DE3040784C2 - Verfahren zum Aufbringen eines metallischen Überzuges und hierfür geeigneter Leitlack - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen eines metallischen Überzugs auf ein elektrisch leitendes oder nicht !eilendes Substrat in einem Elektrolyten, bei dem die Oberfläche des Substrats mit einer Suspension eines unedlen Metallpulvers beschichtet wird.Ferner betrifft die Erfindung einen Leitlack, bestehend aus einem Anstrichstoff, in dem ein Pulver eines unedlen Metalls suspendiert ist.

Um elektrisch nicht leitende Substrate in einem Elektrolyten metallisch beschichten zu können, werden Leitlacke verwendet, die aus einem Anstrichstoff bestehen, in dem ein Metallpulver suspendiert ist, das die Oberfläche des Substrats während der Elektrolyse leitfähig macht. In vielen Anwendungsfällen besteht dabei das Metallpulver aus Silber, oder es wird statt des Metallpulver Graphit verwendet. Der entscheidende 4ϊ Nachteil von Silberleiilacken 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 Spannugsreihe so chemisch kein unedleres Metall, meistens Kupfer an, da das erst unter Stromfiuß 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 Elektrodenanschluß. 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 m> meisten Fällen Kupfer, überzieht, wobei sich das Metall zuerst an der Elektrode absetzt und dann langsam über die Oberfläche kriecht.

Ein Verfahren der eingangs erläuterten Gattung ist durch die US-PS 35 76 662 bekanntgeworden. Der dabei < >i verwendete Leitlack besieht aus einer Dispersion von Eisenpulver in einem gelösten Polyurethanbinder. Allerdings ist dabei die Konzentration des Eisenpulvers sehr hoch. Bei einem Beispiel sind 160 Gewichtsteilen des Leitlackes 72 Gewichtsteile Eisenpulver, was einem Gewichtsanteil des Eisenpulvers am Gewicht des Leitlackes von 45% entspricht; der Gewichtsanteil des Eisenpulvers am Gesamtgewicht des Leitlackes ist bei einem weiteren Beispiel noch höher, nämlich 54,7%. Wie sich weiter ergibt, ist der Gewichtsanteil des Eisenpulvers, bezogen auf nur den Bindemittelanteil, noch höher, nämlich zwischen dem doppelten und dem 4,5fachen des Bindemittels.

Ein ähnliches Verfahren ist Gegenstand der DE-OS 17 71 661, bei dem hinzukommt, daß eine Vorbehandlung des zu beschichtenden Schaumstoffes für die nachfolgende Galvanisierung erforderlich ist. Wesentlich ist jedoch, daß auch bei diesem Verfahren ein sehr hoher Anteil an Eisenpulver erforderlich ist, und zwar zwischen 55 bis 75 Gewichtsprozent bezogen auf den gesamten Festgehalt des Leitlackes.

Nachteilig bei beiden bekannten Verfahren ist, daß aufgrund des hohen Eisenpulveranieils im Leitlack dieser so dickflüssig ist, daß der Verwendung einschneidende Grenzen gesetzt sind; der bekannte Leitlack kann beispielsweise nicht als Sprühlack verwendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren und einen Leitlack anzugeben, der trotz der Verwendung von unedlem Metallpulver so dünnflüssig ist, daß er leicht zu verarbeiten ist und die Oberfläche des zu überziehenden Substrats innerhalb kurzer Zeit nach dem Eintauchen in den Elektrolyten leitfähig wird und damit eine rasche Metallisierung mit dem im Elektrolyten gelösten, edleren Metall herbeiführt.

Bei dem gattungsgemäßen Verfahren wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Metallpulver in einer Konzentration zwischen 5 g/l und höchstens 250 g/l Suspensionsmittel eingesetzt wird und daß der Suspension weiterhin Graphitpulver beigemischt wird.

Bei einem Leitlack der eingangs erläuterten Gattung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Konzentration des Metallpulvers zwischen 5 g/l und höchstens 250 g/l beträgt und daß dem Anstrichstoff weiterhin Graphitpulver beigemischt ist.

Trotz des im Vergleich mit dem Stand der Technik sehr niedrigen Metallpulvcranteils — etwa zwischen 0,5 und 25% bezogen auf das Suspensionsmittel — wird in überraschender Weise eine gute Leitfähigkeit nach dem Eintauchen des Substrats in den Elektrolyten erreicht, weil das beigemischte Graphitpulver eine Überbrükkung von Fehlstellen bewirkt; do", wo im Leitlack Metallbrücken fehlen, übernimmt der hochohmig 'eilende Graphit die elektrische Leitung. Der geringe Anteil an unedlem Metallpulver im Leitlack bewirkt somit eine gute Streichfähigkeit, so daß der Leitlack auch als Sprühlack Verwendung linden kann.

Die Verwendung von Pulver eines enedlen Metalls, beispielsweise Eisen, Zinn oder Zink, in einer verhältnismäßig geringen Konzentration hat ferner 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, m 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. Es entsteht innerhalb weniger Sekunden eine durchgehende, elektrisch leitende, sehr niederoh-

mige Schicht, so daß der galvanische Metallaufbau sehr gleichmäßig und nach wenigen Sekunden schon mit voller Stromstärke erfolgt.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß auf den getrockneten Leitlack mit einem Pinsel oder in Siebdrucktechnik durch Verwendung verschiedener Elektrolyten, beispielsweise Silber-, Gold- und Kupferelektrolyte, ein verschiedenfarbiges Bild oder Muster aufgebracht werden kann.

Um ein zu schnelles Absinken des Metallpulver in dünnflüssigen Leitlacken zu vermeiden, wird vorzugsweise Dispergierungsmittel beigemischt, beispielsweise hochdisperse Kieselsäure.

Es können die meisten gebräuchlichen Lacke verwendet werden, die durch Zumischung von Metallpulver und Graphitpulver zu Leitlacken umgewandelt werden. In Frage kommen beispielsweise Nitrolack, Zaponlack, Acryllack, Kunstharzlack, Goldbronzelack oder Graphitlack mit einem Pulverzusatz von etwa 70 g/l. Der Leitlack kann dabei als Sprühlack, Streichlack, Mal-oder Sci^eibflüssigkeit 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 Kupfcrsulfat-Schwefelsäurebäder, Kupfersulfat-Essigbäder oder chemische, cyanidhaltige Edelmetallsalzlösungen oder Konzentrate mit Silber- oder Goldsaizen.

Das erfindungsgemäß vorgesehene Verfahren kann auf zahlreichen Gebieten angewendet werden, beispielsweise zur Herstellung gedruckter 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 miteinander verbunden. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist das des musischen und gestaltenden Hobbys, da dort vielfach nichtleitende oder auch organische Stoffe leitfähig gemacht und galvanisch beschichtet werden sollen.

Eine andere Anwendung betrifft die Herstellung von elektrischen Abschirmungen an Gehäusen und Geräten au:; unterschiedlichen Materialien, wobei der Leitlack aufgesprüht oder im Tauchverfahren aufgebracht wird und der anschließende Metallaufbau chemisch oder galvanisch erfolgt.

Schließlich eröffnet die Erfindung noch die Möglichkeit, Eisenieile oder andere Metallteile auch ohne Vorbehandlung zu metallisieren, wenn sie vorher mit dem Leitlack gemäß der Erfindung überzogen worden sind. Eine praktische Anwendungsmöglichkeit besieht im Rostschutz, weil beispielsweise Eisenteile mit dem Leitlack und anschließend mit der Elektrolyiflüssigkeit behandelt werden können, so daß das edlere Metall, beispielsweise Kupfer, eine Korrosionsschutzschichi bildet, was etwa auch an senkrechten Eisenwänden vorgenommen werden kann.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Aufbringen eines metallischen Überzugs auf ein elektrisch leitendes oder nicht leitendes Substrat in einem Elektrolyten, bei dem die Oberfläche des Substrats mit einer Suspension eines unedlen Metallpulvers beschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver in einer Konzentration zwischen 5 g/l und höchstens 250 g/l Suspensionsmittel eingesetzt wird und daß der Suspension weiterhin Graphitpulver beigemischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metallpulver Eisenpulver, Zinnpulver oder Zinkpulver verwendet wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Suspension Dispergierungsmittel, beispielsweise hochdisperse Kieselsäure, beigemischt wird.

4. Leitlack, bestehend aus einem Anstrichstoff, in dem ein Pulver eines unedlen Metalls suspendiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Metallpulvers zwischen 5 g/l und höchstens 250 g/l beträgt und daß dem Anstrichstoff weiterhin Graphitpulver beigemischt ist.