DE3040784A1

DE3040784A1 - Verfahren zum elektrolytischen beschichten von oberflaechen und hierzu geeigneter leitlack

Info

Publication number: DE3040784A1
Application number: DE19803040784
Authority: DE
Inventors: Bruno 8031 Puchheim Gruber
Original assignee: SCHILDKROET SPIELWAREN GmbH; SCHILDKROET SPIELWAREN; Schildkroet Spielwaren 8057 Eching GmbH
Current assignee: GRUBER, BRUNO, 8039 PUCHHEIM, DE
Priority date: 1980-10-29
Filing date: 1980-10-29
Publication date: 1982-05-06
Also published as: DE3040784C2

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum anbringen eines metallischen Überzugs auf einem elektrisch leitenden oder nicht leitenden Substrat in einem Elektrolyten unter Verwendung eines suspendierten Metallpulvers wenigstens auf der Oberfläche des Substrats. Ferner betrifft die Erfindung einen Beitlack zur Verwendung in einem derartigen Verfahren.
Um elektrisch nicht leitende Substrate in einem Elektrolyten metallisch beschichten zu können, werden Beitlacke verwendet, die aus einem Anstrichstoff bestehen, in dem ein Metallpulver suspendiert ist, das die Oberfläche des Substrats wahrend der Elektrolyse leitfähig macht. In den meisten Anwendungsfällen besteht dabei das Metallpulver aus Silber, oder es wird statt des Metallpulvers Graphit verwendet. Der entscheidende Nachteil von Silberleitlacken besteht darin, daß diese sehr teuer sind und daher nur zum Beschichten verhältnismäßig hochwertiger Erzeugnisse verwendet werden. Außerdem nimmt Silber aufgrund seiner Stellung in der elektrochemischen Spannungsreihe chemisch kein unedleres Metall, meistens Tupfer, an, da das erst unter Stromfluß erfolgt. Eine hohe Strombelastung einer sehr dünnen Silberschicht ist Jedoch nicht möglich, denn sobald galvanisch eine bestimmte Stromstärke erreicht ist, unterbricht sich die Silberschicht selbst, und zwar meistens am Elektronenanschluß.
Bei Graphitleitlacken besteht ein wesentlicher Nachteil darin, daß diese einen sehr hohen Widerstand haben, so daß sich die durch Stromfluß zu galvanisierende Fläche nur sehr langsam mit dem Metall, in den meisten Fällen tupfer, überzieht, wobei sich das Metall zuerst an der Elektrode absetzt und dann langsam über die gesamte Oberfläche kriecht.
Es ist kein Leitlack bekannt, der erst dann aus dem nichtleitenden Zustand in den leitfähigen, niederohmigen Zustand übergeht, wenn er in Kontakt mit dem Elektrolyten kommt.
So war es bisher nicht möglich, nicht-leitende Iackbeschichtungen anzubringen, die nachträglich nur an den gewunschten Stellen chemisch in den leitenden Zustand gebracht und anschließend galvanisiert werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erläuterten Gattung zur Verfügung zu stellen, das eine elektrolytische Metallisierung der Substratoberfläche innerhalb weniger Sekunden erlaubt, ohne Fie bei der Verwendung von Silberleitlacken bekannten Nachteile aufzuweisen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß wenigstens die zu beschichtende Oberfläche des Substrats mit Pulver eines unedlen Metalls in einer solchen Menge angereichert wird, daß die Oberfläche im trockenen Zustand noch nicht leitend ist, jedoch innerhalb kurzer Zeit nach dem Eintauchen in den Elektrolyten, vorzugsweise nach wenigen Sekunden, leitfähig wird und eine rasche Metallisierung mit dem im Elektrolyten gelösten, edleren Metall herbeiführt.
Zur Durchfubrung dieses Verfahrens kann ein Leitlack verwendet werden, der aus einem Anstrichstoff besteht, in dem ein Metallpulver suspendiert ist, wobei erfindungsgemäß ein Pulver eines unedlen Metalls in einer solchen Konzentration suspendiert ißt, daß der Lack im trockenen Zustand noch nicht leitfahig ist.
Die Verwendung von Pulver eines unedlen Metalls, beispielsweise Eisen, Zinn oder Zink, in einer verhältnismäßig geringen Konzentration hat den Vorteil, daß das Verfahren billig ist und daß sich die Oberfläche des Substrats innerhalb weniger Sekunden im Kontakt mit gelösten Metallsalzen, beispielsweise in sauren Kupferbädern, zu einer sehr niederohmigen Schicht verwandelt, Diese Umwandlung erfolgt bereits im stromlosen Zustand, wobei die untereinander nicht verbundenen Metallpartikel mit dem edleren Metall des Elektrolyten ummantelt werden und chemisch zusammenwachsen. Dadurch entsteht innerhalb weniger Sekunden eine durchgehende, elektrisch leitende, sehr niederohmige Schicht, so daß der galvanische Metallaufbau sehr gleichmäßig und nach wenigen Sekunden schon mit voller Stromstärke erfolgt.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß auf den getrockneten leitlack mit einem Pinsel oder in Siebdrucktechnik durch Verwendung verschiedener Elektrolyten, beispielsweise Silber-, Gold- und Eupferelektrolyte, ein verschiedenfarbiges Bild oder muster aufgebracht werden kann.
Die unterste Grenze der Pulverkonzentration liegt bei etwa 5 g/l Suspensionsmittel, wahrend die obere Grenze bei etwa 250 g/l liegt. Im Fall von Leitlack ist dieser über dieser Netallpulverkonzentration nicht mehr streichfahig, Um ein zu schnelles Absinken des Metallpulvers in dünnflüssigen teitlacken zu vermeiden, wird vorzugsweise )ispergierungsmittel beigemischt, beispielsweise hochdisperse Eieselsäure.
In bestimmten Anwendungsfällen kann es außerdem vorteilhaft sein, daß man dem Metallpulver Graphitpulver beimischt, so daß die Oberfläche im trockenen Zustand hochohmig leitend ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die Verwendung von Leitlacken beschräikt, sondern kann auch so durchgeführt werden, daß man das Substrat als formbare Nasse ausbildet, der das Metallpulver beigemischt wird und die nach dem Aushärten elektrolytisch beschichtet wird. Dabei ist das maximale Gewichtsverhältnis Hetallpulver/formbare Nasse 1:1. Als formbare Masse kommen dabei beispielsweise Hartgips, synthetischer Gips, Beton oder Ton in Frage; diese Materialien können in Formen gegossen und nach dem Aushärten chemisch und galvanisch metallisiert werden.
Wenn nicht das gesamte Substrat als formbare Masse ausgebildet ist, der das Metallpulver beigemischt wird, können die meisten gebräuchlichen Lacke verwendet werden, die durch Zumischung von Metallpulver zu teitlacken umgewandelt werden In Frage kommen beispielsweise Nitrolack, Zaponlack, Acryllack, Kunstharzlack, Goldbronzelack oder Graphitlack mit einen Pulverzusatz von etwa 70 g/l. Der teitlack kann dabei als Sprüblack, Streichlack, iNal- oder Schreibflüssigkeit und für Siebdruck und andere Druckverfahren angewandt werden.
Die Metallisierung der Oberfläche kann beispielsweise durch chemisches oder galvanisches Verkupfern, Versilbern oder Vergolden erfolgen.
Geeignete Elektrolyte, die die niederohmige Leitfähigkeit herbeiführen, sind beispielsweise Kupfersulfat-Schwefelsäurebäder, Kupfersulfat-Essigbäder oder chemische, cyanidhaltige Edelmetallsalzlösungen oder Konzentrate mit Silber- oder Goldsalzen.
Das erfindungsgemäß vorgesehene Verfahren kann auf zahlreichen Gebieten angewendet werden, beispielsweise zur Herstellung gedrucker Schaltungen auf Papier, Folien oder festen Unterlagen, wobei der Leitlack beispielsweise in Siebdrucktechnik aufgedruckt und galvanisch aufgebaut wird. Nicht miteinander verbundene Leiterbahnen werden dabei während des galvanischen Aufbaus elektrisch niteinander verbunden. Ein weiteres An:yendngsgebiet ist das des musischen und gestaltenden Xobb;s, da dort vielfach nichtleitende oder auch organische Stoffe leitfähig gemacht und galvanisch beschichtet werden sollen.
Eine andere Anwendung betrifft die Herstellung von elektrischen Abschirmunben an Gehäusen und Geraten aus unterschiedlichen Materialien, wobei der Leitlack aufgesprüht oder im Tauchverfahren aufeb racht ford und der auschließende het all aufbau chemisch oder galvanisch erfolgt. Das war mit bisher üblichen Verfahren und Leitlacken nicht möglich, weil aufgrund der elektrochetj'ischen Stannungsreihe Gegenstände, die aus verschiedenen Metallen zusammengesetzt sind, galvaniscpnicht metallisiert werden konnten.
Schließlich eröffnet die Erfindung auch die Möglichkeit, Eisenteile oder andere Metallteile auch ohne Vorbehandlung zu metallisieren, wenn sie vorher mit dem ieitlack gemäß der Erfindung überzogen worden sind. Eine praktische Anwendungsmöglichkeit besteht im Rostschutz, weil beispielsweise Eisenteile mit dem Leitlack und anschlieBend mit der Elektrolytflüssigkeit behandelt werden können, so daß das edlere Metall, beispielsweise Kupfer, eine Korrosionsschutzschicht bildet, was etwa auch an senkrechten Eisenwänden vorgenommen werden kann.

Claims

Verfahren zum elektrolytischen Beschichten von Oberflächen und hieru geeigneter Beitlack Patentansprüche 1* Verfahren zum Anbringen eines metallischen Ueberzugs auf einem elektrisch leitenden oder nicht leitenden Substrat in einem Elektrolyten unter Verwendung eines suspendierten Metallpulvers wenigstens auf der Oberfläche des Substrats, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens die zu beschichtende Oberfläche des Substrats mit Pulver eines unedlen Metalls in einer solchen Menge angereichert wird, daß die Oberfläche im trockenen Zustand noch nicht leitend ist, jedoch innerhalb kurzer Zeit nach dem Eintauchen in den Elektrolyten, vorzugsweise nach wenigen Sekunden, leitfähig wird und eine rasche Metallisierung mit dem im Elektrolyten gelösten, edleren Metall herbeifuhrt,
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß als Pulver Eisenpulver, Zinkpulver oder Zinkpulver verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Pulverkonzentration zwischen ca. 5 g/l und höchstens ca. 250 g/l Suspensions mittel beträgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man dem Pulver Dispergierungsmittel, beispielsweise hochdisperse zieselsäure beimischt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -du r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man dem Pulver Graphitpulver beimischt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß man das Substrat als formbare Masse ausbildet, der das Pulver beigemischt wird und die nach dem Aushärten elektrolytisch beschichtet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das maximale Gewichtsverhältnis Metallpulver/formbare Masse 1:1 beträgt.
8. Leitlack zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, der aus einem Anstrichstoff besteht, in dem ein Metallpulver suspendiert ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Pulver eines unedlen Metalls in einer solchen Konzentration suspendiert ist, daß der lack im trockenen Zustand noch nicht leitfahig ist.