DE4202409C2

DE4202409C2 - Verwendung eines Additives für ein Zinkatbad

Info

Publication number: DE4202409C2
Application number: DE4202409A
Authority: DE
Inventors: Juan Haydu; Jun Vincent Paneccasio; Patricia A Cacciatore
Original assignee: Enthone OMI Inc
Current assignee: MacDermid Enthone Inc
Priority date: 1991-02-04
Filing date: 1992-01-29
Publication date: 1995-01-26
Anticipated expiration: 2012-01-30
Also published as: DE4202409A1; CA2060121A1; FR2672306B1; ITTO920063A0; FR2672306A1; GB2252334A; GB9202269D0; US5182006A; IT1256790B; JPH06128757A; ITTO920063A1; GB2252334B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer wirksamen Menge eines Additives für ein Zinkatbad zur Vorbehandlung von Aluminium oder Aluminiumlegierungen für die Metallabscheidung.

In bezug auf die Abscheidung von Aluminium besteht ein beträchtliches kommerzielles Interesse. Ein Anwendungsfall ist die Herstellung von Speicherplatten, die bei einer Viel zahl von elektronischen Anwendungsfällen, beispielsweise in Computern und Datenverarbeitungssystemen, Verwendung finden. Aluminium bildet das bevorzugte Substrat für die Platte, ob wohl auch andere geeignete Metalle verwendet werden können. Allgemein gesagt wird eine relativ dünne Schicht aus nicht magnetischem stromlosem Nickel auf das Aluminium gebracht, wonach eine dünne Schicht aus einem magnetischen Material, wie beispielsweise Kobalt, folgt. Ein Signal wird auf der Platte gespeichert, indem die Kobaltschicht magnetisiert wird, um das Signal zu einem ausgewählten Zeitpunkt darzu stellen.

Typische Legierungen, die für Speicherplatten verwendet werden, sind die der Nummern 5086 und 5586 der Aluminium assoziation. Diese Platten enthalten Magnesium in einer Menge von etwa 4 Gew.%. Normalerweise sind die Aluminium platten etwa 1,25 bis 5 mm dick und enthalten etwa 4 bis 4,90 Gew.% Magnesium, 0,01 bis 0,40 Gew.% Kupfer, 0,01 bis 0,40 Gew.% Zink, Chrom, Nickel, Eisen, Silicium, Rest Alu minium und unvermeidbare Verunreinigungen.

Die fertige beschichtete Platte muß extrem glatt und gleichmäßig sein, um eine Kollision mit dem Magnetisierkopf der Vorrichtung zu vermeiden, der die Plattenoberfläche mit einem extrem geringen Abstand überstreicht. Obwohl das als Ausgangsmaterial dienende Alu miniumsubstrat selbst äußerst glatt und eben sein muß, wie in der US-PS 48 25 680 beschrieben, muß auch die Metallbeschichtung der Platte entsprechend glatt und gleichmäßig sein, so daß das entsprechende Endprodukt die genauen Spezifika tionen erfüllt, die an diese Art von Produkt gestellt wer den.

Bedauerlicherweise führt die Metallbeschichtung eines Sub strates, sogar die stromlose Metallbeschichtung, nicht unbe dingt zu einem glatten Überzug. Beschichtungshohlräume, Ein schlüsse, Brückenbildungen u.ä. sind nur einige der Probleme, die eine rauhe Oberfläche verursachen können, welche für viele Anwendungsfälle unakzeptabel ist.

Aluminium und seine Legierungen führen darüber hinaus zu zusätzlichen Beschichtungsproblemen, und zwar aufgrund der Schnelligkeit, mit der sie einen Oxidüberzug bilden, wenn sie der Luft ausgesetzt sind. Folglich müssen Spezialbe handlungen durchgeführt werden, wenn man eine Beschichtung auf Aluminium vorsieht. Diese Behandlungen umfassen me chanische Behandlungen, chemische Ätzbehandlungen, insbe sondere Ätzbehandlungen mit Säuren, die Eisen, Nickel und Mangan-Salze enthalten, Behandlungen mit alkalischen Ver drängungslösungen, insbesondere solchen, mit denen Zink, Messing und Kupfer abgeschieden wird, Anodisierbehandlungen, insbesondere in Phosphor-, Schwefel- oder Chromsäuren und eine galvanische Abscheidung von Zink bei niedrigen Stromdichten für einige wenige Sekunden. Von diesen Behandlungen ist die Verwendung von alkalischen Verdrängungslösungen kommerziell gesehen die erfolgreichste.

Es können viele Metalle, beispielsweise Zinn, durch Ver drängung auf Aluminium abgeschieden werden. Zink ist hier von das am meisten eingesetzte Metall. Ein solches Ver fahren ist als Zinkatprozeß bekannt, und die nachfolgende Beschreibung bezieht sich zur Vereinfachung auf einen der artigen Prozeß.

Während der Jahre ist eine Reihe von Verbesserungen in bezug auf die herkömmliche Zinkatherstellung und den Zinkatie rungsprozeß durchgeführt worden. Die meisten dieser Verbes serungen zielten auf eine Beschleunigung der Filmbildungs geschwindigkeit und eine Verbesserung des Haftungsvermögens sowie der Gleichmäßigkeit des hergestellten Zinküberzuges ab. Eine detaillierte Zusammenfassung eines derartigen Zink atierungsprozesses kann in den US-PS 43 46 128 und 32 16 835 gefunden werden. Diese Veröffentlichungen werden hiermit in die vorliegende Beschreibung eingearbeitet.

Beim herkömmlichen Zinkatierungsprozeß wird das Aluminium durch alkalisches Reinigen vorbereitet, um organische und anorganische Oberflächenverschmutzungen, wie beispielsweise Öl und Fett, zu entfernen. Hiernach folgt ein Spülvorgang mit kaltem Wasser. Das gereinigte Aluminium wird dann in ausreichender Weise geätzt, um feste Verunreinigungen und Legierungsbestandteile zu eliminieren, die Hohlräume er zeugen könnten, welche zur Brückenbildung der nachfolgenden Abscheidungen führen. Nach einer Wasserspülung wird das Aluminium von Verschmutzungen befreit, um metallische Reste und noch auf der Oberfläche vorhandene Aluminiumoxide zu entfernen. Ein gründliches Spülen ist erforderlich, wonach der Zinkatüberzug unter Verwendung eines Zink-Tauchbades aufgebracht wird, um eine Reoxidation der gereinigten Ober fläche zu verhindern. Dieses Verfahren ist allgemein als Einfach-Zinkatprozeß bekannt.

Der Zinküberzug wird erhalten, indem das Aluminiumteil in eine alkalische Lösung, die Zinkat-Ionen enthält, getaucht wird. Die Menge des abgeschiedenen Zinks ist in der Tat sehr gering und hängt von der Zeit und vom Typ des verwendeten Tauchbades, der Aluminiumlegierung, der Temperatur der Lösung und dem Vorbehandlungsverfahren ab. Das Zinküberzugs bad wirkt auch als Ätzlösung, und alle während der Über führungsvorgänge wieder gebildeten Oxide werden vom alka lischen Zinkat gelöst, während Zink auf dem Aluminium ab geschieden wird.

Das Grundverfahren, das nunmehr von der Industrie durch geführt wird, besteht aus einer Zinkat-Verdopplung, wobei der erste Zinkfilm unter Verwendung von Salpetersäure entfernt wird, wonach die Aufbringung einer zweiten Zink-Tauchab scheidung folgt. Das doppelte Zinkatieren stellt ein be vorzugtes Verfahren zur Beschichtung von Aluminium dar und ist insbesondere für bestimmte schwierig zu beschichtende Aluminiumlegierungen geeignet, um eine bessere Haftung der endgültigen Metallschichtabscheidung zu erhalten.

Trotz der Akzeptanz und der Wirksamkeit des Zinkatierungs prozesses besteht ein Bedarf nach Verbesserungen, mit denem sowohl eine verbesserte Haftwirkung als auch eine verbesserte Glätte der Metallbeschichtung auf dem zink atierten Aluminiumsubstrat erreicht wird. Ohne an irgend eine Theorie gebunden zu sein, wird davon ausgegangen, daß die Eigenschaften der Metallbeschichtung direkt von der Dicke, Gleichförmigkeit und Kontinuität des Zinkatüberzuges abhängig sind, wobei dünnere Überzüge allgemein eine glat tere und besser haftende Metallbeschichtung vorsehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verwendung einer wirksamen Menge eines Additives für ein Zinkatbad zur Vorbehandlung von Aluminium oder Aluminiumlegierungen für die Metallabscheidung anzugeben, die zu einer besonders guten Haftwirkung und zu einer besonders guten Glätte der Metallbeschichtung auf dem zinkatierten Aluminiumsubstrat führt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Verwendung einer wirksamen Menge eines Additives gelöst, das durch die folgende Formel wiedergegeben ist:

worin bedeuten:
Z eine Gruppe von Atomen, die für die Vervollständigung, um eine heterozyklische Verbindung mit einem fünf- oder sechsgliedrigen Ring, der mindestens zwei Stickstoffatome enthält, erforderlich ist;
R nichts oder die Alkylgruppe eines Alkylierungsmit tels;
X=Cl, Br oder J; und
n<1.

Dieses Polymer kann erhalten werden, indem man etwa 0,5 bis etwa 1,0 Mol einer Epihalohydrin-Verbindung pro Mol einer heterozyklischen Verbindung, die einen 5- oder 6-gliedrigen Ring aufweist, der mindestens zwei Stickstoffatome enthält, reagieren läßt. Das Polymer wird vorzugsweise dann mit etwa 0,1 bis etwa 0,5 Mol pro Mol der heterozyklischen Verbin dung irgendeines geeigneten Alkylierungsmittels alkyliert. Ein bevorzugtes Alkylierungsmittel entspricht der Formel:

[X-R₁-N (R₂)₃]⁺X^-

worin bedeuten:
R₁ Äthyl oder 2-Hydroxypropyl,
R₂ eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 C-Atomen und
X=Cl, Br oder J.

Ergänzend zum Stand der Technik sei auf die US-PS 41 69 772 verwiesen, aus der ein wäßriges Abscheidungsbad für die elektrolytische Abscheidung von Zink auf einem Substrat bekannt ist, das Zinkionen und eine wirksame Menge eines badlöslichen Additives enthält. Dieses Additiv wird durch Reaktion einer stickstoffenthaltenden heterozyklischen Verbindung mit Formaldehyd, einem Epihalohydrin oder Glycerinhalohydrin und wenigstens einer Aminoverbindung hergestellt. Es kann sich dabei um ein Kondensationsprodukt aus Imidazol und Epichlorhydrin handeln, das als Glanzbildner verwendet wird. Hiermit soll somit eine glänzende Zinkabscheidung auf einem Substrat erzielt werden.

Das erfindungsgemäß verwendete Additiv und ein Verfahren zur Herstellung und Verwendung des Additives als Glanzbildner in Zinkbädern für die galvanische Abscheidung sind in der US-PS 41 69 771 beschrieben.

Bei dem Doppel-Zinkatierungsverfahren zur Vorbereitung von Aluminium und Aluminiumlegierungen für die Metallbeschichtung können die speziellen Zinkatierungsbäder bei jedem Zink atierungsschritt eingesetzt werden und werden vorzugsweise bei beiden Schritten verwendet. Gemäß dem herkömmlichen Ver fahren wird der erste Zinkatfilm unter Verwendung von Sal petersäure entmetallisiert, und das entmetallisierte Alu minium wird dann mit Wasser gespült und mit einem zweiten Zinkatfilm überzogen. Das Metall wird auf diesem zweiten Zinkatfilm abgeschieden. Allgemein gesagt, umfaßt das Zinkatbad das Additiv in einer wirksamen Menge, beispielsweise von etwa 0,1 bis 5 Vol.%.

Nach dem Zinkatieren wird das zinkatierte Aluminium unter Einsatz von herkömmlichen Verfahren beschichtet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei spielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläu tert. Es zeigen:

Fig. 1-5 Mikrofotos mit 1000facher Vergrößerung von mit stromlos abgeschiedenem Nickel beschichteten Alu miniumsubstraten, die unter Verwendung von unterschiedlichen Doppel-Zinka tierungsverfahren zur Metallabscheidung vor bereitet worden sind; und

Fig. 6-7 Fotos einer zinkatierten Aluminium oberfläche, die unter Verwendung eines herkömmlichen Zinkatierungsbades und eines erfindungsgemäß ausgebildeten Zinkatierungsbades hergestellt wurde.

Das Zinkatierungsverfahren zur Vorbereitung von Aluminium, d. h. das Einfach-, Doppel- und Dreifach-Verfahren für die Metallabscheidung, ist bekannt und wurde vorstehend erläu tert. Aus Einfachheitsgründen bezieht sich die nachfolgende Beschreibung nur auf das Doppel- bzw. Zweifach-Zinkatie rungsverfahren.

Allgemein gesagt kann bei Durchführung des Verfahrens beliebiges Aluminium oder eine beliebige Alumi niumlegierung behandelt werden. Beispielhafte Legierungen sind 5086, 5586, 2024 und CZ-46. Das Aluminium kann ge schmiedet oder gegossen sein.

Das verwendete spezielle Zweifach-Zinkatierungsverfahren kann in Abhängigkeit von den behandelten Legierungen und den beanspruchten Ergebnissen variieren. Ein in der Industrie verwendetes typisches Verfahren wird nachfolgend erläutert. Es versteht sich, daß hierbei Wasserspülungen nach jedem Verfahrensschritt Anwendung finden.

Beim ersten Schritt wird üblicherweise die Aluminiumober fläche von Fett und Öl gereinigt, und ein alkalisches Rei nigungsmittel (kein Ätzmittel), wie das Mittel ENBOND NS- 35 der Firma Enthone-OMI, Inc., West Haven, Connecticut, USA, kann hierzu in geeigneter Weise verwendet werden. Bei dem Mittel ENBOND NS-35 handelt es sich um ein Silikat-freies, Phosphat und KOH enthaltendes, schwach alkalisches Reinigungsmittel, das über einen Temperaturbereich von etwa 49-66°C 1 bis 5 Minuten lang eingesetzt wird.

Danach kann das gereinigte Aluminium einem Ätzvorgang unter zogen werden, wobei Ätzmittel verwendet werden, wie bei spielsweise ACTANE E-10 (ACTANE E-10 = Phosphor- und Schwefelsäure enthaltende saure Lösung), ENBOND E-14 (ENBOND E-14 = Ätznatron enthaltende alkalische Lösung) oder ENBOND E-24, (ENBOND E-24 = Ätznatron, Natriumnitrat und Natriumnitrit enthaltende alkalische Lösung) die alle von der Firma Enthone-OMI vertrieben werden. Diese Materialien reagieren entweder sauer oder alkalisch. Das saure Ätzmittel wird normalerweise bevorzugt, insbesondere dann, wenn die Oberflächenabmessungen, Toleranzen und die Integrität von Bedeutung sind. Die Ätzmittel werden norma lerweise bei erhöhten Temperaturen von etwa 49-66°C über 1 bis 3 Minuten eingesetzt.

Um die Legierung von Verschmutzungen zu befreien, können eine HNO₃-Lösung (beispielsweise 50 Vol.%) oder Gemische von HNO₃ und H₂SO₄ allein oder in Kombination mit dem Mittel ACTANE 70 von der Firma Enthone-OMI verwendet werden. ACTANE 70 ist ein saures Fluorid-Produkt, das Ammoniumbifluorid enthält. Eine typische Lösung zum Entfernen von Ver schmutzungen enthält 25 Vol.% H₂SO₄, 50 Vol.% HNO₃ und 0,120 kg/lit ACTANE 70 in Wasser.

Zu diesem Zeitpunkt wird ein Zinkatüberzug durch Eintauchen in ein Zinkatbad auf das Aluminium aufgebracht, wie in der US-PS 32 16 835 beschrieben. Aufgrund des nachgewiesenen Wirkungsgrades ist ein bevorzugtes Bad zum Einsatz des Addi tives das von der Firma Enthone-OMI vertriebene Bad ALUMON EN. ALUMON EN und allgemein gesagt Zinkatbäder enthal ten ein Alkalimetallhydroxid, eine Quelle von Zinkionen, beispielsweise ein Zinksalz (wie Zinkoxid, Zinksulfat etc.), einen Chelatbildner, wahlweise anionische Benetzungsmittel und metallische Additive. Andere im Handel befindliche Zinkatbäder können ebenfalls in geeigneter Weise verwendet werden.

Allgemein gesagt umfaßt das Zweifach-Zinkatierungsverfahren das Eintauchen des Aluminiumsubstrates in ein verdünntes Zinkatbad, wie beispielsweise ALUMON EN, über eine Zeit dauer von 20-50 s, wonach eine gründliche Spülung mit kaltem Wasser ein Zinkentmetallisierungsvorgang in Salpe tersäure, eine weitere Spülung mit kaltem Wasser und ein zweiter Zinkattauchvorgang mit nachfolgender Spülung folgt. Beim Einfach-Zinkatieren ist das Substrat nach dem ersten Zinkatieren und Spülen zum Beschichten bereit, während beim Dreifach-Zinkatieren die zweifach zinkatierte Oberfläche mit HNO₃ behandelt und wieder zinkatiert wird, wonach eine gründliche Spülung mit kaltem Wasser folgt.

Ein bevorzugtes erfindungsgemäßes Additiv ist 1 H-Imidazol Polymer mit (Chloromethyl) Oxiran. Ein besonders bevorzugtes Additiv ist das oben genannte Oxiran, das mit (3-Chloro-2- hydroxypropyl) trimethylammoniumchlorid (IEA) alkyliert ist. IEA kann hergestellt werden, indem man eine wäßrige Lösung bildet, die 0,9 Mol Imidazol und 0,91 Mol Epichlorhydrin enthält, und auf eine Temperatur von etwa 95°C über eine Zeitdauer von 15 h erhitzt. Danach werden 0,45 Mol (3- Chloro-2-Hydroxymethyl) trimethylammoniumchlorid zugesetzt, und das Erhitzen des Reaktionsgemisches wird über eine zu sätzliche Zeitdauer von einer Stunde fortgesetzt, um die Alkylierungsreaktion zu beenden.

Das Additiv kann in verschiedenen Mengen von etwa 0,1 Vol.% bis 5 Vol.% oder höher verwendet werden. Eine bevorzugte Menge liegt bei etwa 0,3 bis 3 Vol.%, und eine besonders bevorzugte Konzentration beträgt 1 bis 2,5 Vol.%. Eine Menge von etwa 2 Vol.% oder mehr wurde als besonders geeignet ge funden, da das Additiv während der normalen Lebenszeit des Bades nicht ergänzt werden muß.

Das bevorzugte Alkylierungsmittel entspricht der Formel:

[X-R₁-N (R₂)₃]⁺ X⁻.

Es kann jedoch auch irgendein anderes geeignetes Alkylierungsmittel verwendet werden. Beispielhafte Gruppen von quaternären Alkylierungsmitteln sind Chlorhydrin, Alkylhalogenide und heterozyklische Alkylhalogenide. Spezielle Beispiele sind (3-Chloro-2-Hydroxypropyl) methylmorpholo niumchlorid; (2-Bromoäthyl) trimethylammoniumbromid und (2- Bromoäthyl) pyridiniumbromid. Andere X⁻-Anionen umfassen Methosulfate und p-Toluolsulfonate.

Die zum Entmetallisieren des Zinkatüberzuges verwendete Salpetersäurelösung ist allgemein eine 50-Vol.%ige Lösung mit einem Konzentrationsbereich von allgemein etwa 350 bis 600 g/l, vorzugsweise von etwa 450-550 g/l.

Die Salpetersäurelösung kann bei jeder beliebigen geeigneten Temperatur, üblicherweise von etwa 20 bis 25°C oder mehr, vorzugsweise von 21 bis 23°C, eingesetzt werden. Die Tauch zeiten können von etwa 30 bis 90 s variieren und liegen vorzugsweise bei etwa 40 bis 60 s.

Ein bevorzugtes Verfahren zum Entmetallisieren der zinka tierten Oberfläche besteht in der Verwendung einer Salpe tersäurelösung, die Ferri-Ionen enthält, wie in der ame rikanischen Patentanmeldung 07/4 20 805 vom 12. Oktober 1989 des gleichen Anmelders beschrieben.

Nach dem Entmetallisieren mit HNO₃ wird das Aluminium wieder mit einem Zinkatbad behandelt, um das Substrat zur Metallbeschichtung vorzubereiten. Das Additiv kann in jedem beliebigen oder vorzugsweise in sämtlichen Zinkatbädern verwendet wer den, die zur Behandlung des Aluminiums eingesetzt werden.

Es versteht sich für den Fachmann, daß die Konzentration, Lösungstemperatur und Tauchzeit miteinander verknüpft sind. Je höher die Temperatur und Konzentration ist, desto kürzer ist die erforderliche Tauchzeit, um den gewünschten Ober flächeneffekt mit der Erfindung zu erzielen, die die Ver wendung des vorstehend beschriebenen Additives im Zinkatbad beinhaltet, um eine verbesserte Haftung und Glätte der nachfolgenden Metallbeschichtung zu erreichen.

Obwohl auch andere Metalle stromlos, elektrolytisch oder mit Kombinationen davon auf der speziell hergestellten mit Zink überzogenen Aluminiumoberfläche abgeschieden werden können, bezieht sich die nachfolgende Beschreibung speziell auf die stromlose Abscheidung von Nickel wegen dessen kommerzieller Bedeutung.

Zusammensetzungen für die stromlose Abscheidung von Nickel sind bekannt. Entsprechende Verfahren und Zusammensetzungen sind in diversen Publikationen beschrieben. Beispielsweise sind Zusammen setzungen zur stromlosen Abscheidung von Nickel in den US- PS 26 90 401, 26 90 402, 27 62 723, 29 35 425, 29 29 742 und 33 38 726 erläutert. Andere nützliche Zusammensetzungen zur Abscheidung von Nickel und dessen Legierungen sind in der 35. Ausgabe des "Metal Finish Guidebook" für 1967, Metal and Plastics Publications Inc., Westwood, N.J., Seiten 483-486 beschrieben.

Allgemein gesagt umfassen Lösungen zur stromlosen Abschei dung von Nickel mindestens vier in einem Lösungsmittel, üblicherweise Wasser, gelöste Bestandteile. Hierbei handelt es sich um (1) eine Quelle der Nickelionen, (2) ein Reduk tionsmittel, wie beispielsweise Hypophosphit oder ein Aminboran, (3) eine Säure oder ein Hydroxid als pH-Ein stellmittel, um den erforderlichen pH-Wert zu erreichen, und (4) einen Komplexbildner für Metallionen in einer aus reichenden Menge, um deren Ausfällung in der Lösung zu ver hindern. Eine große Anzahl von geeigneten Komplexbildnern für Nickellösungen zur stromlosen Abscheidung ist in den vorstehend genannten Veröffentlichungen beschrieben. Es versteht sich für den Fachmann, daß das aufgebrachte Nickel oder andere Metall üblicherweise in der Form einer Legierung vorliegt, wobei die anderen Materialien im Bad vorhanden sind. Wenn somit Hypophosphit als Reduktionsmittel verwendet wird, enthält die Abscheidung Nickel und Phosphor. Wenn ein Aminboran verwendet wird, enthält die Abscheidung Nickel und Bor. Somit werden durch die Verwendung des Begriffes "Nickel" die normalerweise damit abgeschiedenen anderen Elemente mit abgedeckt.

Das mit Zink überzogene Aluminiumteil kann mit dem Nickelbad für die stromlose Abscheidung auf die gewünschte Dicke beschichtet werden. Es können auch mehrere Bäder verwendet werden, wie dies bekannt ist.

Es versteht sich für den Fachmann, daß die Abscheidungs geschwindigkeit durch viele Faktoren beeinflußt werden kann, einschließlich (1) des pH-Wertes der Abscheidungslösung, (2) der Konzentration des Reduktionsmittels, (3) der Temperatur des Abscheidungsbades, (4) der Konzentration an lösbarem Nickel, (5) des Volumenverhältnisses zwischen dem Bad und der beschichteten Fläche, (6) der Anwesenheit von löslichen Fluorid-Salzen (Beschleunigern) und (7) der Anwesenheit von Benetzungsmitteln und/oder einer Agitation des Bades. Die vorstehend genannten Parameter geben nur eine allgemeine Leitlinie zur Praktizierung der Erfindung wieder; es geht um die Verwendung der speziellen Zinkat bäder, wie dies vorher beschrieben wurde, um einen Metall überzug auf dem zinkatierten Aluminiumsubstrat mit ver besserter Glätte herzustellen.

Es folgen Ausführungsbeispiele:

Beispiel I

Platten aus einer Aluminiumlegierung 5586 wurden zweifach zinkatiert und stromlos mit Nickel beschichtet. Hierbei wurde das folgende Verfahren angewendet (nach jedem Schritt folgte eine Spülung mit kaltem Wasser):

1) Tauchen in ENBOND NS-35 (50 Vol.%) über 3 Minuten bei 60°C;
2) Tauchen in ACTANE E-10 (10 Vol.%) über eine Minute bei 60°C (Mikroätzung);
3) Tauchen in 50 Vol.% HNO₃ über eine Minute bei Raum temperatur (Entfernen von Verschmutzungen);
4) Tauchen in ALUMON EN (25 Vol.%) über 35 sec bei Raumtemperatur;
5) Tauchen in 50 Vo1.% HNO₃ über eine Minute bei Raum temperatur;
6) Tauchen in ALUMON EN (25 Vol.%) über 16 s bei Raumtemperatur;
7) Tauchen in ENPLATE ADP-300 über eine Stunde bei 84-87°C (pH 4,5±0,1).

ENPLATE ADP-300 ist ein saures (pH 4,6) Nickelbad für die stromlose Abscheidung, das in g/l enthält: Nickelsulfathexahydrat (26), Natriumhypophosphit (20), Natriumlactat 60% (71), Maleinsäure (11,8), Natriumhydroxid (4,6), Kaliumjodat (0,015), Bleinitrat (0,0003) und ein anionisches Tensid (0,02).

Fig. 1 zeigt die Nickeloberfläche, die aus der Durchführung des vorstehend beschriebenen herkömmlichen Zweifach-Zinka tierungsverfahrens resultiert.

Das gleiche Verfahren wurde für die nachfolgenden Metall beschichtungen mit den angegebenen Änderungen durchgeführt.

Gemäß Fig. 2 wurde 1 Vol.% des Additives IEA in der Zinkat lösung von Schritt (4) verwendet.

Gemäß Fig. 3 wurde 1 Vol.% des Additives IEA in der Zinkat lösung von Schritt (6) verwendet.

Gemäß Fig. 4 wurde 1 Vol.% des Additives IEA der Zinkat lösung der beiden Schritte (4) und (6) verwendet.

Gemäß Fig. 5 wurde das gleiche Verfahren wie bei Fig. 4 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß 0,5 g/l Ferri-Ionen in der HNO₃-Lösung von Schritt (5) verwendet wurden.

Die Figuren zeigen deutlich, daß durch die Verwendung des Additives in der Zinkatlösung die Glätte und der Glanz der Nickelabscheidung im Vergleich zum her kömmlichen Verfahren verbessert wird, wobei bevorzugt so wohl Ferri-Ionen in der HNO₃-Lösung als auch das Additiv in jeder der Zinkatlösungen verwendet wird.

Beispiel II

Die Schritte 1, 2, 3 und 4 von Beispiel I wurden wieder holt, wobei (1) die herkömmlichen ALUMON EN-Bäder verwendet wurden; (2) 0,5 Vol.% eines Additives (hergestellt in der gleichen Weise wie IEA, mit der Ausnahme, daß das ent standene Polymer (R₂ ist nichts) nicht alkyliert war) im ALUMON EN-Bad von Schritt (4) verwendet wurde; und (3) 0,5 Vol.% von IEA im ALUMON EN-Bad von Schritt (4) einge setzt wurde. Die zinkatierten Platten wurden dann voll ständig durch Tauchen in 50 Vol.% HNO₃ über fünf Minuten bei 25°C von Zink entmetallisiert. Das herkömmliche Zinkatver fahren (ohne Additiv) ergab 0,06 mg/cm² Zink im Vergleich zu 0,05 und 0,04 für die Additiv-Bäder (2) und (3). Diese Ergebnisse zeigen, daß durch die Verwendung der Additive ein dünnerer Zinküberzug hergestellt wird, von dem angenommen wird, daß er eine zinkatierte Oberfläche erzeugt, die nach dem Beschichten glatter und glänzender ist.

Beispiel III

Platten aus einer Aluminiumlegierung 2024 wurden unter Durchführung des nachfolgenden Verfahrens zinkatiert:

1) Tauchen in ENBOND NS-35 (50 Vol.%) über drei Minu ten bei 60°C;
2) Spülen mit kaltem Wasser;
3) Tauchen in ACTANE E-10 (10 Vol.%) über eine Minute bei 60°C;
4) Spülen mit kaltem Wasser;
5) Tauchen in ALUMON EN (25 Vol.%) über 36 s bei Raumtemperatur;
6) Spülen mit kaltem Wasser;
7) Trocknen mit Heißluft.

Fig. 6 zeigt die zinkatierte Oberfläche, die sich aus dem vorstehend erläuterten herkömmlichen Zinkatierungsverfahren ergibt.

Fig. 7 zeigt die zinkatierte Oberfläche, die unter Durch führung des gleichen Verfahrens wie bei Fig. 6 resultiert, mit der Ausnahme, daß 1 Vol.% IEA der Zinkatlösung von Schritt (5) zugesetzt wurde. Der Unterschied im Zinkatüber zug zwischen den beiden Figuren ist augenscheinlich und gibt den vorteilhaften Effekt in bezug auf die Glätte der zinka tierten Oberfläche bei Verwendung des entsprechenden Additives in der Zinkatierungslösung wieder.

Claims

1. Verwendung einer wirksamen Menge eines Additives für ein Zinkatbad zur Vorbehandlung von Aluminium oder Aluminiumlegierungen für die Metallabscheidung, wobei das Additiv durch die folgende Formel wiedergegeben ist: worin:
Z eine Gruppe von Atomen darstellt, die zur Vervollständigung einer heterozyklischen Verbindung mit einem fünf- oder sechs gliedrigen Ring, der mindestens zwei Stickstoffatome enthält, erforderlich ist;
R nichts oder die Alkylgruppe eines Alkylierungsmittels ist;
X=Cl, Br oder I; und
n < 1 ist.

2. Verbindung nach Anspruch 1, wobei Z eine Gruppe von Atomen ist, die einen Imidazol-Ring bilden.

3. Verbindung nach Anspruch 2, wobei R nichts ist.

4. Verbindung nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin die heterozyklische Verbindung ein badlösliches kationisches, alkyliertes Kondensationspolymer ist, das durch Alkylierung eines Polymers erhalten wird, das durch die Reaktion von etwa 0,5 bis etwa 1,0 Mol einer Epihalohydrin-Verbindung pro Mol einer heterozyklischen Verbindung mit einem fünf- oder sechs-gliedrigen Ring, der mindestens zwei Stickstoffatome enthält, gewonnen wird, wobei das Polymer danach mit etwa 0,1 bis etwa 0,5 Mol pro Mol der heterozyklischen Verbindung eines Alkylierungsmittels, das der Formel [X-R₁-N(R₂)₃]⁺X⁻,entspricht, alkyliert wird, wobei bedeuten:
R₁ = Ethyl oder 2-Hydroxypropyl,
R₂ = eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 C-Atomen und
X = Cl, Br oder I.

5. Verwendung nach Anspruch 4, wobei das Additiv das Polymerisationsreaktionsprodukt vom Imidazol und Epichlorhydrin ist.

6. Verwendung nach Anspruch 5, wobei das Additiv in einer Menge von etwa 0,1 bis 5 Vol.% vorliegt.

7. Verwendung nach Anspruch 4, wobei das Additiv das Polymerisationsreaktionsprodukt von Imidazol und Epichlorhydrin ist, das mit 3-Chlor-2-hydroxy-propyl-trimethylammoniumchlorid alkyliert worden ist.

8. Verwendung nach Anspruch 7, wobei das Additiv in einer Menge von 0,1 bis 5 Vol.-% vorliegt.