdichte
Abscheidungsgeschwindigkeit 1 um in 5 Sekunden
Da die Abriebbeständigkeit der Hartsilberüberzüge geringer ist als die der Vergoldungen, ist es nötig, die Kontakte auf Aufgleitzonen der Steckverbinder möglichst gleichmäßig zu
versilbern. Das wird erreicht durch einen möglichst großen Düsendurchmesser 1 bis 2 mm und senkrechtes Anstrahlen des Teiles mit Elektrolyt.
30 g/Liter
120 g/Liter
5 g/Liter
0,8 g/Liter
> 12
25° C
10 bis 30 A/dm2
709821/0976 "9"
Vorstand: Dr. Christian Brunn ■ Hans-Jürgen Hamann · Dr. Heinz Hannse Postanschrift: SCHERINQ AQ · D-I Berlin 65 · Postfach 65 0311 Kart Otto Mittelstenscheid · Dr. Horst Wifeel Poetscheck-Konto: Berlin-West 11 75-101. Bankleltzahl 1001001o' Stellv.: Dr. Herbert Asmls Berliner Commerzbank AG, Berlin, Konto-Nr.108700600, Bankleltzahl 1004000a Vorsitzender des Aufsichtsrats: Dr. Eduard v. Schwartzkoppen Berliner Dlsconto-Bank AG, Berlin, Konto-Nr. 241/5008, Bankleitzahl 100 700 Sitz der Gesellschaft: Berlin und Bergkamen Berliner .Handels-Gesellschaft - Frankfurter Bank —, Berlin Handelsregister. AQ Charlottenburg 93 HRB 283 U. AG Kamen HRB 0061 Konto-Nr. 14-362, Bankleitzahl 100 202 00 Gewerblicher Rechtsschutz ■* O .
Beispiel 3 . ,
Selektive und einseitige Vergoldung von Systemträgern Zusammensetzung und Arbeitsbedingungen des Elektrolyten sind wie folgt:
Gold als K Au (CN)2 12 bis 16 g/Liter
Kaliumpyrophosphat K^PpOy 50 g/liter
Kaliumdihydrogenphosphat KH2PO^ - 80 g/Liter
pH-Wert 6,5
Temperatur . 70° C
AbScheidungsgeschwindigkeit beträgt für 1 um 15 Sekunden
bei 10 A/dm2 ·
Der Freistrahl wird hierbei von einem Mantelrohr umgeben und an den zu galvanisierenden Oberflächen durch" Absaugen unter Verwendung dieses Mantelrohrs entfernt. Mit diesem Verfahren kann man durch gezielte·Metallverteilung Schichten mit hoher oder mit geringer Stärke aufbringen.
Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich zur selektiven galvanischen Abscheidung von Metallen oder deren Legierungen auf leitende oder leitend gemachte Oberflächen aus an sich bekannten Elektrolytlösungen anwenden.
Unter leitenden Oberflächen sollen hierbei Oberflächen verstanden werden, die bevorzugt elektronenleitend aber auch ionen-
709821/0978 _10_
Vorstand: Dr. Christian Bruhn · Hans-Jürgen Hamann ■ Dr. Heinz Hannse Postanschrift: SCHERINQ AQ · D-I Berlin 65 · Postfach 65 0311 Kart Otto Mittelstenscheid · Dr. Horst WiUeI Postscheck-Konto: Berlin-West 11 75-101, Bankleitzahl 10010010 SteBv.: Dr. Herbert Asmte Berliner Commerzbank AQ, Berlin, Konto-Nr. 108 7006 00, Bankleitzahl 100 «0 Vorsitzender des Aufsichtsrats: Dr. Eduard v. Schwartzkoppen Berliner Dlsconto-Bank AQ, Berlin, Konto-Nr. 241/5006, Bankleitzahl 100 700 Sitz der Gesellschaft: Berlin und Bergkamen Berliner Handels-Qesellschatt - Frankfurter Bank —, Berlin. Handelsregister. AQ Charlottenburg 93 HRB 283 u. AQ Kamen HRB ΟΟβΙ Kontc-Nr. 14-362, Bankleitzahl 10020200 Gewerblicher Rechtsschutz ^^
leitend sind, zum Beispiel Metalle, Metalloxide und/oder Metallsulfide.
Unter leitend gemachten Oberflächen sind andererseits Oberflächen zu verstehen, die durch dünne metallische, metalloxidische und/oder metallsulfidische Schichten leitend gemacht worden sind.
Nachfolgend wird eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.
Den grundlegenden Aufbau zur Realisierung des genannten Verfahrens zeigt Figur 1.
Zwischen der Düse (1), die auf dem Rohr zur Zuführung des Elektrolyten (2) sitzt und dem Werkstück (3) als Prallplatte wird der Freistrahl aufgebaut.
Bei diesem Aufbau hat die galvanisierte Fläche wegen des ablaufenden Elektrolyten eine unbestimmte Größe. Eine definierte Flächenform läßt sich durch Absaugung des Elektrolyten von der Werkstückoberfläche, insbesondere durch ein Mantelrohr erzielen. Figur 2 und Figur 3 zeigen zwei grundsätzliche Ausführungsformen, bei denen der Elektrolyt-Freistrahl von unten gegen das Werkstück gerichtet wird. Das Mantelrohr (4) umgibt konzentrisch die Düse (1) und läuft in einen Absaugstutzen (5)
709821/097S -n-
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H3 EO IV J7OM
Gewerblicher Rechtsschutz
Bei der Ausführungsform nach Figur 2 bilden der obere Mantelrohrrand und das Werkstück (3) einen Ringspalt (6). Wird über den Stutzen (5) Luft abgesaugt, so begrenzt die einströmende Luft die vom Elektrolyten benetzte Fläche. Ein ähnlicher Effekt tritt auf, wenn das Mantelrohr mit einem Dichtring (7) versehen und gegen das Werkstück gepreßt wird. Damit ist das Mantelrohr an dieser Stelle gegenüber der Atmosphäre abgedichtet.
In diesem Fall bewirkt der entstehende Unterdruck im Mantelrohr ein Nachströmen des Elektrolyten.
Eine Ausführungsform zur Realisierung des genannten Verfahrens mit Werkstückaufnahme zeigt Figur 4. Sie dient zur selektiven Teilgalvanisierung von Stiftkämmen. Die Stifte sollen am unteren Ende an zwei gegenüberliegenden Seiten in einem bestimmten Bereich zur Verbesserung der Kontakteigenschaften vergoldet werden.
Das Werkstück (8) sitzt in einer Aufnahmevorrichtung (9), die aus einer Halteplatte (10) und einem Deckel (11) besteht. Die Aufnahmevorrichtung ist verstellbar an einem Joch (12) aus einem Isolierstoff befestigt, das wiederum verstellbar an zwei Stützen (13) befestigt ist. Die Stützen stehen auf der Grundplatte (14). Die Zuführungsrohre (2) mit den Düsen (1) sind in
-12-709821/0978
Vorstand: Dr. Christian Bruhn · Hans-Jürgen Hamann ■ Or. Heinz Hannse Postanschrift: SCHERING AG · D-1 Berlin 85 ■ Postfach 65 0311 Karl OttoMittelstenscheld · Dr. Horst Witzel Postscheck-Konto: Berlin-West 1175-101. Bankleitzahl 10010010 Stellv.: Or. Herbert Asmis Berliner Commerzbank AG. Berlin, Konto-Nr. 108 7006 00, Bankleltzahl 100 400 Vorsitzender des Aufsichtsrats: Dr. Eduard v. Schwartzkoppen Berliner Disconto-Bank AG, Berlin, Konto-Nr. 241/5008, Bankleitzahl 100 700 Sitz der Gesellschaft: Berlin und Bergkamen ■ Berliner Handels-Gesellschaft — Frankfurter Bank —, Berlin, Handelsregister: AG Chariottenburg 93 HFtB 283 u. AQ Kamen HRB 0061 Konto-Nr. 14-362, Bankleitzahl 10020200 Gewerblicher Rechtsschutz
den schwenkbaren Halterungen (15) gelagert. Da die gemeinsame Mittellinie der beiden Zapfen (16), auf .denen die Halterungen gelagert sind, durch die Stifte in Höhe der zu galvanisierenden Flächen geht, trifft auch bei Schwenkbewegungen der Düsen der Freistrahl stets auf die gleiche Stelle der Stifte.
Eine bestimmte Form der zu galvanisierenden Fläche läßt sich durch folgende Maßnahmen erreichen:
a) Variation der Form der Düse und damit der Querschnittsform des Freistrahls und der Größe der zu galvanisierenden Fläche,
b) Schwenkbewegungen zwischen Düse und den zu galvanisierenden Oberflächen,
c) Formen des Freistrahls hinsichtlich Richtung und Querschnitt durch Leitkörper, sowie strömende Gase, Flüssigkeiten, elektrische und/oder magnetische Felder,
d) Zentrierung des Leitstrahls mittels eines Mantelrohres,
e) Absaugen der Elektrolytlösung an der Oberfläche insbesondere unter Verwendung eines Mantelrohres,
f) Translationsbewegung zwischen Düse und Werkstück.
709821/0978 _13_
Vorstand: Dr. Christian Bruhn ■ Hans\lüraen Hamann · Dr. Heinz Hannse Postanschrift: SCHERINQ AQ · D-1 Berlin 65 · Postfach 65 0311 Karl Otto Mittelstenscheid · Dr. Horst Wifzel Postscheck-Konto: Berlin-West 1175-101, Bankleitzahl 10010010 ' Stellv.: Dr. Herbert Asmls Berliner Commerzbank AQ. Berlin. Konto-Nr. 108 7006 00, Bankleltzahl 100 «0 Vorsitzender des Aufsichtsrats: Dr. Eduard v. Schwartzkoppen Berliner Disconto-Bank AQ, Berlin, Konto-Nr. 241/5008, Bankleitzahl 100 700 Sitz der Gesellschaft: Berlin und Bergkamen Berliner Handels-Gesellschaft - Frankfurter Bank —, Berlin, Handelsregister AQ Charlottenburg 93 HRB 283 u. AQ Kamen HRB 0061 Konto-Nr. 14-362, Bankleitzahl 100 202 00
Gewerblicher Rechtsschutz βι
Das Dickenprofil der abgeschiedenen Metallschicht(en) läßt sich weiterhin durch Steuerung der Elektrolytzufuhr wie folgt beeinflussen:
g) Erzeugung eines stationären Strömungsprofils nach Maßnahmen a) bis f),
h) laufende Änderung der Lösungsmenge an den zu galvanisierenden Oberflächen,
i) Änderung der elektrischen Stromdichte.
Die Schichtenfolge kann gewünschtenfalls durch Verwendung von Lösungen unterschiedlicher Zusammensetzung in kontinuierlichem oder diskontinuierlichem Wechsel variiert v/erden.
Außerdem können gleichzeitig mehrere Flächen insbesondere an einem Werkstück auch verschiedenartig behandelt werden, wenn mehr als eine Düse erfindungsgemäß installiert und angewendet wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorzugsweise dann angewendet werden, wenn Schichtwerkstoff eingespart werden soll oder wenn die Funktion der Beschichtung eine bestimmte Form erforderlich macht. So kann dieses Verfahren zum Beispiel in
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der Elektrotechnik für die Edelmetallbeschichtung von Kontaktfedern im Bereich der Kontaktflächen oder für das Aufbringen von Leiterbahnen zur Herstellung von gedruckten Schaltungen Vervrendung finden. Außerdem kann besonders vorteilhaft eine selektive galvanische Metallbeschichtung von dünnen Drähten und Bändern durchgeführt werden.
Die Metallionen-Zufuhr an die zu galvanisierenden Oberflächen ist bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens optimal und überraschenderweise gleich oder sogar größer als bei Elektrolyten, die in Badbehältern betrieben werden. Da das Verfahren ohne Installation irgendwelcher Abdeckungen arbeitet, kann es material-, kosten- und zeitsparend durchgeführt werden.
Ein weiterer Vorteil besteht außerdem darin, kathod-ische Stromdichten anzuwenden, die um den Faktor 10 bis 100 höher liegen als bei den konventionellen Galvanisiereinrichtungen, wodurch sich eine außerordentliche Steigerung der Abscheidungsgeschwindigkeiten ergibt.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt daher in technisch einfachster Weise in einer bisher nicht erreichten Qualität die gezielte Metallbeschichtung ausgewählter Oberflächenbezirke, die sogar feinste Linienzüge, ringförmige Flächen, Punkt- und Linienfolgen darstellen können. Weitere überraschende Vorteile bestehen darin, Metallschichten unterschiedlicher, wechselnder Zusammensetzung gleichzeitig auf mehrere Flächen abzuscheiden.
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Leersei te

Claims (22)

SCHERiNGAG Gewerblicher Rechtsschutz PATENTANSPRÜCHE
1) Verfahren zur selektiven galvanischen Abscheidung von
. Metallen auf leitende oder leitend gemachte Oberflächen aus Elektrolytlösungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungen in Form eines Freistrahls auf die zu behandelnde Oberfläche aufgebracht werden.
2) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Freistrahl dynamisch zwischen einer Düse und der zu behandelnden Oberfläche als Prallplatte aufgebaut wird.
3) Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse oder ein Teil der Düse bzw. Elektrolytzuführung als Anode und die zu galvanisierende Oberfläche als Kathode geschaltet sind.
4) Verfahren gemäß Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Düse mit variablem Durchmesser verwendet wird.
5) Verfahren gemäß Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse und/oder die zu galvanisierenden Oberflächen Schwenkbewegungen durchführen.
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ORiGiNAL INSPECTED
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6) Verfahren gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Freistrahl hinsichtlich Richtung und Querschnitt durch Leitkörper, strömende Gase, Flüssigkeiten oder durch elektrische und/oder magnetische Felder geformt wird.
7) Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Freistrahl von einem Mantelrohr umgeben ist.
8) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Lösungen an den zu galvanisierenden Oberflächen durch Absaugen insbesondere unter Verwendung eines Mantelrohres entfernt werden.
9) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungsmenge an den zu galvanisierenden Oberflächen laufend geändert wird.
10) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung der elektrischen Stromdichte erfolgt.
11) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Lösungen unterschiedlicher Zusammensetzung in kontinuierlichem oder diskontinuierlichem Wechsel verwendet werden.
12) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mehrere Oberflächen insbesondere an einem
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Gewerblicher Rechtsschutz
Werkstück auch verschiedenartig behandelt werden.
13) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß' an sich bekannte Elektrolytlösungen verwendet werden.
14) Verfahren gemäß Anspruch 1, zur elektrolytischen Abscheidung von Edelmetallen oder deren Legierungen, insbesondere von Gold, Silber sowie deren Legierungen.
15) Verfahren gemäß Anspruch 1, zur selektiven galvanischen Metallbeschichtung,insbesondere von dünnen Drähten und Bändern.
16) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Ansprüchen 1 bis 15. '
17) Vorrichtung gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß diese im wesentlichen besteht
a) aus einer Aufnahmevorrichtung für die zu behandelnden Teile, welche die Kathode sind, und
b) mindestens■einer Düse mit Elektrolytzuführung, welche die Anode darstellt.
18) Vorrichtung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung (9) aus einer Halteplatte (10) und einem hieran befestigten Deckel (11) besteht.
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-18-
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Gewerblicher Rechtsschutz £»
19) Vorrichtung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtung (9) verstellbar an einem Joch (12) befestigt ist, das an zwei auf einer Grundplatte (14) angebrachten Stützen (13) hängt.
20) Vorrichtung gemäß Anspruch 17> dadurch gekennzeichnet, daß die Düse(n) (1) in schwenkbaren Halterungen (15) angeordnet (ist) sind, welche sich an Zapfen (16) befinden.
21) Vorrichtung gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse(n) von einem Mantelrohr umgeben ist (sind), wobei zwischen Mantelrohrrand und Werkstück ein Ringspalt vorhanden ist.
22) Vorrichtung gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Mantelrohr mit Düse gegen die zu behandelnden Teile gedrückt wird und durch einen Dichtring gegenüber der Atmosphäre abgedichtet ist.
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