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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Vorbehandlungsverfahren zum Verbessern
der Haftfestigkeit einer plattierten Beschichtung, die gebildet
wird, indem eine Oberfläche
eines Harzmaterials einer stromlosen Plattierung unterzogen wird,
und ein Verfahren zur Herstellung eines Elements mit einem derartigen
plattierten Beschichtung.
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Technischer Hintergrund
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Die
stromlose Plattierung ist als ein Verfahren bekannt, mit dem einem
Harzmaterial eine elektrische Leitfähigkeit und ein metallischer
Glanz verliehen wird. Bei diesem stromlosen Plattieren handelt es
sich um ein Verfahren, bei dem Metallionen in einer Lösung chemisch
reduziert werden, und eine Metallbeschichtung auf einer Oberfläche eines
Materials abgeschieden wird, und mit diesem Verfahren kann ein Metallbeschichtung
auch auf einem Isolator, wie z. B. Harzen, gebildet werden, worin
es sich vom Elektroplattieren unterscheidet, bei dem ein Metallbeschichtung
durch Elektrolyse mit elektrischer Leistung abgeschieden wird. Daneben kann
das Elektroplattieren auf dem Harzmaterial ausgeführt werden,
auf dem eine Metallbeschichtung mit stromlosem Plattieren gebildet
worden ist, wodurch der Anwendungsbereich des Harzmaterials vergrößert wird.
Aus diesen Gründen
hat das stromlose Plattieren in weiten Kreisen als Verfahren Anwendung
gefunden, bei dem einem Harzmaterial, das auf verschiedenen Gebieten,
z. B. als Fahrzeugbauteile, elektrischen Haushaltsgeräte etc.
verwendet wird, ein metallisches Glänzen und/oder elektrische Leitfähigkeit
verliehen wird.
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Die
plattierte Beschichtung, die beim stromlosen Plattieren entsteht,
beinhaltet jedoch die Problematik, dass es erhebliche Zeit benötigt, die
Beschichtung zu bilden, und die Haftfestigkeit der Beschichtung
ist in Bezug auf das Harzmaterial nicht ausreichend. Zur Lösung dieser
Problematik ist im Allgemeinen der Vorgang des chemischen Ätzens des
Harzmaterials ausgeführt
worden, um dessen Oberfläche
vor dem stromlosen Plattieren anzurauen.
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In
der japanischen Patentoffenlegungsschrift 1-092377 ist beispielsweise
ein Verfahren offenbart, bei dem ein Harzmaterial zuvor mit einem
Ozongas behandelt wird und dann das behandelte Harzmaterial stromlos
plattiert wird. Gemäß dieser
Offenlegungsschrift werden nicht gesättigte Bindungen in dem Harzmaterial durch
das Ozongas geschnitten, um in niederwertige Moleküle verwandelt
zu werden, und folglich existieren Moleküle mit unterschiedlichen chemischen
Zusammensetzungen nebeneinander auf der Oberfläche des Harzmaterials, wodurch
dessen Glätte
verloren geht und die Oberfläche
angeraut ist. Dementsprechend dringt die beim stromlosen Plattieren
entstandene Beschichtung dicht in die angeraute Oberfläche ein,
um zu verhindern, dass sich die Beschichtung leicht davon abschälen lässt.
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Ferner
offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift 8-092752 ein
Verfahren, bei dem zuvor ein Polyolefin als ein Harzmaterial durch Ätzen angeraut
wird, das angeraute Polyolefin mit einem Ozonwasser in Kontakt gebracht
wird und das angeraute Polyolefin mit einer ein kationisches, oberflächenaktives
Mittel enthaltenden Lösung
behandelt wird.
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In
den vorstehend beschriebenen einschlägigen Verfahren wird die Haftfestigkeit
der plattierten Beschichtungen mit einem sogenannten Ankereffekt
durch Anrauen der Oberflächen
der Harzmaterialien verbessert. Bei diesen Verfahren nimmt jedoch
die Oberflächenglätte des
Harzmaterials ab. Dementsprechend muss zum Erhalten eines metallischen
Glanzes, der dem Harzmaterial ein attraktives Aussehen verleiht,
die plattierte Beschichtung dick sein, wodurch der Nachteil bewirkt
wird, dass der Arbeitsaufwand zunimmt.
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Darüber hinaus
müssen
bei dem Verfahren des Anrauens der Oberfläche des Harzmaterials durch Ätzen gefährliche
Substanzen wie Chromsäure,
Schwefelsäure,
etc. verwendet werden, und es kommt dementsprechend zu Problemen
bei der Behandlung des daraus resultierenden flüssigen Abfalls etc. Ferner
ist das Verfahren nicht in der Lage, das Problem der abnehmenden
Oberflächenglätte des
Harzmaterials zu lösen.
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Angesichts
der vorstehenden Umstände
offenbaren die japanische Patentoffenlegungsschrift 10-088361 und
die japanische Patentoffenlegungsschrift 8-253869 das Verfahren
des Bestrahlens eines Harzmaterials mit ultravioletter Strahlung
und des Behandelns des erhaltenen Harzmaterials mit stromlosem Plattieren.
Durch die ultraviolette Bestrahlung wird die Oberfläche des
Harzmaterials aktiviert, und die aktiven Gruppen auf dem aktivierten
Harzmaterial gehen eine chemische Bindung mit dem aktiven Metallpartikeln
als ein Plattierungsmaterial ein, wodurch eine plattierte Beschichtung
mit hervorragender Haftfestigkeit entsteht.
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Das
Verfahren zum Bestrahlen von ultravioletter Strahlung setzt jedoch
eine große
Energiemenge zum Aktivieren der Oberfläche des Harzmaterials voraus,
und dementsprechend tritt der Fall ein, in dem das Harzmaterial
durch Wärmestrahlung
von einer Lichtquelle degeneriert wird.
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Ferner
hat es sich als schwierig erwiesen, das Harzmaterial, wie z. B.
Polypropylen (PP) oder eine Polymerlegierung, die ein Elastomer
und PP enthält,
mit nur dem Verfahren zur Behandlung mit einem Ozongas oder dem
Verfahren zum Bestrahlen mit ultravioletter Strahlung zu aktivieren.
Daneben ist klargestellt worden, dass dann, wenn die Behandlungszeit
zu kurz oder zu lang ist, die Haftfestigkeit einer plattierten Beschichtung abnimmt,
doch die Abgrenzung der Behandlungsdauer ist unklar, so dass es
schwierig ist, die Behandlungsdauer zu bestimmen. Und die zum Erwirken
eines ausreichenden Haftfestigkeit der plattierten Beschichtung erforderliche
Behandlungsdauer ist im Allgemeinen lang und die Produktivität gering.
Dementsprechend besteht der Wunsch, die Behandlungsdauer daher zu
kürzen.
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Die
vorliegende Erfindung ist angesichts dieser Problematik der einschlägigen Verfahren
entwickelt worden und weist als Aufgabe das Erhalten eines Verfahrens
auf, das in der Lage ist, eine plattierte Beschichtung zu schaffen,
die eine hervorragende Haftfestigkeit durch eine kurze Vorbehandlung
ohne Anrauen einer Oberfläche
des Harzmaterials aufweist.
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Das
Vorbehandlungsverfahren für
ein Material zum stromlosen Plattieren gemäß der vorliegenden Erfindung
ist gekennzeichnet durch ein Ausführen eines Ozonlösungs-Ultraviolettbestrahlungs-Behandlungsprozess
zum Bestrahlen eines Harzmaterials mit Ultraviolettstrahlen in dem
Zustand, wo das Harzmaterial mit einer ozonhaltigen ersten Lösung in
Kontakt ist.
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Es
ist zu bevorzugen, dass ferner ein Alkalibehandlungsprozess ausgeführt wird,
bei dem das Harzmaterial, das mit dem Ozonlösungs-Ultraviolettbestrahlungs-Behandlungsprozess
behandelt wurde, mit einer eine alkalische Komponente enthaltenden,
zweiten Lösung
in Kontakt gebracht wird. Und es ist zu bevorzugen, dass ferner
zumindest entweder ein anionisches oberflächenaktives Mittel oder ein
nichtionisches oberflächenaktives
Mittel in der zweiten Lösung
beinhaltet ist. Und es zu bevorzugen, dass Lösung die erste Lösung entweder
ein organisches, polares Lösungsmittel
oder ein anorganisches, polares Lösungsmittel enthält.
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Darüber hinaus
ist das Verfahren zum Erzeugen eines Elements mit einer plattierten
Beschichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung gekennzeichnet durch einen Ozonlösungs-Ultraviolettbestrahlungs-Behandlungsprozess
zum Bestrahlen eines Plattierungsmaterials mit Ultraviolettstrahlen
in dem Zustand, in dem das Harzmaterial mit einer ozonhaltigen ersten
Lösung
in Kontakt ist, und wobei ein stromloser Plattierungsprozess umfasst
ist, bei dem das Harzmaterial nach dem Ozonlösungs-Ultraviolettbestrahlungs-Behandlungsprozess einem
stromlosen Plattieren unterzogen wird.
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Es
ist zu bevorzugen, dass zwischen dem Ozonlösungs-Ultraviolettbestrahlungs-Behandlungsprozess
und dem stromlosen Plattierungsprozess ferner ein Alkalibehandlungsprozess
beinhaltet ist, bei dem ein Harzmaterial mit einer eine alkalische
Komponente enthaltenden, zweiten Lösung in Kontakt gebracht wird. Darüber hinaus
ist es zu bevorzugen, dass die zweite Lösung ferner zumindest entweder
ein anionisches oberflä chenaktives
Mittel oder ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel enthält. Und
es ist zu bevorzugen, dass die erste Lösung ein Lösungsmittel enthält, das
aus einem organischen oder anorganischen, polaren Lösungsmittel
besteht. Ferner ist zu bevorzugen, dass ein Elektroplattierungsprozess,
bei dem das Harzmaterial nach dem stromlosen Plattierungsprozess
ferner einer Elektroplattierung unterzogen wird, beinhaltet ist.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 ist
ein erläuterndes
Diagramm, das vorausgesetzte Betriebsabläufe der vorliegenden Erfindung darstellt.
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2 ist
ein erläuterndes
Diagramm, das einen Ozonlösungs-Ultraviolettbestrahlungs-Behandlungsprozess
in einer ersten Ausführungsform
darstellt; und
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3 ist
ein erläuterndes
Diagramm, das einen Ozonlösungs-Ultraviolettbestrahlungs-Behandlungsprozess
in einer zweiten Ausführungsform
darstellt.
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Beste Art und Weise zum Ausführen der
Erfindung
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Bei
der vorliegenden Erfindung des Vorbehandlungsverfahrens für ein Material
zum stromlosen Plattieren wird ein Ozonlösungs-Ultraviolettbestrahlungs-Behandlungsprozess
zum Bestrahlen eines Harzmaterials mit ultravioletten Strahlen in
dem Zustand ausgeführt,
in dem das Harzmaterial mit einer ersten ozonhaltigen Lösung in
Kontakt ist. Durch Bestrahlen des Harzmaterials mit ultravioletter
Strahlung in dem Zustand, in dem das Harzmaterial in Kontakt mit
der ersten ozonhaltigen Lösung
ist, werden der Arbeitsgang des Aktivieren einer Oberfläche des
Harzmaterials durch Ozon und Sauerstoffradikale, die durch ultraviolette
Bestrahlung des Sauerstoffs entstehen, der aus der ersten Lösung erzeugt
wird, der Arbeitsgang des Bildens von polaren Gruppen durch Verknüpfen des
Lösungsmittels
in der ersten Lösung
mit den aktiven Gruppen auf der aktivierten Oberfläche des
Harzmaterials und der Arbeitsgang des Eingrenzens der thermischen
Beschädigung,
die auf das Harzmaterial einwirken soll, indem man einen Wärmeüberschuss,
der dem Harzmaterial aufgrund der ultravioletten Bestrahlung zuteil
wird, in die erste Lösung
entweichen lässt,
synergistisch erreicht werden, um die Aktivität der Oberfläche des
Harzmaterials selbst bei kurzer Behandlungsdauer deutlich zu verbessern,
wodurch eine Entstehung einer plattierten Beschichtung mit hervorragender
Haftfestigkeit ermöglicht
wird. Zusätzlich
kann sogar im Fall eines Harzmaterials, wie z. B. PP, einer ein
Elastomer und PP enthaltenden Polymerlegierung etc., eine plattierte
Beschichtung mit einer hervorragenden Haftfestigkeit entstehen.
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Es
können
thermoplastische Harze, wie Z. B. ABS, AS, AAS, PS, EVA, PMMA, PBT,
PET, PPS, PA POM, PC, PP, PE, Polymerlegierungen, die ein Elastomer
und PP enthalten, modifiziertes PPO, PTFE, ETFE etc., wärmehärtbare Harze,
wie Z. B. Phenolharz, Epoxidharz etc., als das Harzmaterial verwendet
werden. Die Konfiguration desselben unterliegt keiner spezifischen
Beschränkung.
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Die
Ozonkonzentration in der ersten Lösung sorgt für eine große Beeinträchtigung
der Aktivierung der Oberfläche
des Harzmaterials, wenn die Konzentration auf etwa 10 ppm ansteigt,
wobei der Aktivierungseffekt beobachtet wird, und wenn die Konzentration
100 ppm oder mehr beträgt,
nimmt der Aktivierungseffekt drastisch zu, um eine kürzere Behandlungsdauer
zu ermöglichen.
Und wenn die Konzentration gering ist, geht die Verschlechterung
des Harzmaterials dessen Aktivierung voraus, so dass eine höhere Ozonkonzentration
zu bevorzugen ist.
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Normalerweise
wird Wasser als Lösungsmittel
für die
erste Lösung
verwendet, doch es ist zu bevorzugen, ein organisches oder anorganisches,
polares Lösungsmittel
als das Lösungsmittel
zu verwenden. Mittels eines solchen Lösungsmittels kann die Behandlungsdauer
weiter verkürzt
werden. Beispiele für
das organische, polare Lösungsmittel
beinhalten Alkohole, wie Z. B. Methanol, Ethanol oder Isopropyl-Alkohol,
etc., N,N-Dimethylformaldehyd, N,N-Dimethylacetamid, Dimethyl-Sulfoxid,
N-Methylpyrrolidon, Hexamethylphosphoramid, organische Säuren, wie
z. B. Ameisensäure,
Essigsäure
etc., oder Gemische aus diesen Lösungsmitteln
mit Wasser und Lösungsmitteln
auf Alkoholbasis. Und Beispiele für das anorganische, polare
Lösungsmittel
beinhalten anorganische Säuren,
wie z. B. Salpetersäure,
Chlorwasserstoffsäue,
Fluorwasserstoffsäure etc.
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Es
ist zu bevorzugen, dass die ultraviolette Strahlung, mit der eine
Bestrahlung erfolgen soll, eine Wellenlänge von 310 nm oder weniger
aufweist, und wobei die Wellenlänge
von 260 nm oder weniger zu bevorzugen ist, und es ist ferner die
Wellenlänge
im Bereich von 150 bis in etwa 200 nm zu bevorzugen. Außerdem ist
zu bevorzugen, dass die Menge der ultravioletten Bestrahlung 50
mJ/cm2 oder mehr ist. Eine Niederdruck-Quecksilberlampe,
eine Hochdruck-Quecksilberlampe, ein Excimerlaser, eine Barrieren-Entladungslampe,
eine Mikrowellen-Nichtelektroden-Entladungslampe etc. kann als Lichtquelle
verwendet werden, die in der Lage ist, eine Bestrahlung mit einer
derartigen ultravioletten Strahlung vorzunehmen.
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Um
das Harzmaterial mit der ozonhaltigen ersten Lösung in Kontakt zu bringen,
wird der Verfahrensablauf zum Sprühen der ersten Lösung auf
eine Oberfläche
des Harzmaterials, ein Verfahrensablauf zum Eintauchen des Harzmaterials
in die erste Lösung
etc. ausgeführt.
Bei dem Verfahrensablauf zum Eintauchen des Harzmaterials in die
erste Lösung
gestaltet sich die Freisetzung des Ozons aus der ersten Lösung als
schwierig im Vergleich zu dem Fall, in dem die erste Lösung auf
das Harzmaterial gesprüht
wird, so dass das Eintauchverfahren zu bevorzugen ist. Um eine Bestrahlung
mit ultravioletter Strahlung vorzunehmen, ist es zu bevorzugen,
dass eine Bestrahlung mit dem in die ozonhaltige erste Lösung eingetauchten
Harzmaterial vorzunehmen. Mit diesem Verfahren kann eine Verformung
und Verschlechterung des Harzmaterials aufgrund der Wärmeentwicklung
von der ultravioletten Lichtquelle eingegrenzt werden, und ein Defekt
wie, dass z. B. die Haftfestigkeit der plattierten Beschichtung
abnimmt, wenn lange Zeit mit ultravioletter Strahlung gestrahlt
worden ist, kann verhindert werden.
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Um
eine Bestrahlung mit ultravioletten Strahlen auf das Harzmaterial
vorzunehmen, das in die erste Lösung
eingetaucht worden ist, kann die Ultraviolettbestrahlung mit der
Ultraviolettlichtquelle ausgeführt
werden, die in die erste Lösung
gelegt worden ist, oder kann von der oberen Seite der Flüssigkeitsoberfläche der ersten
Seite her ausgeführt
werden. Durch Bilden eines Behälters
für die
erste Lösung
aus einem eine Ultraviolett-Durchlässigkeit aufweisenden Material,
wie z. B. transparentem Quarz, kann die Ultraviolettbestrahlung von
der Außenseite
des Behälters
der ersten Lösung
ausgeführt
werden.
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Wenn
das Harzmaterial mit ultravioletter Strahlung nach dem Kontaktieren
mit der ersten Lösung
bestrahlt wird, ist es zu bevorzugen, die Bestrahlung mit ultravioletter
Strahlung für
eine kurze Zeitdauer von beispielsweise 1 Minute oder weniger vorzunehmen.
Wenn eine lange Zeitdauer verstrichen ist, nachdem die erste Lösung kontaktiert
worden ist, wird es schwierig, die synergistischen Arbeitsabläufe des
Ozons und der Ultraviolettstrahlung zu erreichen, und die Haftfestigkeit
einer plattierten Beschichtung kann bei kurzer Strahlungsbehandlung
abnehmen.
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Da
grundsätzlich
die Behandlungstemperatur bei dem Ozonlösungs-Ultraviolettbestrahlungs-Behandlungsprozess
ansteigt, nimmt die Reaktionsrate zu, doch mit dem Anstieg der Behandlungstemperatur
nimmt die Lösbarkeit
des Ozons in der ersten Lösung
ab, und um die Ozonkonzentration in der ersten Lösung bei einer Temperatur von
mehr als 40 °C
auf 100 PPM oder mehr zu erhöhen,
muss die Behandlungsatmosphäre derart
unter Druck gesetzt werden, dass sie über einem Luftdruckwert liegt,
und infolgedessen nehmen die Abmessungen der Vorrichtung zu. Wenn
dementsprechend gewünscht
wird, dass die Abmessungen der Vorrichtung nicht größer werden
sollen, ist ein Temperaturbereich um Raumtemperatur herum für die Behandlungstemperatur
ausreichend.
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Die
Kontaktierzeit der ersten Lösung
und des Harzmaterials in dem Ozonlösungs-Ultraviolettbestrahlungs-Behandlungsprozess
hängt von
der Art des Harzes des Harzmaterials ab, doch es zu bevorzugen,
dass sie in einem Bereich zwischen 4 bis 20 Minuten liegt. Im Fall
von weniger als 4 Minuten wird es schwierig, den Effekt aufgrund
der Ozonbehandlung zu erreichen, wenn die Ozonkonzentration 100
ppm beträgt,
wo hingegen im Fall von mehr als 20 Minuten die Verschlechterung
des Harzmaterials eintritt.
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Zusätzlich hängt die
Bestrahlungszeit mit Ultraviolettstrahlung in dem Ozonlösungs-Ultraviolettbestrahlungs-Behandlungsprozess
von der Art des Harzes des Harzmaterials, doch es ist zu bevorzugen,
dass sie in einem Bereich zwischen 4 und 15 Minuten liegt. Im Fall
von weniger als 4 Minuten wird es schwierig, den Effekt aufgrund
der Ultraviolettbestrahlung zu erreichen, wohingegen im Fall von
mehr als 15 Minuten die Verschlechterung des Harzmaterials eintreten
kann oder die Haftfestigkeit der plattierten Beschichtung aufgrund der
Wärme abnehmen
kann.
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Bei
dem Vorbehandlungsverfahren für
ein Material zum stromlosen Plattieren gemäß der vorliegenden Erfindung
ist es zu bevorzugen, ferner einen Alkalibehandlungsprozess auszuführen, bei
dem eine zweite Lösung,
die eine alkalihaltige Komponente enthält, mit dem Harzmaterial nach
dem Ozonlösungs-Ultraviolettbestrahlungs-Behandlungsprozess
in Kontakt gebracht wird. Die alkalihaltige Komponente weist die
Funktion des Auflösens
auf der Oberfläche
des Harzmaterials auf Molekularebene auf, wodurch von der Oberfläche des Harzmaterials
eine spröde
Lage entfernt wird und bewirkt wird, dass eine größere Menge
von Funktionsgruppen auf der Oberfläche des Harzmaterials in Erscheinung
treten kann. Folglich wird die Haftfestigkeit von einer plattierten
Beschichtung weiter verbessert.
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Es
kann die alkalihaltige Komponente, die in der Lage ist, die Oberfläche des
Harzmaterials auf Molekularebene aufzulösen, um die spröde Lage
zu entfernen, verwendet werden, und es kann ein Natriumhydroxid,
Kaliumhydroxid, Lithiumhydroxid etc. verwendet werden.
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Es
ist zu bevorzugen, dass die zweite Lösung ferner zumindest entweder
ein anionisches oberflächenaktives
Mittel oder ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel enthält.
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Es
wird angenommen, dass zumindest eine der Funktionsgruppen aus C=O
und C-OH auf der
Oberfläche
des Harzmaterials aufgrund des Ozonlösungs-Ultraviolettbestrahlungs-Behandlungsprozesses
existiert. Dementsprechend wird davon ausgegangen, dass bei dem
Alkalibehandlungsprozess, wie er in 1(A), (B)
gezeigt ist, eine hydrophobe Gruppe aus einem oberflächenaktiven
Mittel 1 auf der vorstehend beschriebenen Funktionsgruppe
adsorbiert wird, die auf der Oberfläche des Harzmaterials in Erscheinung
tritt. Zusätzlich
wird auch das oberflächenaktive
Mittel 1 ebenfalls auf einer neuen Funktionsgruppe adsorbiert,
die aufgrund des Entfernens der spröden Lage durch das alkalihaltige
Material in Erscheinung tritt.
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Dann
wird im stromlosen Plattierungsprozess das Harzmaterial, auf dem
das oberflächenaktive
Mittel adsorbiert wird, mit einem Katalysator in Kontakt gebracht.
Es wird angenommen, dass dies, wie in 1(C) gezeigt
ist, dazu führt,
dass ein Katalysator 2 auf einer hydrophilen Gruppe des
oberflächenaktiven
Mittels 1 adsorbiert wird, die auf der vorstehend beschriebenen
Funktionsgruppe adsorbiert worden ist.
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Und
es wird angenommen, dass, indem man das Harzmaterial, auf dem eine
ausreichende Katalysatormenge adsorbiert worden ist, dem stromlosen
Plattieren unterzieht, das oberflächenaktive Mittel aus den Funktionsgruppen
freigesetzt wird, und ein Metal mit den C-O-Gruppen und/oder C=O-Gruppen
eine Bindung eingeht.
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Verwendet
werden das oberflächenaktive
Mittel, von dem hydrophobe Gruppen ohne Weiteres auf zumindest entweder
der Funktionsgruppe von C=O oder C-OH adsorbiert werden, und zumindest
entweder ein anionisches oberflächenaktives
Mittel oder ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel. Im Fall
eines kationischen oberflächenaktiven
Mittels und eines neutralen oberflächenaktiven Mittels wird es
unmöglich,
eine plattierte Beschichtung zu bilden, oder es gestaltet sich schwierig,
den vorstehend beschriebenen Effekt zu erreichen. Beispiele für das anionische
oberflächenaktive
Mittel beinhalten ein Natriumlaurylsulfat, Kaliumlaurylsulfat, Natriumstearylsulfat,
Kaliumstearylsulfat etc. Zudem beinhalten Beispiele für das nichtionische
oberflächenaktive
Mittel ein Polyoxyethylen-Dodecyl-Ether, Polyethylen-Glykol-Dodecyl-Ether
etc.
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Es
wird bevorzugt ein polares Lösungsmittel
als Lösungsmittel
für die
zweite Lösung
verwendet, die das oberflächenaktive
Mittel und die alkalihaltige Komponente beinhaltet, und Wasser kann
als ein repräsentatives
Beispiel für
das polare Lösungsmittel
verwendet werden. Unter bestimmten Umständen kann ein Lösungsmittel
auf Alkoholbasis oder eine Lösungsmittel
aus Wasser-Alkoholgemisch verwendet werden. Darüber hinaus kann der Verfahrensablauf
zum Eintauchen des Harzmaterials in die zweite Lösung, der Verfahrensablauf
zum Beschichten der Oberfläche
des Harzmaterials mit der zweiten Lösung, der Verfahrensablauf zum
Sprühen
der zweiten Lösung
auf die Oberfläche
des Harzmaterials oder andere Verfahrensabläufe ausgeführt werden, um die zweite Lösung mit
dem Harzmaterial nach dem Ozonlösungs-Ultraviolettbestrahlungs-Behandlungsprozess
in Kontakt zu bringen.
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Es
ist zu bevorzugen, dass die Konzentration des oberflächenaktiven
Mittels in der zweiten Lösung
auf einen Bereich von 0,01 bis 10 g/L eingestellt wird. Wenn die
Konzentration des oberflächenaktiven
Mittels weniger als 0,01 g/L beträgt, nimmt die Haftfestigkeit
der plattierten Beschichtung ab, und wenn die Konzentration des
oberflächenaktiven
Mittels mehr als 10 g/L beträgt,
behält
das oberflächenaktive
Mittel mit der Oberfläche des
Harzmaterials den Kontakt bei, und das überschüssige oberflächenaktive
Mittel verbindet sich untereinander, um als Verunreinigung zurückzubleiben,
wodurch die Haftfestigkeit der plattierten Beschichtung abnimmt. In
diesem Fall kann das Harzmaterial nach dem Vorbehandlungsprozess
mit Wasser gereinigt werden, um das überschüssige Oberflächenmaterial
zu entfernen.
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Darüber hinaus
ist es zu bevorzugen, dass die Konzentration der alkalischen Komponente
in der zweiten Lösung
12 oder mehr beträgt
(pH-Wert). Selbst wenn der pH-Wert geringer als 12 ist, kann der
vorstehend beschriebene Effekt erreicht werden, doch die Menge der
auf der Oberfläche
des Harzmaterials in Erscheinung tretenden, vorstehend beschriebenen
Funktionsgruppen ist gering, wodurch es lange Zeit dauert, bis sich
eine plattierte Beschichtung mit einer vorbestimmten Dicke gebildet
hat.
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Die
Kontaktierzeit der zweiten Lösung
mit dem Harzmaterial unterliegt keiner spezifischen Beschränkung, doch
es ist eine Zeitdauer von 1 Minute oder mehr bei Raumtemperatur
zu bevorzugen. Wenn die Kontaktierzeit zu kurz ist, kann die Menge
des oberflächenaktiven
Mittels, die auf den Funktionsgruppen adsorbiert wird, zu gering
werden, um die Haftfestigkeit der plattierten Beschichtung zu senken.
Wenn jedoch die Kontaktierzeit zu lang ist, wird sogar die Lage,
auf der zumindest eine der Funktionsgruppen von C=O oder C-OH in
Erscheinung tritt, aufgelöst,
um so den stromlosen Plattierungsprozess zu erschweren. Eine Kontaktierzeit von
etwa 1 bis 5 Minuten ist also ausreichend. Es ist zu bevorzugen,
dass die Behandlungstemperatur möglichst
hoch ist, und mit dem Anstieg der Temperatur kann die Kontaktierzeit
gekürzt
werden, doch eine Temperatur, die von Raumtemperatur bis etwa 60°°C reicht,
ist hier ausreichend.
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Im
Alkalibehandlungsprozess kann das oberflächenaktive Mittel adsorbiert
werden, nachdem es mit einer wäßrigen Lösung, die
nur die alkalihaltige Komponente enthält, behandelt worden ist, doch
es kann zu dem Fall kommen, in dem sich erneut eine spröde Lage
bildet, bis das oberflächenaktive
Mittel adsorbiert worden ist, und dementsprechend ist es zu bevorzugen,
dass der Alkalibehandlungsprozess in dem Zustand ausgeführt wird,
in dem zumindest entweder das anionische oberflächenaktive Mittel oder das
nichtionische oberflächenaktive
Mittel und die alkalische Komponente nebeneinander existieren.
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Darüber hinaus
ist es zu bevorzugen, den Alkalibehandlungsprozess nach dem Ozonlösungs-Ultraviolettbestrahlungs-Behandlungsprozess
auszuführen,
doch unter bestimmten Umständen
können
der Ozonlösungs-Ultraviolettbestrahlungs-Behandlungsprozess
und der Alkalibehandlungsprozess gleichzeitig ausgeführt werden.
In diesem Fall wird eine Gemischlösung aus der ersten Lösung und
der zweiten Lösung
zubereitet, ein Harzmaterial in die zubereitete Gemischlösung eingetaucht
und mit ultravioletten Strahlen bestrahlt, oder es erfolgt eine
Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung, während die zubereitete Gemischlösung auf
eine Oberfläche
des Harzmaterials gesprüht
wird, oder nachdem die zubereitete Gemischlösung auf eine Oberfläche des
Harzmaterials gesprüht
worden ist. In diesem Fall handelt es sich bei der Reaktion von
Ozon und ultravioletter Strahlung auf der Oberfläche des Harzmaterials um einen
Ratenbestimmungsschritt, so dass die Behandlungsdauer gemäß der Ozonkonzentration
in der Gemischlösung
oder der Stärke
der ultravioletten Lagen bestimmt wird.
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Der
Prozess des Entfernen der alkalihaltigen Komponente kann nach dem
Alkalibehandlungsvorgang durch Reinigen einer plattierten Beschichtung
mit Wasser ausgeführt
werden. Es ist deutlich worden, dass, da das oberflächenaktive
Mittel auf den Funktionsgruppen stark adsorbiert wird, dass oberflächenaktive
Mittel nicht durch bloßes
Reinigen mit Wasser entfernt wird und auf den Funktionsgruppen kontinuierlich
adsorbiert wird. Dementsprechend verliert das Harzmaterial, das
durch das erfindungsgemäße Verfahren
vorbehandelt worden ist, nicht seinen entsprechenden Effekt, selbst
nachdem eine beträchtliche
Zeit vor dem stromlosen Plattierungsvorgang vergangen ist.
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Katalysatoren,
die bisher bei herkömmlichen
stromlosen Plattierungsbehandlungen verwendet worden sind, wie Pd2+, können
als Katalysator verwendet werden. Um den Katalysator auf der Oberfläche des Harzmaterials
zu adsorbieren, kann die Lösung,
in der die Katalysatorionen aufgelöst werden, mit einer Oberfläche eines
anhaftenden Materials auf ähnliche
Weise wie in dem Fall in Kontakt gebracht werden, in dem die vorstehend
beschrieben zweite Lösung
kontaktiert wird. Zudem können
Bedingungen wie die Kontaktierungszeit, Temperatur etc. mit denen
von herkömmlichen
Verfahren identisch sein.
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Die
Bedingungen, die Art des abzuscheidenden Metalls etc. beim stromlosen
Plattieren unterliegen keiner spezifischen Beschränkung. Das
stromlose Plattieren gemäß der vorliegenden
Erfindung kann ähnlich dem
herkömmlichen
stromlosen Plattieren ausgeführt
werden.
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Zudem
ist es zu bevorzugen, ferner den stromlosen Plattierungsvorgang
auszuführen,
bei dem das Harzmaterial nach dem stromlosen Plattierungsprozess
dem Elektroplattieren unterzogen wird. Bei diesem Verfahren kann
dem Harzmaterial ein metalli scher Glanz und eine elektrische Leitfähigkeit
verliehen werden. Zudem kommt es zu eine drastischen Verbesserung
des Erscheinungsbilds.
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Bei
dem Vorbehandlungsverfahren für
das stromlose Plattierungsverfahren und einem Verfahren zum Erzeugen
eines Elements mit einer plattierten Beschichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann ein plattierten Beschichtung mit einer hervorragenden
Haftfestigkeit durch eine kurze Behandlungsdauer gebildet werden.
Darüber
hinaus kann sogar durch eine lange Behandlungsdauer verhindert werden,
dass die Haftfestigkeit abnimmt, und dementsprechend kann die Präzision der
Behandlungsdauer verringert werden, wodurch die Arbeitseffizienz
verbessert wird. Darüber
hinaus ist es nicht erforderlich, die Oberfläche des Harzmaterials anzurauen,
so dass eine plattierte Beschichtung mit eine hohen Grad an metallischem
Glanz und geringer Dicke gebildet werden kann, und folglich eine
Chromsäure
oder ähnliches
nicht notwendig ist, wodurch die Müllentsorgung erleichtert wird.
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(Ausführungsformen)
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Nachstehend
erfolgt eine konkrete Erläuterung
der vorliegenden Erfindung gemäß sieben
Ausführungsformen
und Vergleichsbeispielen.
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(Ausführungsform
1)
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<Ozonlösungs-Ultraviolettbestrahlungs-Behandlungsprozess>
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Wie
in 2 gezeigt ist, wurde eine wäßrige Lösung aus Ozon 3, die
Ozon von 80 ppm enthält,
in einen Behälter 4 aus
transparentem Quarz getan, ein Harzsubstrat 5, das aus
ABS besteht, in die wäßrige Ozonlösung eingetaucht
und der transparente Quarzbehälter 4 mit
einer ultravioletten Strahlung aus einer Hochdruck-Quecksilberlampe 6 von
1 kW bestrahlt, die außerhalb
des transparenten Quarzbehälters 4 angeordnet war.
Die Bestrahlungsdauer der Ultraviolettstrahlung betrug fünf Gradabstufungen
zu je einer Minute, drei Minuten, fünf Minuten, sieben Minuten
und zehn Minuten, und nachdem es für eine vorbestimmte Zeitdauer
bestrahlt worden war, wurde das Harzsubstrat 5 aus dem
transparenten Quarzbehälter
herausgenommen.
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<Alkalibehandlungsprozess>
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Anschließend wurde
eine wässrige
Gemischlösung,
in der NaOH in der Menge von 50g/L aufgelöst war, und Natriumlaurylsulfat
in der Menge von 1g/L aufgelöst
war, auf 60 °C
erwärmt,
und ein jeweiliges Harzsubstrat wurde nach dem Ozonlösungs-Ultraviolettbestrahlungs-Behandlungsprozess
in die erwärmte
wässrige
Gemischlösung 2 Minuten
lang eingetaucht, wodurch ein anionisches oberflächenaktives Mittel (Natriumlaurylsulfat)
auf einem jeweiligen Harzsubstrat adsorbiert wurde.
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Jedes
Harzsubstrat, das das oberflächenaktive
Mittel adsorbiert, wurde herausgezogen, danach mit Wasser gereinigt
und getrocknet, in eine Katalysatorlösung eingetaucht, die durch
Auflösen
von 0,1 Gewichts-% Palladiumchlorid und 5 Gewichts-% Zinnchlorid in
einer wäßrigen Lösung aus
3N-Chlorwasserstoffsäure
und Erwärmen
auf 50 °C
für 3 Minuten
zubereitet wurde, und dann in eine wäßrige Lösung aus 1N Chlorwasserstoffsäure für 3 Minuten
zur Aktivierung des Palladiums eingetaucht. Mit diesem Verfahren
wurden Harzsubstrate, die jeweils einen Katalysator adsorbieren,
erhalten.
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Dann
wurden die erhaltenen Harzsubstrate, die jeweils eine Katalysator
adsorbieren, in ein chemisches Ni-P-Plattierbad getaucht, das bei
40 °C gehalten
wurde, um für
10 Minuten eine Ni-P plattierten Beschichtung abzuscheiden. Die
Dicke der abgeschiedenen Ni-P-plattierten Beschichtung in einem
jeweiligen Harzsubstrat beträgt
0,5 μm.
Dann wurde eine Kupferplattierung mit einer Dicke von 100 μm auf einer
Oberfläche
der Ni-P-plattierten Beschichtung unter Verwendung eines Cu-Elektroplattierungsbads
auf Kupfersulfatbasis abgeschieden.
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Nachdem
die plattierte Beschichtung gebildet worden war, wurde ein jedes
Harzsubstrat zwei Stunden lang bei 70° C getrocknet. Dann wurde die
erhaltene plattierte Beschichtung zugeschnitten, um Zuschnitte zu bilden,
die jeweils eine Breite von 1 cm und eine Tiefe aufwiesen, die ein
jeweiliges Harzsubstrat erreichte, und die Haftfestigkeit der plattierten
Beschichtung eines jeweiligen Harzsubstrats wurde mit einem Spannungsprüfer gemessen.
Die Messergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
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(Ausführungsform
2)
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Der
Ozonlösungs-Ultraviolettbestrahlungs-Behandlungsprozess
wurde in einer ähnlichen
Weise zur Ausführungsform
1 ausgeführt,
mit der Ausnahme, wie in 3 gezeigt ist, dass eine wäßrige Lösung aus Ozon 3,
die 80 ppm Ozon enthält,
in einen rostfreien Behälter 7 getan
wurde, ein Harzsubstrat 5, das aus ABS besteht, und eine
Hochdruck-Quecksilberlampe 6 darin eingetaucht wurden,
und eine Ultraviolettstrahlung auf das Harzsubstrat 5 gestrahlt
wurde. Dann wurden, ähnlich
zu Ausführungsform
1, der Alkalibehandlungsprozess, Katalysatorbehandlungsprozess und
Elektroplattierungsprozess ausgeführt, um eine plattierte Beschichtung
auf einem jeweiligen Harzsubstrat zu bilden, und es wurde die Haftfestigkeit
der plattierten Beschichtung eines jeweiligen Harzsubstrats gemessen.
Die Messergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
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(Ausführungsform
3)
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Der
Ozonlösungs-Ultraviolettbestrahlungs-Behandlungsprozess
wurde in einer ähnlichen
Weise zu Ausführungsform
1 ausgeführt,
außer,
dass die wäßrige Ozonlösung, die
80 ppm Ozon enthält,
durch eine Salpetersäure,
die 80 ppm Ozon enthält,
ersetzt wurde. Dann wurden ähnlich
zu Ausführungsform
1, der Alkalibehandlungsprozess, Katalysatoradsorbierungsprozess
und Elektroplattierprozess ausgeführt, um eine plattierte Beschichtung
zu bilden, ähnlich
zu Ausführungsform
1, und es wurde die Haftfestigkeit der plattierten Beschichtung
eines jeweiligen Harzsubstrats gemessen. Die Messergebnisse sind
in Tabelle 1 gezeigt.
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(Ausführungsform
4)
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Der
Ozonlösungs-Ultraviolettbestrahlungs-Behandlungsprozess
wurde in einer ähnlichen
Weise zu Ausführungsform
1 ausgeführt,
außer,
dass die wäßrige Ozonlösung, die
80 ppm Ozon enthält,
durch ein ethanolhaltiges Ozon von 80 ppm Ozon ersetzt wurde. Dann
wurden, ähnlich
zu Ausführungsform
1, der Alkalibehandlungsprozess, Katalysatoradsorbierungsprozess
und ein Elektroplattierprozess ausgeführt, um eine plattierte Beschichtung
zu bilden, ähnlich
zu Ausführungsform
1, und die Haftfestigkeit der plattierten Beschichtung eines jeweiligen
Harzsubstrats wurde gemessen. Die Messergebnisse sind in Tabelle
1 gezeigt.
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(Vergleichsbeispiel 1)
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Der
Ozonlösungs-Ultraviolettbestrahlungs-Behandlungsprozess
zum Bestrahlen einer Ultraviolettstrahlung in der Luft wurde durch
das Verfahren ähnlich
zu dem von Ausführungsform
1 ausgeführt,
außer, dass
die Harzsubstrate 5, die aus ABS bestanden, in einen leeren
transparenten Quarzbehälter 4 gelegt
wurden, der keine Lösung
enthielt. Dann wurden der Alkalibehandlungsprozess, Katalysatorbehandlungsprozess und
Elektroplattierprozess ähnlich
zur Ausführungsform
1 ausgeführt,
um eine plattierte Beschichtung zu bilden, ähnlich zur Ausführungsform
1. Zudem wurde die Haftfestigkeit des plattierten Beschichtung eines
jeweiligen Harzsubstrats 5 gemessen. Die Messergebnisse
sind in Tabelle 1 gezeigt.
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(Vergleichsbeispiel 2)
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Der
Ozonbehandlungsprozess zur Behandlung mit nur einer Ozonlösung wurde
durch das Verfahren ähnlich
zu dem von Ausführungsform
1 ausgeführt,
außer,
dass keine Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung erfolgte. Dann
wurden der Alkalibehandlungsprozess, Katalysatorbehandlungsprozess
und Elektroplattierprozess ähnlich
zur Ausführungsform
1 ausgeführt,
um eine plattierte Beschichtung zu bilden, ähnlich zur Ausführungsform
1. Zudem wurde die Haftfestigkeit der plattierten Beschichtung eines
jeweiligen Harzsubstrats 5 gemessen. Die Messergebnisse
sind in Tabelle 1 gezeigt.
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<Auswertung>
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Es
ist deutlich, dass, im Vergleich zu Vergleichsbeispiel 1 und 2,
die Verfahren der Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung die Bildung von plattierten Beschichtungen
mit hoher Haftfestigkeit ermöglichen, und
es wird deutlich, dass diese Ergebnisse in dem Effekt der Ozonbehandlung
und der Ultraviolettstrahlungsbehandlung begründet sind. Und wenn man die
Haftfestigkeiten der plattierten Beschichtungen, die durch 5 minütige Behandlung
gebildet wurden, miteinander vergleicht, selbst wenn die Gesamtheit
des Haftfestigkeitswerte der Vergleichsbeispiele 1 und 2 nicht die
Haftfestigkeit einer jeweiligen Ausführungsform erreicht, geht aus
diesen Ergebnissen hervor, dass der synergistische Effekt der Ozonbehandlung
und der Ultraviolettstrahlungsbehandlung erreicht wird.
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Und
es wird ebenso deutlich, dass im Vergleichsbeispiel 1 die Haftfestigkeit
aufgrund einer langen Ultraviolettbestrahlung abnimmt, doch in den
Ausführungsformen
ein derartiger Effekt verhindert wird.
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Ferner
wird deutlich, dass die Ausführungsformen
3 und 4 höhere
Haftfestigkeitswerte aufzeigen im Vergleich zu der von Ausführungsform
1, und dass die Behandlungsdauer durch die Verwendung von Salpetersäure oder
Ethanol als Lösungsmittel
für die
Ozonlösung
gekürzt
werden kann.
