EP1969157B1 - Passivierungs- und schmiermittel für gold-, silber- und kupferoberflächen und verfahren zu seiner anwendung - Google Patents

Passivierungs- und schmiermittel für gold-, silber- und kupferoberflächen und verfahren zu seiner anwendung Download PDF

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EP1969157B1
EP1969157B1 EP06805360A EP06805360A EP1969157B1 EP 1969157 B1 EP1969157 B1 EP 1969157B1 EP 06805360 A EP06805360 A EP 06805360A EP 06805360 A EP06805360 A EP 06805360A EP 1969157 B1 EP1969157 B1 EP 1969157B1
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EP
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passivator
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lubricant
water
inhibitor
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Uwe Landau
Ingo Jolk
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OTB Oberflaechentechnik in Berlin GmbH and Co
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OTB Oberflaechentechnik in Berlin GmbH and Co
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
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    • C23F11/10—Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids using organic inhibitors
    • C23F11/16—Sulfur-containing compounds
    • C23F11/161—Mercaptans
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    • C10N2050/015—Dispersions of solid lubricants
    • C10N2050/02—Dispersions of solid lubricants dissolved or suspended in a carrier which subsequently evaporates to leave a lubricant coating

Definitions

  • the present invention relates to a passivation and lubricating agent for gold, silver, and copper surfaces as well as corresponding alloy surfaces. It also relates to a manufacturing method of this composition and a method of its use.
  • thiols in particular hexadecanethiol
  • a suitable solvent for example chlorinated hydrocarbons, alkanes or alcohols
  • the correspondingly treated surfaces are subsequently rinsed, usually in the same solvent in which the thiol is present in the passivating agent.
  • the thiol coatings can also be applied to the silver surfaces from water-based emulsions. Although aqueous emulsions are preferable from an environmental point of view, good thiol coatings are usually the most difficult to achieve with them.
  • the EP 0 492 487 B1 It has been known to passivate the surfaces by applying an aqueous emulsion having a pH of 1-10 and then rinsing with water.
  • the temperatures of the emulsion and the water are chosen in this case, that they are above or below the inhibitor melting point.
  • the known emulsion comprises 2 to 20 g / l of an emulsifier, 2 to 20 g / l of a hydrophobic inhibitor and 0 to 2 g / l of an anionic or nonionic surfactant.
  • the emulsifier comes from the group of branched alkoxylated - preferably ethoxylated - fatty alcohols having 4 to 20 carbon atoms and a degree of alkoxylation of 2 to 10.
  • the initiator is a long-chain aliphatic thio compound having at least one SH group and at least 12 C Atoms used from the groups of thioalcohols and their esterification products.
  • the WO 2004/087996 A discloses a tartrate for silver germanium alloys containing water, a thiol or sulfide compound, and a mixture of anionic and nonionic surfactants.
  • Suitable nonionic surfactants also include condensation products of branched or unbranched C 8 -C 22 fatty alcohols with ethylene oxide.
  • the GB-A-1 217 414 discloses a silver surface treatment agent having an acid selected to be stronger than hydrogen sulfide but which does not attack silver to be treated in aqueous solution, a complexing compound that forms a soluble complex with silver ions, and 0.5-2 % By weight of a thiol compound chosen to be on the silver surface to be treated. forms a transparent, colorless protective layer.
  • This known treatment agent may also contain an ethoxylated fatty alcohol as an emulsifier for the thiol compound.
  • a suitable alcohol such as isopropyl alcohol, may also be used as the solvent for the thiol compound.
  • the object of the present invention is to provide a novel, improved passivating and lubricating agent for gold, silver and copper surfaces, as well as corresponding alloy surfaces, which is not only very simple, inexpensive and quick to produce and comfortable and safe to use, but also Ensures a durable and reliable tarnish protection.
  • the agent sought should be as environmentally sound as possible and in particular suitable for electrical or electronic applications. It should therefore not only form a thin and stable passivation layer, but also lead to a significant reduction in the friction value of gold, silver and copper surfaces and of corresponding alloy surfaces, without causing an increase in contact resistance.
  • the object is also to provide a manufacturing method for the agent sought and a method for its application.
  • the passivating and lubricating agent according to the invention is an aqueous emulsion with at least one unbranched fatty alcohol as emulsifier.
  • the emulsifier here comprises one or more C 8 -C 16 fatty alcohols having 6 to 10 ethoxy units, preferably C 12 -C 14 fatty alcohols having about 8 to 10, in particular 8, ethoxy units. Its concentration is preferably about 25-35 g / l, in particular about 25-30 g / l.
  • an inhibitor is dissolved, which comprises an organic hydrophobic thiol compound, preferably a hexa and / or octadecanethiol. Its concentration is preferably about 6 to 12 g / l, more preferably about 8 to 10 g / l.
  • the pH of the emulsion according to the invention is typically between about 4 and 9, in particular between about 6 and 7.
  • the operating temperature of the emulsion according to the invention when treating a part or workpiece to be passivated is preferably about 42-49.degree. C., whereby a temperature value of about 46.degree. C. proves to be particularly favorable.
  • the emulsifier is first dissolved in water, in particular deionized water (DI water). This solution is then thoroughly mixed and preferably heated to a temperature of about 42 - 49 ° C. Optionally, however, the emulsifier can also be stirred into already appropriately heated water. Subsequently, the inhibitor is added. The resulting solution is then further mixed until a uniform, milky, ready-to-use emulsion is formed. Optionally, the heating can also take place only after the addition of the inhibitor or may even be omitted altogether.
  • DI water deionized water
  • the emulsifier is preferably first dissolved in only about 85-95%, in particular about 90%, of the required amount of water. The remaining amount of water is added only after the metered addition of the inhibitor.
  • To be passivated surfaces are preferably first degreased and cleaned before treatment with the passivation and lubricating agent according to the invention initially to eliminate any adhering fat and unwanted oxide layers.
  • Sufficiently clean surfaces e.g. freshly silvered and rinsed surfaces, but can also be treated without additional degreasing and cleaning directly in the manner according to the invention described below.
  • the clean surfaces are first treated in a manner known per se with the passivation and lubricant according to the invention and then rinsed off with water.
  • the temperature of the passivating agent is chosen so that it is above the inhibitor melting point.
  • the temperature of the water is also chosen so that it is above the inhibitor melting point.
  • a use or treatment temperature between about 42 and 49 ° C has proven particularly advantageous, with the optimum temperature being about 46 ° C.
  • a suitable heating means such as e.g. a simple immersion heater, made of titanium, quartz or Teflon, can be used.
  • water at a temperature of about 55-65 ° C is preferably used.
  • the treating of the surfaces preferably comprises a first immersion in the passivating and lubricating agent for typically about 7 seconds to 2 minutes, especially about 7 to 30 seconds; since this can achieve a particularly reliable and durable passivation. For special applications, however, longer immersion times may also be appropriate.
  • a bath container made of polyethylene, polypropylene, rigid PVC or the like is preferably used here.
  • the parts to be treated are preferably moved back and forth in the passivating agent. Alternatively or in addition to this, however, a relative movement between the surfaces and the passivation and lubricant can also be generated by exciting a suitable liquid movement in the treatment bath.
  • surface treatment may optionally also include spraying or painting with the passivating agent and lubricant of the present invention or by other suitable aqueous emulsion application method.
  • the purging preferably includes a first rinse at a water temperature of about 55-65 ° C.
  • the surfaces can simply be submerged in a static rinse for about 5 to 10 seconds.
  • the substance added to the first economy sink can be used to supplement the process bath.
  • the surfaces can then - be rinsed a second time, for example in a flow rinse, with water that has about room temperature.
  • Used rinse water can be subjected to purification of cyanide poisoning followed by neutralization.
  • the passivated surfaces are preferably dried with hot air or by blowing off with compressed air. Drying may be done, for example, for about 4-6 minutes at about 75-85 ° C in a centrifuge.
  • the quality of the applied passivation layer can be tested by second immersing the surfaces in an ammonium sulfide solution.
  • the passivated surfaces must not start for a certain immersion time. Preference is given to using an approximately 1 to 3% active ammonium sulphide solution which has been used for a maximum of 10 minutes beforehand, in which the surfaces must not start for about 30 to 45 seconds. If dark spots appear on the passivated surfaces; the treatment or passivation bath should be renewed or supplemented with concentrate.
  • the passivating and lubricating agents according to the invention are distinguished by very good, durable and reliable passivation and lubricating properties with very short treatment times. It is particularly suitable for electrical and electronic applications. Because it is water-based and contains no halogenated hydrocarbons or chromium compounds, it is also a fairly environmentally friendly product.
  • the agent can be made ready for use by the user simply by stirring appropriate commercially available inhibitor and emulsifier concentrates in water and is therefore quite inexpensive, easy, quick and easy to produce. It can be applied by simply dipping, spraying or painting the surfaces and is therefore also easy and safe to use.
  • a carefully cleaned bath container made of polyethylene, polypropylene, rigid PVC or the like is first filled with deionized water (DI water), but initially only 90% of the desired treatment bath total volume of water is added.
  • DI water deionized water
  • 30 ml (ie about 27 g / l) of a nonionic surfactant which consists of a defined mixture of unbranched C 12 -C 14 fatty alcohols with 8 ethoxy units per liter of treatment bath are then added as emulsifier.
  • This solution is then thoroughly mixed for about 1 h and heated to 46 by means of a titanium, quartz or Teflon immersion heater ° C heated or heated.
  • the attached treatment bath or the emulsion can be about 10 m 2 per liter.
  • the actual consumption of emulsion depends on its composition, the respective process sequence and on the geometry of the parts or workpieces to be treated.
  • the surfaces of the passivated parts should be as fat and oxide-free as possible when applying the passivation layer, they are first cleaned. However, freshly silvered or gilded, clean surfaces can also be treated directly.
  • the clean parts or workpieces are immersed in the treatment bath or emulsion to apply the desired passivation layer for a given treatment time.
  • This treatment time is chosen appropriately depending on the geometry of the parts. It is typically about 7 - 30 s. However, in exceptional cases longer treatment times of up to 2 minutes may be necessary to achieve proper passivation.
  • the parts are moved back and forth on immersion in the treatment bath. Alternatively or additionally, however, a relative movement between the treatment bath and the parts to be treated can also be generated by exciting a bath flow.
  • the parts are first immersed for about 5 to 10 s in a stationary sink with 60 ° C warm water and then rinsed in a flow rinse at room temperature with water.
  • the rinsed parts are then finally dried for about 5 min at about 80 ° C for in a centrifuge.
  • drying may also be accomplished, for example, by blowing off the surfaces with compressed air or by any other suitable conventional drying method.
  • the described passivation process according to the invention forms a very thin, firmly adhering, transparent, durable protective film on gold, silver or copper surfaces, by means of which it is reliably protected against tarnishing for several months.
  • the gloss and the color of the surfaces are retained even after the passivation according to the invention.
  • the good material properties of the parts, e.g. the contact resistance and the conductivity are changed only slightly.
  • the applied passivating protective film also has good lubricating properties, which is particularly advantageous, for example, in certain electrical connectors. Due to the applied passivating protective film, therefore, the insertion and removal forces in electrical connectors can be significantly reduced.
  • the rinse water which can accumulate by carryover with silver and cyanide ions, is subjected to cyanide poisoning with subsequent neutralization after use.
  • the spent emulsion is fed to a wastewater treatment.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Passivierungs- und Schmiermittel für Gold-, Silber-, und Kupferoberflächen sowie für entsprechende Legierungsoberflächen. Sie betrifft auch ein Herstellungsverfahren für dieses Mittel und ein Verfahren zu seiner Anwendung.
  • Durch die Bildung von schwer löslichen Silbersulfidschichten laufen Silber- und Silberlegierungsoberflächen im Gebrauch nach kurzer Zeit meist ungleichmäßig mehr oder weniger fleckig an. Dieses Anlaufen ist nicht nur unter ästhetischen Gesichtspunkten unerwünscht, sondern macht sich auch bei den anwendungstechnischen Eigenschaften negativ bemerkbar. Bei elektrischen oder elektronischen Anwendungen beispielsweise führt es zu einer unerwünschten Verschlechterung der Lötfähigkeit versilberter Bauteile und zu einer unzulässigen Erhöhung des Kontaktwiderstandes von Silberkontaktwerkstöffen. Bei silberhaltigen elektrischen Steckverbindern macht sich zudem auch noch ein unerwünscht hoher Reibungskoeffizient oftmals recht nachteilig bemerkbar.
  • Als Anlaufschutz und zur Reibminderung bei Silberoberflächen hat sich bereits seit langem der Einsatz von Thiolen, insbesondere Hexadecanthiol, bewährt (siehe z.B. den Übersichtsartikel "Anlaufschutz und Reibminderung mit Thiolen auf Silberoberflächen" von D. Kartlüke, R. R. Scholz, M. J. Funk und M. E. Baumgärtner in Galvanotechnik, D- 7967 Saulgau, 83, (1992) Nr. 6), Die Thiole werden hierbei zunächst in einem geeigneten Lösungsmittel, wie z.B. chlorierte Kohlenwasserstoffe, Alkane oder Alkohole, gelöst und dann, beispielsweise durch einfaches Eintauchen der zu behandelnden Silberoberflächen in die Lösung, auf die Oberflächen aufgebracht. Um die Neigung zu eventuell auftretenden unerwünschten Auskristallisationen zu verhindern, werden die entsprechend behandelten Oberflächen anschließend noch gespült, meist im gleichen Lösungsmittel, in dem das Thiol im Passivierungsmittel vorliegt. Die Thiolbeschichtungen können auch aus Emulsionen auf Wasserbasis auf die Silberoberflächen aufgebracht werden. Wässrige Emulsionen sind zwar unter Umweltgesichtspunkten zu bevorzugen, gute Thiolbeschichtungen lassen sich jedoch mit ihnen üblicherweise nur am schwierigsten erreichen.
  • Um ein unerwünschtes Anlaufen von Silber- und Kupferoberflächen zu verhindern, ist es aus der EP 0 492 487 B1 bekannt, die Oberflächen durch Aufbringen einer wässrigen Emulsion mit einem pH-Wert von 1 - 10 und anschließendes Abspülen mit Wasser zu passivierten. Die Temperaturen der Emulsion und des Wassers werden hierbei so gewählt, dass sie oberhalb bzw. unterhalb des Inhibitor-Schmelzpunktes liegen. Die bekannte Emulsion umfasst 2 bis 20 g/l eines Emulgators, 2 bis 20 g/l eines hydrophoben inhibitors und 0 bis 2 g/l eines anionischen oder nicht-ionischen Tensids. Der Emulgator stammt aus der Gruppe der verzweigten alkoxylierten - vorzugsweise ethoxylierten - Fettalkohole mit- 4 bis 20 C-Atomen und einem Alkoxylierungsgrad von 2 bis 10. Als Initiator wird eine langkettige aliphatische Thio-Verbindung mit mindestens einer SH-Gruppe und mindestens 12 C-Atomen aus der Gruppen der Thioalkohole und deren Veresterungsprodukten verwendet.
  • Die WO 2004/087996 A offenbart ein Anlaufschutzmittel für Silber-Germanium-Legierungen, das Wasser, eine Thiol- oder Sulfidverbindung und eine Mischung aus anionischen- und nicht-ionischen Tensiden enthält. Als geeignete nicht-ionische Tenside werden auch Kondensationsprodukte von verzweigten oder unverzweigten C8 - C22 Fettalkoholen mit Ethylenoxid genannt.
  • Die GB-A-1 217 414 offenbart ein Behandlungsmittel für Silberoberflächen mit einer Säure, die so gewählt wird, dass sie zwar stärker ist als Schwefelwasserstoffsäure, das zu behandelnde Silber in wässriger Lösung jedoch nicht angreift, einer komplexbildenden Verbindung, die mit Silberionen einen löslichen Komplex bildet und 0,5 - 2 Gew.-% einer Thiolverbindung, die so gewählt wird, dass sie auf der zu behandelnden Silberoberfläche. eine transparente, farblose Schutzschicht ausbildet. Dieses bekannte Behandlungsmittel kann auch einen ethoxylierten Fettalkohol als Emulgator für die Thiolverbindung enthalten. Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch ein geeigneter Alkohol, wie z.B. Isopropylalkohol, als Lösungsmittel für die Thiolverbindung verwendet werden.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines neuartigen, verbesserten Passivierungs- und Schmiermittels für Gold-, Silber- und Kupferoberflächen ' sowie für entsprechende Legierungsoberflächen, das nicht nur sehr einfach, kostengünstig und schnell herzustellen sowie bequem und gefahrlos anzuwenden ist, sondern auch einen dauerhaften und zuverlässigen Anlaufschutz gewährleistet. Das gesuchte Mittel soll möglichst umweltverträglich sein und sich insbesondere auch für elektrische oder elektronische Anwendungen eignen. Es soll daher nicht nur eine möglichst dünne und stabile Passivierungsschicht ausbilden, sondern auch zu einer merklichen Verringerung des Reibungswertes von Gold-, Silber- und Kupferoberflächen sowie von entsprechenden Legierungsoberflächen führen, ohne eine Erhöhung des Kontaktwiderstandes zu bewirken. Die Aufgabe besteht auch in der Schaffung eines Herstellungsverfahrens für das gesuchte Mittel und eines Verfahrens zu seiner Anwendung.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Passivierungs- und Schmiermittel nach Anspruch 1, ein Herstellungsverfahren nach Anspruch 10 und ein Anwendungsverfahren nach Anspruch 14 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen bzw. Verfahrensvarianten sind den jeweils zugehörenden Unteransprüchen zu entnehmen.
  • Das erfindungsgemäße Passivierungs- und Schmiermittel ist eine wässrige Emulsion mit zumindest einem unverzweigten Fettalkohol als Emulgator. Der Emulgator umfasst hierbei einen oder mehrere- C8 - C16 Fettalkohole mit 6 - 10 Ethoxyeinheiten, vorzugsweise C12 - C14 Fettalkohole mit etwa 8 - 10, insbesondere 8 Ethoxyeinheiten. Seine Konzentration beträgt vorzugsweise etwa 25 - 35 g/l, insbesondere etwa 25 - 30 g/l.
  • In dieser wässrigen Emulsion ist ein Inhibitor gelöst, der eine organische hydrophobe Thiolverbindung, vorzugsweise ein Hexa- und/oder Octadecanthiol, umfasst. Seine Konzentration beträgt vorzugsweise etwa 6 - 12 g/l, insbesondere etwa 8 - 10 g/l.
  • Der pH-Wert der erfindungsgemäßen Emulsion liegt typischerweise zwischen etwa 4 und 9, insbesondere zwischen etwa 6 und 7.
  • Die Einsatztemperatur der erfindungsgemäßen Emulsion beim Behandeln eines zu passivierenden Teils oder Werkstücks beträgt vorzugsweise etwa 42 - 49 °C, wobei sich ein Temperaturwert von etwa 46 °C als besonders günstig erweist.
  • Zur Herstellung dieses erfindungsgemäßen Passivierungs- und Schmiermittels wird zunächst der Emulgator in Wasser, insbesondere entionisiertes Wasser (Dl-Wasser), gelöst. Diese Lösung wird nun gründlich durchmischt und vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 42 - 49 °C erwärmt. Gegebenenfalls kann der Emulgator jedoch auch in bereits entsprechenderwärmtes Wasser eingerührt werden. Anschließend wird der Inhibitor zugegeben. Dieentstehende Lösung wird dann so lange weiter durchmischt, bis eine gleichmäßige, milchige, einsatzbereite Emulsion entsteht. Gegebenenfalls kann das Erwärmen auch erst nach Zugabe des Inhibitors erfolgen oder unter Umständen auch ganz entfallen.
  • Der Emulgator wird hierbei vorzugsweise zunächst nur in etwa 85 - 95 %, insbesondere etwa 90 %, der erforderlichen Wassermenge gelöst. Die restliche Wassermenge wird erst nach der erfolgter Zudosierung des Inhibitors zugegeben.
  • Zu passivierende Oberflächen werden vor einer Behandlung mit dem erfindungsgemäßen Passivierungs- und Schmiermittel vorzugsweise zunächst erst entfettet und gereinigt, um eventuell anhaftendes Fett und unerwünschte Oxidschichten zu beseitigen. Hinreichend saubere Oberflächen, wie z.B. frisch versilberte und gespülte Oberflächen, können jedoch auch ohne zusätzliche Entfettung und Reinigung direkt auf die nachstehend beschriebene erfindungsgemäße Art und Weise behandelt werden.
  • Die sauberen Oberflächen werden hierbei zunächst auf an sich bekannte Art und Weise mit dem erfindungsgemäßen Passivierungs- und Schmiermittel behandelt und anschließend mit Wasser abgespült. Die Temperatur des Passivierungsmittels wird hierbei so gewählt, dass sie oberhalb des Inhibitor-Schmelzpunktes liegt. Im Unterschied zum bekannten Stand der Technik wird erfingdungsgemäß auch die Temperatur des Wassers so gewählt, dass sie oberhalb des Inhibitor-Schmelzpunktes liegt.
  • Für das Passivierungsmittels hat sich eine Einsatz- oder Behandlungstemperatur zwischen etwa 42 und 49 °C als besonders vorteilhaft erwiesen, wobei der optimale Temperaturwert bei etwa 46- °C liegt. Zur Erwärmung des Passivierungs- und Schmiermittels auf diegewünschte Einsatztemperatur kann eine geeignete Heizeinrichtung, wie z.B. ein einfacher Tauchwärmer, aus Titan, Quarz oder Teflon, verwendet werden. Zum Abspülen wird vorzugsweise Wasser mit einer Temperatur von etwa 55 - 65- °C verwendet.
  • Das Behandeln der Oberflächen umfasst vorzugsweise ein erstes Eintauchen in das Passivierungs- und Schmiermittel für typischerweise etwa 7 s - 2 min, insbesondere etwa 7s - 30 s; da sich hierdurch eine besonders zuverlässige und dauerhafte Passivierung erreichen lässt. Bei speziellen Anwendungen können sich jedoch gegebenenfalls auch längere Eintauchzeiten als zweckmäßig verweisen. Für das erfindungsgemäße Passivierungs- und Schmiermittel wird hierbei vorzugsweise ein Badbehälter aus Polyethylen, Polypropylen, Hart-PVC oder dergleichen verwendet. Zur Gewährleistung einer guten Passivierung beim Eintauchen werden die zu behandelnden Teile vorzugsweise in dem Passivierungsmittel hin und her bewegt. Alternativ oder ergänzend hierzu kann jedoch auch durch Anregung einer geeigneten Flüssigkeitsbewegung im Behandlungsbad eine Relativbewegung zwischen den Oberflächen und dem Passivierungs- und Schmiermittel erzeugt werden.
  • Das Behandeln der Oberflächen kann jedoch gegebenenfalls auch ein Besprühen oder Anstreichen mit dem erfindungsgemäßen Passivierungsmittel und Schmiermittel umfassen oder mittels eines sonstigen geeigneten Aufbringungsverfahrens für wässrige Emulsionenerfolgen.
  • Das Spülen umfasst vorzugsweise einen ersten Spülgang bei einer Wassertemperatur von etwa 55 - 65 °C. Die Oberflächen können hierbei beispielsweise einfach für etwa 5 - 10 s in eine Standspüle getaucht werden. Die in die erste Sparspüle eingetragene Substanz kann zur Ergänzung des Prozessbades genutzt werden.
  • Die Oberflächen können anschließend - noch ein zweites Mal, beispielsweise in einer Fließspüle, mit Wasser nachgespült werden, das etwa Raumtemperatur besitzt.
  • Gebrauchtes Spülwasser kann zur Reinigung einer Cyanidentgiftung mit anschließender Neutralisation unterzogen werden.
  • Die passivierten Oberflächen werden abschließend vorzugsweise noch mit Heißluft oder durch Abblasen mit Druckluft getrocknet. Das Trocknen kann beispielsweise für etwa 4 - 6 min bei etwa 75 - 85 °C in einer Zentrifuge erfolgen.
  • Die Qualität der aufgebrachten Passivierungsschicht kann durch ein zweites Eintauchen der Oberflächen in eine Ammoniumsulfidlösung getestet werden. Die passivierten Oberflächen dürfen hierbei für eine bestimmte Eintauchzeit nicht anlaufen. Vorzugsweise wird hierbei eine etwa maximal 10 min zuvor angesetzte, etwa 1 - 3 %-ige, aktive Ammoniumsulfidlösung verwendet, in der die Oberflächen für etwa 30 - 45 s nicht anlaufen dürfen. Wenn sich auf den passivierten Oberflächen dunkle Flecken zeigen; sollte das Behandlungs- oder Passivierungsbad erneuert oder mit Konzentrat ergänzt werden.
  • Die erfindungsgemäße Passivierungs- und Schmiermittel zeichnet sich durch sehr gute, dauerhafte und zuverlässige Passivierungs- und Schmiereigenschaften bei sehr kurzen Behandlungszeiten aus. Es ist insbesondere auch für elektrische und elektronische Anwendungen geeignet. Da es auf Wasserbasis hergestellt wird und keine halogenierten Kohlenwasserstoffe oder Chromverbindungen enthält, handelt es sich zudem auch um ein recht umweltfreundliches Produkt. Das Mittel kann vom Anwender durch einfaches Einrühren entsprechender handelsüblicher Inhibitor- und Emulgatorkonzentrate in Wasser gebrauchsfertig gemacht werden und ist daher recht kostengünstig, einfach, schnell und problemlos herstellbar. Es kann durch einfaches Eintauchen, Besprühen oder Anstreichen der Oberflächen aufgebracht werden und ist daher auch leicht und gefahrlos anwendbar.
  • Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels noch einmal beispielhaft dargestellt.
  • Zum Ansetzen eines erfindungsgemäßen passivierenden Behandlungsbades wird zunächst ein sorgfältig gereinigter Badbehälter aus Polyethylen, Polypropylen, Hart-PVC oder dergleichen mit entionisiertem Wasser (DI-Wasser) gefüllt, wobei jedoch zunächst nur 90 % des gewünschten Behandlungsbad-Gesamtvolumens an Wasser zugegeben wird. Pro Liter Behandlungsbad werden nun als Emulgator 30 ml (d.h. etwa 27 g/l) eines nicht ionischen Tensids zugegeben, das aus einer definierten Mischung von unverzweigten C12- C14 Fettalkoholen mit jeweils 8 Ethoxyeinheiten besteht. Diese Lösung wird dann für etwa 1 h gründlich durchmischt und mittels eines Tauchwärmers aus Titan, Quarz oder Teflon auf 46 °C aufgeheizt oder erwärmt. Pro Liter Behandlungsbad werden nun als Inhibitor 10 ml (d.h. etwa 8 g/l) Hexadecanthiol (C16H33SH, Schmelzpunkt: etwa 18 - 20 °C) unter Rühren zugegeben. Die entstehende Lösung wird dann so lange weitergerührt; bis sich- eine gleichmäßige milchige Emulsion bildet. Diese wird anschließend durch Zugabe der restlichen 10 % an entionisiertem Wasser auf das Behandlungsbad-Gesamtvolumen aufgefüllt. Der pH-Wert der Emulsion wird durch Zudosierung von Phosphorsäure oder Natronlauge auf einen optimalen Wert zwischen 6 und 7 eingestellt.
  • Mit dem angesetzten Behandlungsbad oder der Emulsion können pro Liter etwa 10 m2. Oberfläche behandelt werden. Der tatsächliche Verbrauch an Emulsion hängt hierbei von ihrer Zusammensetzung, dem jeweiligen Verfahrensablauf und von der Geometrie der zu behandelnden Teile oder Werkstücke ab.
  • Da die Oberflächen der zu passivierenden Teile beim Aufbringen der Passivierungsschicht möglichst Fett- und Oxidfrei sein sollten, werden sie zunächst gereinigt. Frisch versilberte oder vergoldete, saubere Oberflächen können jedoch auch direkt behandelt werden.
  • Die sauberen Teile oder Werkstücke werden zum Aufbringen der gewünschten Passivierungsschicht für eine bestimmte Behandlungszeit in das Behandlungsbad oder die Emulsion eingetaucht. Diese Behandlungszeit wird hierbei je nach Geometrie der Teile geeignet gewählt. Sie beträgt typischerweise etwa 7 - 30 s. In Ausnahmefällen können sich zur Erreichung einer ordnungsgemäßen Passivierung jedoch auch längere Behandlungszeiten von bis zu etwa 2 min als erforderlich- erweisen. Zur Verbesserung des Oberflächenkontaktes werden die Teile beim Eintauchen in das Behandlungsbad hin und her bewegt. Alternativ oder ergänzend hierzu kann jedoch auch durch Anregung einer Badströmung eine Relativbewegung zwischen dem Behandlungsbad und den zu behandelnden Teilen erzeugt werden.
  • Nach erfolgter Behandlung im Behandlungsbad werden die Teile zunächst noch für etwa 5 - 10 s in eine Standspüle mit 60 °C warmem Wasser eingetaucht und dann anschließend in einer Fließspüle bei Raumtemperatur mit Wasser nachgespült.
  • Die gespülten Teile werden dann abschließend noch etwa 5 min bei etwa 80 °C für in einer Zentrifuge getrocknet. Das Trocknen kann jedoch beispielsweise auch durch Abblasen der Oberflächen mit Druckluft oder durch ein sonstiges geeignetes herkömmliches Trocknungsverfahren erfolgen.
  • Zur Überprüfung der erfolgten Passivierung werden die behandelten Teile schließlich noch strichprobenartig in eine maximal 10 min zuvor angesetzte 2 %-ige aktive Ammoniumsülfidlösung eingetaucht, in der sie innerhalb von 45 s nicht anlaufen dürfen.
  • Durch das beschriebene erfindungsgemäße Passivierungsverfahren bildet sich auf Gold-, Silber- oder Kupferoberflächen ein sehr dünner, festhaftender, durchsichtiger, dauerhafter Schutzfilm, durch den sie mehrer Monate zuverlässig gegen Anlaufen geschützt werden. Der Glanz und die Farbe der Oberflächen bleiben auch nach der erfindungsgemäßen Passivierung erhalten. Die guten Materialeigenschaften der Teile, wie z.B. der Kontaktwidersand und die Leitfähigkeit, werden hierbei nur geringfügig geändert.
  • Der aufgebrachte passivierende Schutzfilm besitzt auch gute Schmiereigenschaften, was beispielsweise insbesondere bei bestimmten elektrischen Steckverbindern von großem Vorteil ist. Durch den aufgebrachten passivierenden Schutzfilm lassen sich daher die Steck- und Ziehkräfte bei elektrischen Steckverbindern deutlich vermindern.
  • Das Spülwasser, das sich durch Verschleppung mit Silber- und Cyanidionen anreichern kann, wird nach Gebrauch einer Cyanidentgiftung mit anschließender Neutralisation unterzogen. Die verbrauchte Emulsion hingegen wird einer Abwasserbehandlung zugeführt.

Claims (30)

  1. Passivierungs- und Schmiermittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 14 - 30 bestehend aus einer organischen hydrophoben Thiolverbindung als Inhibitor und einem wasserlöslichen Emulgator, die in Wasser emulgiert sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Emulgator nur einen oder mehrere unverzweigte ethoxylierte Fettalkohole, mit 8 - 16 C-Atomen und 6 - 10 Ethoxyeinheiten umfaßt.
  2. Passivierungs- und Schmiermittel nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Emulgator nur einen oder mehrere unverzweigte ethoxylierte Fettalkohole mit 12 -14 C-Atomen und 8 Ethoxyeinheiten umfaßt.
  3. Passivierungs- und Schmiermittel nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Konzentration des Emulgators 25 - 35 g/l beträgt.
  4. Passivierungs- und Schmiermittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Inhibitor Hexa- und/oder Octadecanthiol umfaßt.
  5. Passivierungs- und Schmiermittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Konzentration des Inhibitors 6 - 12 g/l beträgt.
  6. Passivierungs- und Schmiermittel nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Konzentration des Inhibitors 8 - 10 g/l beträgt.
  7. Passivierungs- und Schmiermittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der pH-Wert 4 - 9 beträgt.
  8. Passivierungs- und Schmiermittel nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der pH-Wert 6 - 7 beträgt.
  9. Passivierungs- und Schmiermittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche;
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Temperatur 42 - 49 °C beträgt.
  10. Verfahren zur Herstellung des Passivierungs- und Schmiermittels nach einem der vorhergehenden Ansprüche durch:
    - Lösen des Emulgators in Wasser;
    - Zugeben des Inhibitors; und
    - Durchmischen der Lösung,
    wobei der Emulgator zunächst nur in 85 - 95 % der Wassermenge gelöst und das - restliche Wasser erst nach dem Inhibitor zugegeben wird:
  11. Verfahren nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Wasser oder die Emulsion auf 42 - 49 °C erwärmt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,
    dass der pH-Wert des Passivierungs- und Schmiermittels durch Zudosierung von Phosphorsäure oder Natronlauge auf einen Wert von 4 - 9 eingestellt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der pH-Wert auf einen Wert von 6 - 7 eingestellt wird.
  14. Verfahren zum Passivieren und Schmieren von Gold-, Silber- und Kupferoberflächensowie von entsprechenden Legierungsoberflächen , durch Behandlung der Oberflächen mit dem Passivierungs- und Schmiermittel nach einem der Ansprüche 1 - 9 und anschließendes erstes Spülen der Oberflächen mit Wasser, wobei die Temperaturen des Passivierungsmittels und des Wassers oberhalb des Inhibitor-Schmelzpunktes liegen.
  15. Verfahren nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Behandlung der Oberflächen ein erstes Eintauchen in das Passivierungs- und Schmiermittel umfasst.
  16. Verfahren nach Anspruch 15,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Eintauchzeit 7 s - 2 min beträgt.
  17. Verfahren nach Anspruch 16,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Eintauchzeit 7s - 30 s beträgt.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 - 17,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass beim Eintauchen eine Relativbewegung zwischen den Oberflächen und dem Passivierungs- und Schmiermittel erzeugt wird.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15-18.
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Temperatur des Passivierungs- und Schmiermittels mittels eines Tauchwärmers aus Titan, Quarz oder Teflon eingestellt wird.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 - 19,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das erste Spülen bei 55 - 65 °C erfolgt.
  21. Verfahren nach Anspruch 20,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Oberflächen zum ersten Spülen für 5 - 10 s in eine- Standspüle getaucht werden.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 - 21,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Oberflächen anschließend noch ein zweites Mal mit Wasser gespült werden, das Raumtemperatur besitzt.
  23. Verfahren nach Anspruch 22,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das zweite Spülen in einer Fließspüle erfolgt.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 - 23,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass gebrauchtes Spülwasser einer Cyanidentgiftung mir anschließender Neutralisation unterzogen wird.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 - 24,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die behandelten Oberflächen abschließend noch mit Heißluft oder durch Abblasen mit Druckluft getrocknet werde
  26. Verfahren nach Anspruch 25,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Oberflächen bei 75 - 85 °C für 4 - 6 min in einer Zentrifuge getrocknet werden.
  27. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 - 26,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Passivierung der Oberflächen durch ein zweites Eintauchen in eine Ammoniumsulfidlösung getestet wird.
  28. Verfahren nach Anspruch 27,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die zweite Eintauchzeit 30 - 45 s beträgt.
  29. Verfahren nach Anspruch 27 oder 38,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine 1 - 3 %-ige aktive Ammoniumsulfidlösung verwendet wird.
  30. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 - 29,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Oberflächen vor der Behandlung mit dem Passivierungs- und Schmiermittel zunächst entfettet und gereinigt werden.
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