DE2906783A1

DE2906783A1 - Verfahren zur vorbehandlung von leichtmetallen vor dem galvanisieren

Info

Publication number: DE2906783A1
Application number: DE19792906783
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Koehler
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1979-02-22
Filing date: 1979-02-22
Publication date: 1980-10-16
Also published as: DE2906783C2

Description

Verfahren zur Vorbehandlung von Beichtmetallen vor dem
Galvanisieren Die Frfindung betrifft ein Verfahren zzr Yorbn>mndllnU von üblicherweise mit einer Oxidschicht bedeckten Leichtmetalloberflächen, insbesondere von Aluminium, Titan, Magnesium, Beryllium und deren Legierungen für die galvanische Abscheid.mg metallischer Schichten.
Leichtmetalle und Leichtmetall-Legierungen lassen sich aus wässrigen Lösungen ohne Vorbehandlung praktisch überhaupt nicht galvarisieren, da der auf der Leichtmetalloberfläche stets vorhandene Oxidfilm die Haftung der aufgebrachten metallischen Ueberzüge verhindert.
Selbst wenn der Oxidfilm entfernt wird und die blanke Metalloberfläche freiliegt, bildet er sich an der Luft oder in wässrigen Lösungen sofort wieder nach.
Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, diese Oxidschicht dauerhaft zu entfernen oder zu verstärken, um die Metall schicht in den Poren der Oxidschicht zu verankern. Die zur dauerhaften Entfernung der Oxidschichten entwickelten Verfahren konnten in der Praxis ebensowenig voll befriedigen wie das Verankerungsverfahren in der künstlich verdickten Oxidschicht.
Es ist auch schon vergeschlagen worden, dünne Nickel-oder Nickel-Legierungsschichten, wie z.B. Nickel-Palladiumschichten, auf die zu galvanisierende Unterlagen aufzubringen, insbesondere durch Aufdampfen oder Aufsputtern, und diese Schichten mit einem galvanischen Ueberzug zu versehen. Dieses Verfahren hat gewisse Nachteile. da Nickel, insbesondere in Dampfform, toxisch wirkt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein möglichst universelles Verfahren zur Vorbehandlung von oxidschichtbedeckten BeichtmXetallen vor dem Galvanisieren in wässriger Lösung zu entwickeln, das für alle Beichtmetalle, insbesondere für .Aluminium, Magnesium, Beryllium und deren Legierungen anwendbar sein sollte, wobei die spätere Galvanisierschicht gut an der Unterlage haften muss. Weiterhin sollten dabei keine toxisch wirkenden Materialien verwendet werden. Nach dem Aufbringen der galvanischen Niederschläge darf die Beschichtung bei Biegeversuchen nicht abblättern.
Erfindungsgemäss wurde diese Aufgabe dadurch gelöst, dass auf die zu galvanisierenden Leichmetalloberflächen eine Schicht aus einer Palladium-Legierung mit Kobalt und/oder Eisen aufgebracht wird. Besonders bewährt haben sich Palladium-Legierungen mit 20 - 70 Gew.-Kobalt und/oder Eisen, die in einer Schichtdicke von vorzugsweise 0,05 - 15 wm aufgebracht werden. Die Palladium-Legierungsschichten mit Kobalt und Eisen können vorteilhafterweise zusätzlich noch insgesamt 3 bis 20 Gew.-% Chrom, Mangan, Titan, Magnesium und/ oder Aluminium enthalten.
Diese Ueberzüge zeigen überraschenderweise eine sehr gute Haftung auf Leichtmetallen, insbesondere wenn sie durch Aufdampfen im Vakuum oder noch besser durch einen Sputterprozess aufgebracht wurden.
In verschiedenen Fällen wird eine noch bessere Haftung auf dem Leichtmetall erzielt, wenn die Oberfläche vor dem Aufbringen der Legierungsschicht durch vorhergehenden lonenbeschuss (Glimmentladung gereinigt wurde. Insbesondere hat sich dieses Verfahren bei Titan bewährt.
Bei bestimmten zink- oder kadmiumhaltigen Legierungen, z.B. AlMg37n, lasst sich diese Vorbehandlung nicht anwenden, weil das Zn bei der durch den lonenbeschuss entstehenden Wärme an die Oberfläche diffundiert oder sogar teilweise abdampft. Hierauf haftet dann eine Palladium-Kobalt- bzw Palladiutn-Eisen-Schicht nur ungenügend. Zur Haftungsverbesserlrng hat sich eine Zwischenschicht aus Titan in etwa 0,1 r Dicke bewährt, die vor dem PdCo aufgesputtert wird. Weitere als Zwischenschichten geeignete Metalle sind: Aluminium, Chrom, Magnesium und Mangan, die auch bei nicht zinkhaltigen Leichtmetall-Legierungen zur Haftungsverbesserung benutzt werden können.
Ein zusätzlicher Vorteil der erfindungsgemässen Palladium-Kobalt-und/oder Palladium-Eisen-Auflagen ist deren hohe Kratzfestigkeit, die erheblich besser ist als die der einzelnen Komponenten. Aluminium oder Titan-Bleche, die mit einer etwa 1,2 µm dicken Auflage aus Pd5OCo versehen wurden, konnten ohne besondere Vorsieht weiter behandelt oder gelagert werden.
Folgende Beispiele sollen das erfindungsgemässe Verfahren näher erläutern: 1. Entfettete Titanbleche wurden in einer handelsüblichen Sputter-Anlage mit Diodensystem auf dem Substrat-Teller so aufgelegt, dass die Bleche gut und gleichmässig gekühlt wurden. Der Abstand zwischen den Targets und dem Titanblech betrug jeweils 35 mm. Der Rezipient wurde auf einen Druck von 1 . 10-5 Torr evakuiert, dann wurde Argon eingelassen, so dass der Druck im Kessel unter strömendem Gas 1 lO 2 Torr betrug. Das Titanblech bzw. der Auflageteller wurde als Kathode geschaltet. Durch Glimmentladung wurde das Titan auf der Oberfläche von Verunreinigungen und Oxidschichten gereinigt.
Dann erhielt das Titanblech unter einem Cr-Target (das nunmehr Kathode war) eine etwa 0,05 ,:m dicke Chrom-Haftschicht. Anschliessend wurde der Substrntteller mit dem Titanblech unter einem Target aus einer Pd-Legierung (Pd5OGew.-% Co) mit einer ca.
1,0 pm dicken PdCo-Auflage versehen.
Das Blech wurde nach Entnahme aus der Sputteranlage kurz in einem wässrigen Bad kathodisch entfettet und anschliessend galvanisch mit einer 10 Fm dicken Kupferauflage versehen. Die Auflage hielt einwandfrei und widerstand den üblichen Biegeprüfungen (1800) sowie den Gitterschicht - Tesafilm-Tests (Scotch-tape-test).
2. In einer Aufdampfanlage mit vertikalem Rezipienten wurden Aluminiumbleche an einem Drehteller in 200 mm Abstand von den Verdampfern horizontal aufgehängt.
Es waren zwei Verdampfer (Wolfram) vorhanden.
In dem einen Verdampfer befand sich reines Chrom-Metall, in dem anderen eine Legierung aus 50 Gew.-% Pd und 50 Gew.-% Fe. Der Rezipient wurde zunächst auf 1 . 10 2 Torr evakuiert. Hierbei erfolgte eine Vorreinigung der Al-Bleche durch eine Glimmentladung.
Anschliessend wurde der Druck im Rezipient auf 5 10 5 Torr erniedrigt. Während der Drehteller rotierte, verdampfte (sublimierte) das Chrom bei einer Temperatur von ca. 1150°C, wobei eine Schichtdicke von ca. 0,05 m erzeugt wurde. Bei gleichem Vakuum wurde sofort anschliessend die Pd5OFe Legierung bei ca. 13000 C schnell verdampft. Die Schichtdicke des Niederschlags betrug etwa 2 um.
Die Aluminiumbleche wurden sofort nach dem Aufdampfprozess nach kurzer kathodischer Entfettung galvanisch mit 10 Fm dicken Ag- bzw. Au-Auflagen versehen, die einwandfrei hafteten. Auch Bleche, die nach der Bedampfung einige Wochen gelagert hatten, liessen sich gleich gut galvanisieren.

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Vorbehandlung von Beichtmetalloberflächen insbesondere von Aluminium, Magnesium, Titan, Beryllium und ihren Begierungen, vor dem Galvanisieren in wässriger Lösung, durch Aufbringung einer metallischen Schicht. dadurch gekennzeichnet, dass auf die zu galvanisierenden Metalloberflächen eine Schicht aus einer Palladium-Legierung mit Kobalt und/oder Eisen aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Palladium-Tegierung 20 bis 70 Gew.-% Kobalt und/oder Eisen enthält.
3. Verfahren nnch Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn'eichnet, dass die Palladium-Legierung zusätzlich noch insgesamt 3 bis 20 Gew.-i0 Chrom und/oder Mangan und/oder Titan und/oder Magnesium und/oder A1urniniumenthät.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht durch Aufdamnfen im Vakuum oder durch Zerstäuben (Sputtern) aufgebracht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zu galvanisierenden Teichmetalloberflächen zunächst durch Ionenbeschuss (Glimmentladung) gereinigt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet dass vor dem Aufbringen der Pd-Legierungsschicht zunan.hst eine dünr.e Haftschicht aus Aluminium. Chrom, Titan, Magnesium oder Mangan aufgedampft oder aufgesputtert wird.