FR2567155A1 - Process for metallising nonconductive particles - Google Patents
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Abstract
Description
" PROCEDE DE METALLISATION DE PARTICULES NON CONDUCTRICES."
La présente invention se rapporte à un procédé de métallisation en particulier au nickel et sans utilisation de métal précieux, de particules non conductrices telles que des billes en polystyrène réticulé au divinyl-benzène, de préférence sulfoné, macroporeux, de forme H."METHOD FOR METALLIZING NON-CONDUCTIVE PARTICLES."
The present invention relates to a metallization process in particular with nickel and without the use of precious metal, of non-conductive particles such as beads of polystyrene crosslinked with divinyl benzene, preferably sulfonated, macroporous, of form H.
De telles billes sont généralement utilisées dans des générateurs électrochimiques du type décrit par exemple dans le brevet français 74/37 259 (SORAPEC).Such balls are generally used in electrochemical generators of the type described for example in French patent 74/37 259 (SORAPEC).
Le dispositif ci-dessus comporte notamment un compartiment cathodique et un eompartiment anodique, dont la matière active est maintenue en suspension dans un électrolyte liquide, sous forme de billes comportant un noyau en matière synthétique, inerte, recouverte d'un revêtement actif, en l'occurence de zinc déposé sur une couche intermédiaire métallique de nickel
On connait déjà plusieurs méthodes de métallisations de supports synthétiques, susceptibles de donner lieu aux particules anodiques précédents.The above device comprises in particular a cathode compartment and an anode compartment, the active material of which is kept in suspension in a liquid electrolyte, in the form of beads comprising a core of inert synthetic material, covered with an active coating, in l of zinc deposited on a metallic intermediate layer of nickel
Several methods of metallization of synthetic supports are already known, capable of giving rise to the previous anode particles.
L'une d'entre-elles par exemple, consiste à encapsuler les billes de matière synthétique par une couche de nickel, qui de ce fait, n'adhère au support que par une adhérence purement mécanique, et sur laquelle on dépose ultérieurement du zinc.One of them, for example, consists in encapsulating the plastic balls with a layer of nickel, which therefore only adheres to the support by a purely mechanical adhesion, and on which zinc is subsequently deposited .
Ce résultat peut-etre obtenu par l'utilisation de la game de traitements suivants
- immersion des billes dans une solution de dégraissage,
- création ds germes d'étain ionique à la surface de la
matière synthétique par immersion dans un bain acide de
chlorure stanneux,
- après rinçage intensif, sensibilisation au moyen d'un
dépôt de traces de palladium ionique constituant des
germes sur lesquels, après un nouveau rinçage pourra
avoir lieu,
- un dépôt de nickel chimique, le cas échéant renforcé par
- un dépôt de nickel électrochimique, finalement suivi par
- un dépôt de zinc obtenu par tout moyen classique.This can be achieved by using the following set of treatments
- immersion of the balls in a degreasing solution,
- creation of ionic tin seeds on the surface of the
synthetic material by immersion in an acid bath of
stannous chloride,
- after intensive rinsing, sensitization by means of a
deposit of traces of ionic palladium constituting
germs on which, after a new rinsing can
take place,
- a deposit of chemical nickel, if necessary reinforced by
- an electrochemical nickel deposit, finally followed by
- a zinc deposit obtained by any conventional means.
Cependant, outre la relativement faible adhérence mécanique déjà mentionnée entre le support synthétique et la couche de nickel l'encapsulant, l'utilisation de palladium est très onéreuse.However, in addition to the relatively weak mechanical adhesion already mentioned between the synthetic support and the layer of nickel encapsulating it, the use of palladium is very expensive.
Une autre technique, palliant les inconvénients ci-dessus, a été développée, qui consiste en la réduction du nickel à la surface du support en matière synthétique, par l'utilisation du borohydrure de sodium.Another technique, which overcomes the above drawbacks, has been developed, which consists in reducing the nickel on the surface of the plastic support, by using sodium borohydride.
Ce procédé est mis en oeuvre par immersion des billes à:revstibs pendant une trentainè: -de minutes-, dans une;selution.acide:-de:-chlorure de nickel à.200 gJl.dans-laquelle une solution de borohydrure de sodium à 35 g/l et de soude 2 N est ajoutée à raison de 100 ml. toutes les 5 mn. et ce pour une quantité de billes traitées d'environ 5 litres.This process is carried out by immersing the beads at: revstibs for about thirty: -minutes-, in a; acid solution: -from: -chloride of nickel at 200 gJl. In which a solution of sodium borohydride at 35 g / l and 2 N sodium hydroxide is added in an amount of 100 ml. every 5 min. and this for an amount of treated beads of approximately 5 liters.
Toutefois, on constate qu'au bout de très peu de temps la réaction s'emballe ; les billes sont recouvertes d'une couche de nickel noir et brillante ; le bain est tout noir et le récipient dans lequel a eu lieu la réaction est totalement métallise.However, we note that after a very short time the reaction gets carried away; the balls are covered with a layer of shiny black nickel; the bath is completely black and the container in which the reaction took place is completely metallized.
La réaction est donc mal contrôlée et peu reproductible, le borohydrure de sodium étant un réducteur trop puissant. The reaction is therefore poorly controlled and not very reproducible, the sodium borohydride being an excessively powerful reducing agent.
La présente invention pallie les inconvénients ci-dessus et donne lieu à des dépôts de nickel très uniformes, ayant une adhérence sur le support en matière synthétique supérieure à celle résultant des procédés antérieurs, et ne faisant pas appel à la consommation de métaux précieux tels que le palladium. De plus, la méthode employée est très reproductible et permet un bon contrôle de la réduction du nickel.The present invention overcomes the above drawbacks and gives rise to very uniform nickel deposits, having an adhesion to the support in synthetic material greater than that resulting from the previous processes, and not requiring the consumption of precious metals such as palladium. In addition, the method used is very reproducible and allows good control of the reduction of nickel.
Elle présente en outre l'avantage de permettre l'utilisation pour l'apport de nickel, des bains usés appliqués au nickelage chimique acide industriel des pièces métalliques En effet au fur et à mesure de la consommation de nickel résultant du fonctionnement des bains ci-dessus, il convient d'effectuer de nouveaux apports compensateurs, en particulier de sels de nickel
De ce qui précède, il résulte une accumulation dans le temps de produits de dégradation du bain, devenant ainsi trop riche en certains sels tels que les hypophophites, les phosphites, les sulfates de sodium et d'anpnium, tendant alors à ralentir la vitesse de réaction du bain.It also has the advantage of allowing the use, for the supply of nickel, of used baths applied to industrial acid chemical nickel plating of metal parts. Indeed, as and when the consumption of nickel resulting from the operation of the above baths above, new compensatory contributions should be made, in particular nickel salts
From the above, it results in an accumulation over time of degradation products of the bath, thus becoming too rich in certain salts such as hypophophites, phosphites, sodium and anpnium sulfates, then tending to slow down the speed of bath reaction.
9 devient alors nécessaire de le changer, ce qui entrain une double perte du fait
- que le bain est encore riche en nickel, environ 7 g/l.9 then becomes necessary to change it, which results in a double loss because
- that the bath is still rich in nickel, around 7 g / l.
- des frais d'enlèvement et de dépollution, notamment
pour éliminer le nickel résiduel.- removal and depollution costs, in particular
to remove residual nickel.
Le procédé de nickelage selon l'invention consiste en une imprégnation préalable des particules non conductrices par une solution acide de nickel ionique, puis un relargage de ce dernier en milieu alcalin, et sa réduction contrôlée en deux temps agissant à l'intérieur meme des couches superficielles des-dites particules ma eropoeucs dans lesquelles le nickel à 11 état métallique va s'accrocher.The nickel-plating process according to the invention consists of a prior impregnation of the non-conductive particles with an acidic solution of ionic nickel, then a release of the latter in an alkaline medium, and its reduction controlled in two stages acting inside the layers. superficial so-called particles ma eropoeucs in which the nickel in the metallic state will cling.
L'exemple suivant illustre à titre non limitatif le procédé de l'invention. The following example illustrates, without limitation, the process of the invention.
Les particules non conductrices sont constituées par des billes de polystyrène macroporeux de forme H partiellement ou totalement sulfonées,im- merdées dans une solution acide de nickel contenant au départ 10 gjl. de inférieur ce metal et un pH/a 4, pourvu par ailleurs de tous les sels habituels utilisés dans les solutions de nickelage chimiques acides, tels que stabilisants, complexants, etc...The non-conductive particles consist of partially or fully sulphonated macroporous polystyrene H-shaped beads, immersed in an acidic nickel solution initially containing 10 μg. lower this metal and a pH / a 4, provided moreover with all the usual salts used in acidic nickel-plating solutions, such as stabilizers, complexing agents, etc.
On pourra avantageusement employer des solutions usées de nickelage chimique acide de pièceS métalliques évoques plus haut.It is advantageous to use used solutions of acidic chemical nickel plating of metal parts mentioned above.
Partant d'un volume de billes de 0,5 litres et d'un volume de bain de 1 litre, on notera qu'après 30 minutes d'immersion les billes ont absorbé 50 % du nickel présent dans le bain et après 45 minutes, 75 % de ce nickel.Starting from a volume of beads of 0.5 liters and a volume of bath of 1 liter, it will be noted that after 30 minutes of immersion the beads have absorbed 50% of the nickel present in the bath and after 45 minutes, 75% of this nickel.
Les billes sont alors soigneusement rincées, puis immergées dans de l'eau déionisée.The beads are then thoroughly rinsed, then immersed in deionized water.
Une première phase de réduction-intervient alors, du fait d'un ajout de 10 à 50 ml d'une solution de borohydrure de sodium à 35 gfl. et de soude 2 N. Le milieu alcalin en résultant détermine un rejet progressif des ions de nickel absorbés par les billes de polystyrène ; dès que ces ions arrivent en contact avec le borohydrure du bain, ils sont immédiatement réduits sur des sites d'accrochage, constitués par la surface des pores et ce jusqutà 1 et 5 microns en dessous de la surface des billes.A first reduction phase then occurs, due to the addition of 10 to 50 ml of a sodium borohydride solution at 35 gfl. and 2N sodium hydroxide. The resulting alkaline medium determines a progressive rejection of the nickel ions absorbed by the polystyrene beads; as soon as these ions come into contact with the borohydride of the bath, they are immediately reduced on attachment sites, formed by the surface of the pores and this up to 1 and 5 microns below the surface of the beads.
Le début de cette réaction est facile à déceler car il se produit alors un dégagement gazeux important ; ou le laisse se poursuivre pendant un laps de temps relativement court, de l'ordre de 2 à 5 minutes. Les billes ainsi traitées sont ensuite évacuées de la solution précédente et abondamment lavées jusqu'à ce que l'eau de rinçage soit claire. Elles sont alors pourvues de germes de grains de nickel solidement ancrés. Puis, les billes sont soumises à une seconde phase de réduction dans une solution à'10 g/l. de soude, dans laquelleon ajoute au goutte à goutte une solution aqueuse à 110 g/l. d'hypophosphite de sodium jusqu'à ce que la réaction, qui se traduit toujours par un dégagement gazeux, ralentisse.Cela signale la fin du rejet de nickel par les billes
Lors de cette deuxième opération de réduction des ions nickel par l'hypophosphite, on assiste à une préeipitation contrôlée de nickel métallique à partir des ions initialement absorbés par les billes lors de leur phase d'immersion en milieu acide, et maintenent relargués en milieu alcalin ; ce dépôt se trouve alors solidement ancré sur les germes de nickel provenant de la réduction précédente par le borohydrure de sodium.The start of this reaction is easy to detect because there is a significant release of gas; or let it continue for a relatively short period of time, of the order of 2 to 5 minutes. The beads thus treated are then removed from the previous solution and washed thoroughly until the rinsing water is clear. They are then provided with seeds of nickel grains firmly anchored. Then, the beads are subjected to a second reduction phase in a 10 g / l solution. of soda, in which an aqueous solution containing 110 g / l is added dropwise. sodium hypophosphite until the reaction, which always results in gas evolution, slows down. This signals the end of the rejection of nickel by the beads
During this second operation of reduction of the nickel ions by the hypophosphite, there is a controlled precipitation of metallic nickel from the ions initially absorbed by the beads during their phase of immersion in acid medium, and now released in alkaline medium. ; this deposit is then firmly anchored on the nickel seeds originating from the previous reduction with sodium borohydride.
Afin d'augmenter l'épaisseur de la couche de nickel sur les billes, on chauffe lentement la solution ci-dessus, tout en ajouttant lentement une solution de nickel chimique acide du commerce, ou de récupération telle que décrite précédemment.In order to increase the thickness of the nickel layer on the beads, the above solution is slowly heated, while slowly adding a commercial acidic or recovery chemical nickel solution as described above.
Le pH de la solution diminue rapidement. On poursuit le dépôt de nickel jusqu'à ce que l'épaisseur prévue pour la couche soit at- teinte.The pH of the solution decreases rapidly. The nickel deposition is continued until the thickness planned for the layer is reached.
Le phénomène de réduction des ions nickel respectivement par le borohydrure de sodium, puis par l'hypophosphite de sodium, intervenant dès leur relargage en milieu alcalin, donc à l'intérieur meme des pores des billes de polystyrène, il en résulte que le dépôt de nickel métallique se forme partiellement à l'intérieur des billes et que de ce fait l'accrachage de la couche de nickel est très fortement amélioré par rapport à une métallisation conventionnelle.The phenomenon of reduction of nickel ions respectively by sodium borohydride, then by sodium hypophosphite, occurring as soon as they are released in an alkaline medium, therefore even inside the pores of the polystyrene beads, it follows that the deposition of metallic nickel is partially formed inside the balls and therefore the bonding of the nickel layer is very greatly improved compared to a conventional metallization.
Dans l'exemple précédent, on constate que pour une couche de nickel de 2,5 microns d'épaisseur, 1 micron de cette couche est situé à l'intérieur de la bille.In the previous example, it can be seen that for a layer of nickel 2.5 microns thick, 1 micron of this layer is located inside the ball.
On notera l'intérêt de la combinaison des deux réductions successives des ions nickel par le borohydrure de sodium et par l'hypophosphite de sodium, la première9 difficile à contrôler dans sa durée permettant la formation de nickel métalliques bien ancré dans les sites profonds des billes de polystyrène, la seconde, aisée à contrôler, mais ne pouvant donner lieu à un dépôt de nickel que sur une surface déjà conductrice, obtenue par la réduction préalable des ions de nickel par la borohydrure de sodium. It will be noted the advantage of the combination of the two successive reductions of nickel ions by sodium borohydride and by sodium hypophosphite, the first9 difficult to control in its duration allowing the formation of metallic nickel well anchored in the deep sites of the beads of polystyrene, the second, easy to control, but being able to give rise to a deposit of nickel only on an already conductive surface, obtained by the prior reduction of the nickel ions by sodium borohydride.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8410508A FR2567155B1 (en) | 1984-07-03 | 1984-07-03 | METHOD FOR METALLIZING NON-CONDUCTIVE PARTICLES |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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FR2567155A1 true FR2567155A1 (en) | 1986-01-10 |
FR2567155B1 FR2567155B1 (en) | 1986-11-21 |
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ID=9305727
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
FR8410508A Expired FR2567155B1 (en) | 1984-07-03 | 1984-07-03 | METHOD FOR METALLIZING NON-CONDUCTIVE PARTICLES |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
FR (1) | FR2567155B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008148642A1 (en) * | 2007-06-04 | 2008-12-11 | Basf Se | Method for metal coating thermoplastic particles |
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US3930963A (en) * | 1971-07-29 | 1976-01-06 | Photocircuits Division Of Kollmorgen Corporation | Method for the production of radiant energy imaged printed circuit boards |
FR2395325A1 (en) * | 1977-06-22 | 1979-01-19 | Silec Semi Conducteurs | Electroless nickel plating of silicon semiconductor substrate - in nickel bath contg. boron cpd. as reducing agent |
US4228201A (en) * | 1977-06-06 | 1980-10-14 | Nathan Feldstein | Method for rendering a non-platable semiconductor substrate platable |
-
1984
- 1984-07-03 FR FR8410508A patent/FR2567155B1/en not_active Expired
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