IT9067773A1

IT9067773A1 - Metodo per la preparazione di dischi di memoria in alluminio aventi un finish liscio placcato

Info

Publication number: IT9067773A1
Application number: IT067773A
Authority: IT
Inventors: Patricia A Cacciatore; Eugene F Yarkosky
Original assignee: Enthone
Priority date: 1989-10-12
Filing date: 1990-10-10
Publication date: 1992-04-10
Also published as: JPH03236476A; GB2237032A; DE4032232A1; GB2237032B; IT9067773A0; GB9022266D0; NL9002225A; IT1241638B; NL194398C; MX171954B; FR2653138B1; FR2653138A1; DE4032232C2; CH684275A5; ES2027496A6; NL194398B

Description

DESCRIZIONE dell’Invenzione Industriale avente per titolo: METODO PER LA PREPARAZIONE DI DISCHI DI MEMORIA IN ALLU-MINIO AVENTI UN FINISH LISCIO PLACCATO.

RIASSUNTO

Metodo per produrre rivestimenti metallici estremamente lisci o substrati di alluminio zincati usando un procedimento speciale di doppia zincatura e/o un bagno di deposizione di metalli per riduzione appositamente formulato utilizzante un procedimento di placcatura esclusivo.

DESCRIZIONE

Sfondo dell'invenzione

La presente invenzione si riferisce alla placcatura di alluminio zincato e, più in particolare, ad una placcatura adesiva e liscia migliorata mediante un procedimento migliorato di doppia zincatura, e preferibilmente in combinazione con un procedimento esclusivo di deposizione di metalli per riduzione utilizzante un bagno di deposizione di metalli per riduzione appositamente formulato.

La placcatura dell'alluminio è di notevole interesse commerciale ed un'applicazione consiste nella preparazione di dischi di memoria che sono impiegati in una varietà di applicazioni elettroniche, ad esempio computer e sistemi di elaborazione dati. L'alluminio è il substrato preferito per il disco, benché si possano adottare altri metalli idonei. In generale, uno strato relativamente sottile di nichelio non magnetico viene applicato per riduzione sull'alluminio, facendo quindi seguire uno strato sottile di un materiale magnetico come il cobalto. Un segnale viene immagazzinato sul disco magnetizzando lo strato di cobalto così da rappresentare il segnale in un momento prestabilito

Tipiche leghe usate per i dischi di memoria sono le leghe di alluminio con numeri di associazione 5086 e 5586. Questi dischi contengono magnesio in quantità pari a circa il 4% in peso. In linea di massima, i dischi di alluminio hanno spessore compreso approssimativamente tra 1,25 e 5 mm e contengono, in peso, da 4 a 4,90% circa di magnesio, da 0,01 a 0,40% di rame, da 0,01 a 0,40% di zinco, cromo, nichelio, ferro, silicio, con il resto rappresentato da alluminio e impurezze Inevitabili.

Il disco placcato completo dev'essere estremamente liscio e uniforme allo scopo di impedire un "urto" contro la testina di magnetizzazione del dispositivo che si trova estremamente vicina (in generale 5-8 micropollici) alla superficie del disco. Mentre la superficie iniziale dell'alluminio dev’essere di per sé estremamente liscia e piana come è descritto nel brevetto USA n. 4.825.680, anche la placcatura metallica del disco deve essere liscia e uniforme in modo che il prodotto finale soddisfi le rigorose specifiche richieste a questi tipi di prodotti.

Sfortunatamente, però , la placcatura di un substrato, ed anche la deposizione di metalli per riduzione, non si traduce necessariamente in un rivestimento liscio. Vuoti di placcatura, inclusioni, croste solide e simili sono soltanto alcuni dei problemi del procedimento di placcatura che possono determinare una superficie del disco ruvida e perciò inaccettabile.

Per giunta, l'alluminio e le sue leghe offrono ulteriori preblemi alla placcatura a causa della rapidità con cui formano un rivestimento di ossido quando vengono esposti all'aria. Di conseguenza, eseguendo una placcatura su alluminio è necessario ricorrere a trattamenti speciali. Questi trattamenti includono trattamenti meccanici; incisioni chimiche, in particolare corrosioni acide contenenti sali di ferro, nichelio e manganese; soluzioni alcaline di spostamento, in particolare quelle che depositano zinco, ottone e rame; anodizzazione, soprattutto in acido fosforico, solforico o cromico; e galvanoplastica con zinco a basse densità di corrente per qualche secondo. Tra questi trattamenti, le soluzioni alcaline di spostamento sono in generale quelle che hanno avuto maggiore successo commerciale.

Laddove molti metalli si possono depositare sull'alluminio mediante spostamento, lo zinco è il più usato. In questo caso, il procedimento è noto come procedimento allo zincato.

Nel corso degli anni sono stati apportati numerosi miglioramenti alla convenzionale formula dello zincato e al procedimento di zincatura, per lo più rivolti ad accelerare la velocità di formazione della pellicola e il grado di adesione e uniformità del rivestimento di zinco prodotto. Una sintesi particolareggiata del procedimento di zincatura si può trovare in Loch, brevetto USA n. 4.346.128, e in Saubestre, brevetto USA n. 3.216.835, essendo detti brevetti qui incorporati per riferimento.

Nel convenzionale procedimento di zincatura, l'alluminio viene preparato rimuovendo con una soluzione alcalina i contaminanti superficiali organici e inorganici, come ad esempio olio e grasso, e sciacquando poi con acqua fredda. L'alluminio ripulito viene quindi attaccato in misura sufficiente ad eliminare le impurezze solide e i costituenti di alligamento che potrebbero creare vuoti responsabili della formazione di una crosta solida di depositi successivi. Dopo un risciacquo con acqua, l'alluminio viene decapato per rimuovere i residui metallici e gli ossidi di alluminio residui sulla superficie. Effettuato un ulteriore ed accurato risciacquo, il rivestimento allo zincato viene applicato ricorrendo all'immersione in bagno di zinco per impedire la riossidazione della superficie pulita.

Il rivestimento di zinco si ottiene mediante immersione del pezzo di alluminio in una soluzione alcalina contenente ioni zincato. La quantità di zinco depositata è in realtà piccolissima e dipende dal tempo e dal tipo del bagno di immersione adottato, dalla lega di alluminio, dalla temperatura di soluzione e dal procedimento di pretrattamento. Il bagno per il rivestimento di zinco funge anche da soluzione di corrosione e gli eventuali ossidi riformatisi durante le operazioni di trasferimento si sciolgono ad opera del zincato alcalino mentre sull'alluminio si deposita io zinco.

Il procedimento generale oggi seguito dall'industria è quello della doppia zincatura, in cui la prima pellicola di zinco viene asportata usando acido nitrico e si procede quindi all'applicazione di un secondo deposito di zinco per immersione. La doppia zincatura è un metodo preferito per placcare l'alluminio ed è utile soprattutto nel caso di certe leghe di alluminio di difficile placcatura al fine di garantire una migliore adesione del deposito finale dello strato metallico.

Nonostante l'efficacia e il generale consenso suscitato dal procedimento di doppia zincatura, esiste tuttora la necessità di un procedimento migliorato che garantisca sia una migliore adesione che una migliore levigatezza della placcatura metallica sul substrato di alluminio zincato. Senza essere limitati alla teoria, si ritiene che le caratteristiche della placcatura metallica siano direttamente collegate allo spessore, uniformità e continuità del rivestimento di zincato, garantendo rivestimenti più sottili in generale una placcatura metallica più liscia e più aderente.

Costituisce uno scopo della presente invenzione fornire un metodo per preparare manufatti di substrato di alluminio dotati di rivestimenti placcati estremamente lisci.

Costituisce un ulteriore scopo della presente invenzione fornire un procedimento migliorato di doppia zincatura per la placcatura dell'alluminio, assicurando detto procedimento migliorato un rivestimento di zincato più sottile, uniforme e continuo, e producendo depositi di placcatura metallica aderente migliorati e una placcatura liscia.

Un altro scopo dell'invenzione consiste nel fornire una composizione migliorata per deposizione di metalli mediante riduzione e un metodo migliorato di placcatura per il rivestimento di substrati di alluminio zincati con strati estremamente lisci. Altri scopi e vantaggi diverranno evidenti grazie alla seguente descrizione dettagliata.

Sommario dell'invenzione

Si è scoperto che è possibile ottenere substrati di alluminio placcati estremamente lisci, ad esempio dischi di memoria, utilizzando preferibilmente uno speciale procedimento di doppia zincatura in associazione ad un bagno di deposizione di metalli per riduzione contenente una quantità efficace di cadmio. Il procedimento di doppia zincatura per la preparazione di alluminio e leghe di alluminio per la placcatura viene migliorato grazie all'utilizzazione di un bagno di HNO3 di formula speciale per strappare via il primo film di zincato dall'alluminio. Seguendo procedimenti convenzionali, l'alluminio strappato viene quindi risciacquato con acqua e rivestito con una seconda pellicola di zincato. Il metallo viene placcato su questa seconda pellicola di zincato. In termini ampi, il bagno di HNO3 usato per strappare il rivestimento di zincato comprende ioni del gruppo VIII e di preferenza ioni ferrici, in quantità efficace, ad esempio compresa tra circa 0,1 g/l e 2 g/1 e HNO3 in quantità compresa tra circa 250 o 350 e 600 g/1 o più.

Seguendo il procedimento ailo zincato, il rivestimento dell'alluminio con metallo depositato mediante riduzione, ad esempio nichelio, viene migliorato ricorrendo ad un bagno di placcatura per riduzione contenente una quantità efficace di cadmio cosi da garantire rivestimenti metallici estremamente lisci. In termini ampi, il bagno di metallo da depositare per riduzione contiene (1) una fonte di ioni metallici (2) un agente riducente, quale ipofosfito o un amminoborano, (3) un acido o idrossido regolatore dei pH per determinare il pH richiesto, (4) un agente complessante per ioni metallici sufficiente a impedire la loro precipitazione in soluzione, (5) una quantità efficace di ioni cadmio per garantire il rivestimento estremamente liscio dell'invenzione. In generale, la concentrazione del cadmio varia approssimativamente tra 0,1 e 1 mg/1, essendo preferito un livello di concentrazione compreso approssimativamente tra 0,4-e 0,7 mg/1.

Si è accertato che il consumo del cadmio si verifica rapidamente nelle prime fasi della placcatura, vale a dire 10 minuti, e che inseguito il consumo rallenta notevolmente, non essendo importante la presenza del cadmio durante le fasi successive di placcatura. Una modalità operativa preferita prevede di iniziare la placcatura del substrato di alluminio zincato in un bagno di deposizione per riduzione contenente una quantità efficace di cadmio, circa 0,1-1 mg/1, e di non rifornire il cadmio sino a che non si debbano placcare nel bagno nuovi substrati zincati. Il bagno di placcatura mediante deposizione per riduzione contiene ioni metallici, agenti riducenti, agenti chelanti, etc., e questi componenti di solito vengono convenzionai mente riforniti misurando la concentrazione del componente e aggiungendone la quantità necessaria per mantenere il livello tra i voluti limiti operativi. Nuovi metodi di placcatura usano regolatori automatici e misurano continuamente e riforniscono i componenti del bagno. Si possono comunque adottare altri metodi, ad esemplo la misurazione manuale e il rifornimento a determinati intervalli, ad esempio ogni ora, etc.

In una realizzazione altamente preferita, si fa uso di bagni di placcatura multipli in cui un rivestimento sottile di nichelio viene fornito sulla superficie zincata da un bagno di deposizione per riduzione contenente ioni cadmio, proseguendo poi con la placcatura di un rivestimento finale più spesso, da un secondo bagno convenzionale di deposizione di metalli per riduzione. Questo procedimento preferito è analogo al procedimento descritto nel brevetto USA n. 4.567.066 rilasciato a P.B. Schultz e E.F. Yarkosky, essendo detto brevetto qui incorporato per riferimento.

Descrizione dei disegni

Le figure 1A e 2A sono microfotografie a 500X di substrati di alluminio placcati con nichelio depositato per riduzione, preparati per la placcatura grazie a un procedimento convenzionale di doppia zincatura.

Le figure 1B e 2B sono microfotografie a 500X di substrati di alluminio placcati con nichelio depositato per riduzione, preparati per la placcatura mediante il procedimento di doppia zincatura della presente invenzione.

La figura 3 è un grafico che mette in evidenza come la soluzione di acido nitrico per degalvanizzazione secondo l'invenzione (contenente ioni Fe ) rimuova da un substrato di alluminio zincato una quantità di zinco maggiore rispetto ad una soluzione convenzionale di acido nitrico allo zincato.

La figura 4 è un grafico che mostra come i substrati di alluminio preparati secondo l'invenzione abbiano sulla superficie da placcare una minor quantità di zinco (un rivestimento più sottile) rispetto ai substrati preparati servendosi di un convenzionale procedimento di doppia zincatura.

Le figure 5A, 5B e 5C sono microfotografie a 500X di substrati di alluminio placcati di nichelio depositato per riduzione, usando vari procedimenti di zincatura e placcatura.

Descrizione dettagliata dell'invenzione

Il metodo al doppio zincato per la preparazione dell'alluminio in previsione di una placcatura è ben noto nella tecnica, come evidenziato in precedenza. In generale, qualsiasi alluminio o lega di alluminio può essere trattato usando il metodo dell'invenzione e leghe esemplificative sono 5086, 5586 e CZ-46. L'alluminio può essere fucinato o colato.

Laddove il metodo specifico di doppia zincatura usato può variare in relazione alle leghe trattate e ai risultati previsti, tutti i metodi si servono di un'immersione in HNO3 per rimuovere la prima pellicola di zincato, ed è per l'appunto questa la fase cui si rivolge la presente invenzione. Un tipico procedimento adottato nell'industria è il seguente e si dovrebbe tenere conto del fatto che dopo ogni fase lavorativa in generale si utilizzano risciacqui con acqua.

La prima fase consiste normalmente nel pulire dal grasso e dall'olio la superficie dell'alluminio, usando opportunamente allo scopo uno sgrassante alcalino non corrosivo quale il EN-BOND (R) NS-35 venduto dalla Enthone, Incorporated, West Haven, Connecticut. L'ENBOND NS-35 è uno sgrassante debolmente alcalino non silicato usato entro un ambito di temperature all'incirca compreso tra 49 e 66°C per un periodo di tempo variabile da 1 a 5 minuti.

La corrosione dell'alluminio sgrassato può essere quindi realizzata servendosi di agenti di attacco quali ACTANE (R) E-10, ENBOND E-14 o ENBOND E-24, tutti venduti dalla Enthone. Questi materiali sono acidi o alcalini. L'agente di attacco acido è in generale preferito, soprattutto quando sono importanti le dimensioni della superficie, le tolleranze e l'integrità. Gli agenti di attacco sono in generale impiegati a temperature eleva te dell'ordine di 49-66°C, per 1-3 minuti.

Il decapaggio della lega può essere condotto usando una soluzione di HNO3 (ad esempio il 50% in volume), ovvero miscele di HNO3, e H S04 da sole o in combinazione con ACTANE 70 venduto dalla Enthone. L'ACTANE 70 è un fluoruro acido contenente bifluo ruro di ammonio. Una tipica soluzione di decapaggio contiene il 25% in volume di H S04, il 50% in volume di HNO3 e 1 libbra/ gallone (99 g/1) di ACTANE 70 in acqua.

E' a questo punto che si applica un rivestimento di zincato all'alluminio per immersione in un bagno allo zincato secondo quanto descritto in Saubestre, brevetto USA n. 3.216.835. Un bagno preferito grazie alla sua dimostrata efficacia è 1’ALUMON (R) EN venduto dalia Enthone. L'ALUMON EN contiene un idrossido di metallo alcalino, un sale di zinco (ad esempio ossido di zinco, solfato di zinco, etc.),un.agente chelante e opzionalmente agenti imbibenti anionici e additivi metallici. Un articolo di D.S.Lashmore dal titolo "Immersion Coatings on Aluminum", Plating and Surface Finishing, 67, pp. 36-42 (1980) descrive l'impiego di ferro (ad esempio, cioruro ferrico) nella soluzione di zincato per depositare il ferro insieme alio zinco e produrre un rivestimento di zincato più aderente che sia moito resistente e comparativamente insolubile in HNO3. L’ALUMON <( R ) >EN e altre soluzioni commerciali di zincato contengono ferro.

In generale, il procedimento al doppio zincato comporta l'immersione dei substrato di alluminio in un bagno diluito di zincato, quale 1'ALUMON (R) EN per un periodo di 20-50 secondi, con successivo risciacquo in acqua fredda, operazione di asportazione dello zinco in acido nitrico, ulteriore risciacquo in acqua fredda e immersione nel secondo zincato e relativo risciacquo. Come notato in Loch, brevetto USA n. 4.346.128, il procedimento migliorato di Loch prevede l'immersione del manufatto zincato in acido nitrico per un periodo compreso tra 1 e 3 minuti anziché i soliti 20-30 secondi usati per togliere il rivestimento di zincato. Questo procedimento è utile a formare un sottile rivestimento uniforme di ossido sul substrato che ha lo scopo di ridurre ulteriormente la velocità di deposizione dello zinco e assicurare così una migliore adesione dello zincato per il rivestimento di zincato finale ( secondo) .

In contrasto con il procedimento di Loch, l'uso di ioni del gruppo VIII, ad esemplo ioni ferrici, nel bagno di acido nitrico consegue risultati analoghi di riduzione della velocità di deposizione dello zinco garantendo al contempo un rivestimento di zincato che è molto aderente, uniforme e continuo e sul quale si può rivestire una placcatura estremamente liscia.

In riferimento al miglioramento dell'invenzione, la soluzione di acido nitrico usata per togliere il primo rivestimento di zincato è in generale una soluzione al 50% in volume con un ambito di concentrazioni in generale compreso tra circa 350 e 600 g/1, e preferibilmente tra circa 450 e 550 g/1. La soluzione migliorata contiene anche ioni del gruppo VIII, preferibilmente ioni ferrici, in quantità approssimativamente comprese tra 0,1 g/1 e 1 o 2 g/1, preferibilmente tra 0,3 g/1 e 0,8 g/1 e più preferibilmente tra 0,4 g/1 e 0,6 g/1. A livelli inferiori a circa 0,1 g/1 si ottengono effetti minimi, mentre a livelli superiori a circa 2 g/1, la topografia superficiale può risultare gravemente danneggiata.

La soluzione di acido nitrico può essere impiegata a qualsia si temperatura adatta, di solito a circa 20-25°C o a valori più elevati e preferibilmente ad una temperatura compresa tra 21 e 23°C. I tempi di immersione possono variare grossomodo tra 30 e 90 secondi e preferibilmente tra circa 40 e 60 secondi.

Esempi di ioni del gruppo Vili che possono essere usati includono ferro, nichelio e cobalto. Gli ioni ferrici sono particolarmente preferiti.

Gli esperti nel ramo comprenderanno che la concentrazione, la temperatura della soluzione e il tempo di immersione sono fattori tra loro collegati e che, in generale, quanto più sono alte la temperatura e la concentrazione tanto minore è il tempo di immersione necessario per conseguire l'effetto superficiale desiderato, risiedendo l'invenzione nell'impiego di ioni del gruppo VIII nel bagno per garantire le migliorate adesione e levigatezza della placcatura metallica.

Laddove altri metalli possono essere placcati sull'alluminio rivestito di zinco appositamente preparato, la seguente descrizione sarà specificamente indirizzata al nichelio per via della sua importanza commerciale.

Le composizioni di nichelatura per riduzione utili ad applicare i rivestimenti di nichelio sono ben note nella tecnica e in numerose pubblicazioni si descrivono procedimenti e composizioni di placcatura. Ad esempio, composizioni per depositare nichelio mediante riduzione sono descritte nei brevetti USA 2690401; 2690402, 2762723; 2935425; 2929742; e 3338726. Altre composizioni utili per depositare nichelio e sue leghe sono illustrate nella 35a edizione annuale del Metal Finish (Guidebook) per il 1967, Metal and plastics publications Ine., Westwood, N.3., pp. 483-486. Ognuna delle suddette pubblicazioni è qui inclusa per riferimento.

In generale, le soluzioni per il deposito di nichelio mediante riduzione comprendono almeno quattro componenti sciolti in un solvente, tipicamente acqua. Questi sono (1) una sorgente degli ioni nichelio, (2) un agente riducente quale un ipofosfito o un amminoborano, (3) un acido o idrossido regolatore di pH per garantire il pH richiesto, e (4) un agente complessante per ioni metallici sufficiente a impedire la loro precipitazione in soluzione. Nelle succitate pubblicazioni è descritto un gran numero di agenti complessanti idonei per soluzioni di nichelatura per riduzione. Gli esperti nel ramo comprenderanno che il nichelio, o altro metallo da applicare, è di solito in forma di lega con gli altri materiali presenti nel bagno. Cosi, se come agente riducente si fa uso di ipofosfito, il deposito conterrà nichelio e fosforo. Analogamente, se si fa uso di un amminoborano, il deposito conterrà nichelio e boro. L'impiego del termine nichelio include perciò gli altri elementi che di norma si depositano insieme ad esso.

Lo ione nichelio può essere fornito da qualsiasi sale solubile, ad esempio solfato di nichelio, cloruro di nichelio, acetato di nichelio e loro miscele. La concentrazione del nichelio in soluzione può variare ampiamente e si colloca all'incirca tra 0,1 e 100 g/1, preferibilmente tra 2 e 50 g/1, ad esempio tra 2 e 10 g/1.

L'agente riducente, in particolare per i dischi di memoria, è di solito lo ione ipofosfito alimentato al bagno per mezzo di qualsiasi sorgente idonea, come ad esempio ipofosfito di sodio, di potassio, di ammonio e di nichelio. Si possono opportunamente impiegare altri agenti riducenti, ad esempio amminoborani, boroidruri e idrazina. La concentrazione dell'agente riducente è in generale in eccesso rispetto alla quantità sufficiente per ridurre il nichelio nel bagno.

I bagni possono essere acidi, neutri o alcalini e il regolatore di pH acido o alcalino può essere scelto entro un'ampia gamma di materiali, quali ad esempio idrossido di ammonio, idrossido di sodio, acido cloridrico e simili. Il pH del bagno può variare da circa 2 a 12, essendo preferiti i bagni acidi. Un campo di pH compreso tra 4 e 5, ad esempio tra 4,3 e 4,6, è preferito per il bagno contenente cadmio usato per depositare il rivestimento sullo strato di zincato. Un valore compreso tra 4 e 5, ad esempio tra 4,3 e 4,6, viene altresì preferito per il bagno utilizzato per depositare lo strato finale di nichelio quando il bagno contenente cadmio è utilizzato per fornire soltanto un prerivestimento sottile.

L'agente complessante può essere scelto da un'ampia varietà di materiali, quali acido lattico, acido malico e quelli contenenti anioni come acetato, citrato, glicollato, pirofosfato e simili, essendo adatte loro miscele. I limiti relativi all'agente complessante, basati sull'anione, possono variare ampiamente, ad esempio tra circa 1 e 300 g/1, di preferenza tra circa 5 e 50 g/1.

I bagni per la deposizione di nichelio mediante riduzione possono contenere anche altri ingredienti noti nella tecnica, quali agenti tamponi, stabilizzanti di bagno, promotori di velocità, brillantanti, etc. Si possono usare stabilizzanti quali piombo, antimonio, mercurio, stagno e composti ossigenati come io iodato.

Un bagno adatto può essere ottenuto sciogliendo i componenti in acqua e regolando il pH ai valori desiderati.

Il pezzo di alluminio rivestito di zinco può essere placcato con il bagno di nichelio-cadmio per riduzione allo spessore finale desiderato. Di preferenza, il pezzo viene immerso nel bagno per placcare un sottile rivestimento di nichelio adeguato ad assicurare una base idonea per i depositi spessi estremamente lisci della nichelatura finale servendosi di un diverso bagno di nichelatura per riduzione. Gli spessori possono variare sino a circa 0,1 mil (2,54 x 10 mm) o piu, essendo preferiti i valori compresi tra 0,05 e 0,8 mil (12,7 x 10 - 203 x 10 mm), ad esempio tra 0,01 e 0,05 mil (25,4 x 10 - 127 x 10 mm). Un tempo di immersione compreso tra 15 secondi e 15 minuti in generale assicura il rivestimento desiderato, in relazione ai parametri del bagno. Si può adottare un ambito di temperatura approssimativamente compreso tra 25°C e il punto di ebollizione, ad esempio 100°C, essendo preferiti i valori compresi tra 30 e 95°C

circa.

La fase successiva nel procedimento preferito consiste nel completare la nichelatura allo spessore voluto e alle caratteristiche fisiche desiderate immergendo il pezzo rivestito di nichelio in un altro bagno di nichelatura per riduzione che sia mantenuto a valori di temperatura compresi approssimativamente tra 30 e 100°C, ad esempio al punto di ebollizione, di preferenza tra 80 e 95°C. Si può usare uno spessore sino a 5 mil (127 x 10 mm) o più, essendo utilizzato per la maggior parte delle applicazioni un campo compreso approssimativamente tra 0,1 e 2 mil (2,54-x l10 - 50,8 x 10 mm). Quando si fa uso di questo procedimento con bagno di prerivestimento, si preferisce non risciacquare il substrato prerivestito prima della sua immersione nel successivo (finale) bagno di placcatura.

Gli ioni cadmio possono essere forniti da qualsiasi fonte solubile di cadmio, ad esempio solfato di cadmio. E' importante controllare la concentrazione del cadmio per ottenere i rivestimenti estremamente lisci dell'invenzione e allo scopo si può opportunamente usare un livello efficace compreso approssimativamente tra 0,1 e 1 mg/1, di preferenza tra 0,3 e 0,8 mg/1 e ancor più preferibilmente tra 0,5 e 0,7 mg/1. Quantità dell'ordine di 2 o 3 mg/1 o più possono essere usate per certe applicazioni che non richiedano una superficie liscia come i dischi di memoria.

L'uso dei cadmio in bagni di nichelatura per riduzione è descritto nel brevetto USA n. 2.929.742. Viene qui illustrato che 11 cadmio influenza la sovratensione di idrogeno ed è considerato benefico per migliorare la brillantezza del deposito. Sono indicate quantità sino a 100 mg/1 di cloruro di cadmio.

Gli esperti nel ramo comprenderanno che la velocità di placcatura può essere influenzata da molti fattori, tra i quali (1) il pH della soluzione di placcatura, (2) la concentrazione dell'agente riducente, (3) la temperatura del bagno di placcatura, (4) la concentrazione del nichelio solubile, (5) il rapporto tra volume del bagno e area placcata, (6) la presenza di fluoruri solubili (promotori di velocità) e (7) la presenza di agenti imbibenti e/o agitazione, e che i suddetti parametri sono proposti soltanto come guida generale alla traduzione pratica della invenzione, resiedendo l'invenzione nell'impiego di un bagno di placcatura mediante riduzione contenente cadmio secondo quanto descritto in precedenza per dare un rivestimento liscio migliorato sul substrato di alluminio zincato.

La composizione e il procedimento della presente invenzione verranno ora illustrati più a fondo grazie ai seguenti esempi specifici che devono essere intesi come illustrativi e in alcun modo non limitativi, essendo tutte le parti e le percentuali espresse in peso e le temperature in gradi centigradi salvo diversa indicazione.

ESEMPIO I

Dischi di lega di alluminio CZ-46 furono zincati due volte e placcati con nichelio per riduzione avvalendosi del seguente procedimento (un risciacquo con acqua fredda dopo ognuna delle fasi):

(1) immergere in ENBOND NS-35 per 3 minuti a 60°C;

(2) immergere in ACTANE E-10 per 1 minuto a 60°C;

(3) immergere in HNO3 al 50% in volume per 1 minuto a temperatura ambiente;

(4) immergere in ALUMON EN per 35 secondi a temperatura ambiente; (5) immergere in HNO ai 50% in volume per 1 minuto a temperatura ambiente;

(6) immergere in ALUMON EN per 16 secondi a temperatura ambiente ;

(7) immergere in ENPLATE ADP-300 per 1 ora a 84-87°C (pH 4,5 - 0,1).

L 'ENPLATE ADP-300 è un bagno di nichelatura per riduzione a base acida (pH 4,.6) contenente, in g/1, solfato di nichelio esaidrato (26), ipofosfito di sodio (20), lattato di sodio (60%) (71), acido malico (11,8), idrossido di sodio (4,6), iodato di potassio (0,015), nitrato di piombo (0,0003) e un tensioattivo anionico (0,02).

La figura 1A presenta la superficie di nichelio risultante ricorrendo al suddetto procedimento convenzionale di doppia zincatura. Quando si adottò lo stesso procedimento, salvo l'aggiunta di ioni ferrici (ad esempio cloruro ferrico) al HNO3 nella fase (5) ad un livello di 0,5 g/1 Fe<+++>, si ottenne una superficie di nichelio decisamente più liscia come indicato dalla figura 1B.

ESEMPIO II

Si ripetè sostanzialmente il procedimento dell'esempio I su dischi in lega di alluminio 5586 come segue:

(1) immergere in ENBOND NS-35 per 5 minuti a 63°C;

(2) immergere in ACTANE E-10 per 2 minuti a 63°C;

(3) immergere in HNO3 al 50% in volume per 1 minuto temperatura ambiente;

(4) immergere in ALUMON EN per 45 secondi a temperatura ambiente;

(5) immergere in HNO ai 50% in volume per 30 secondi a temperatura ambiente;

(6) immergere in ALUMON EN per 15 secondi a temperatura ambiente;

(7) immergere in ENPLATE ADP-300 per 2 ore a 84-87°C (pH

4,5 - 0,1).

La figura 2A presenta la superficie di nichelio risultante dall'impiego del suddetto procedimento convenzionale di doppia zincatura. Quando si adottò lo stesso procedimento, salvo l'aggiunta di ioni ferrici al HNO3 nella fase (5) ad un livello di 0,5 g/l, si ottenne una superficie di nichelio decisamente più liscia come indicato dalla figura 2B.

ESEMPIO III

Si usò il procedimento dell'esempio I (fasi (1) - (4)) per preparare un certo numero di dischi in lega di alluminio zincata CZ-46 .

I dischi furono scelti a caso e un totale di 40 piedi quadrati (0,36 m<2>) furono tolti a temperatura ambiente per ogni bagno di HNO3 sperimentato. L'HNO3 di controllo era al 50% in volume e venne confrontato con l 'HNO3 dell'invenzione, al 50% in volume e contenente 0,50 g/l di ioni ferrici (in forma di cloruro ferrico).

La figura 3 mostra la quantità di rivestimento di zinco rimosso per piede quadrato di disco degalvanizzato; i risultati dimostrano chiaramente che l' HNO3 contenente ioni ferrici rimuove una quantità di rivestimento di zinco maggiore di una convenzionale soluzione di HNO3. Ciò è importante perché nella soluzione di placcatura si introduce meno zinco.

ESEMPIO IV

Questo esempio dimostra che meno zinco si deposita sul substrato da placcare quando si ricorra al metodo di doppia zincatura dell'invenzione rispetto al convenzionale procedimento di doppia zincatura .

Dischi in lega di alluminio CZ-46 furono trattati usando le fasi (1) - (4) del procedimento dell'esempio I. Un gruppo dei dischi venne scelto a caso a immerso in una soluzione convenzionale di HNO3 (50% in volume) per 1 minuto a temperatura ambiente. L'altro gruppo venne immerso in una soluzione di HNO3 al 50% in volume contenente 0,5 g/1 di ioni ferrici (in forma di cloruro ferrico) per la stessa durata e temperatura. I dischi furono poi immersi in un secondo bagno di zincato (come nella fase (6) dell'esempio I) per 10, 20, 30, 40, 50 o 60 secondi a temperatura ambiente. I dischi zincati furono quindi degalvanizzati in HNO3 al 50% in volume e la quantità di zinco depositata sul disco venne determinata mediante spettrofotometria di assorbimento atomico.

La figura 4 evidenzia che meno zinco si depositava sui dischi usando il metodo dell'invenzione piuttosto che il metodo convenzionale al doppio zincato. Ciò è importante perché vi è meno alterazione superficiale e di conseguenza si ottiene un rivestimento di zinco più sottile, ma più denso. Il ferro apparentemente agisce come inibitore, cosi da ritardare e quindi controllare la dissoluzione dell'alluminio ad opera dello zinco. Inoltre, i depositi più sottili di zinco non contamineranno con altrettanta rapidità il successivo bagno di nichelatura per riduzione.

ESEMPIO V

Dischi in lega di alluminio 5586 furono comparativamente placcati usando i procedimenti dell'esempio I a uno spessore di circa 0,40 mil (10,1 x 10 mm). Tutti i test furono effettuati nelle medesime condizioni di placcatura di 84°C, pH 4-,6, carico di lavoro pari a 0,31 piede<2>/gallone (6,2 x 10 m<2>/l), filtrazione continua, tempo di placcatura 2 ore. Il nichelio, il pH e ipofosfito di sodio vennero continuamente riforniti nell'arco delle due ore di placcatura usando un regolatore automatico.

La figura 5A rappresenta la superficie del nichelio risultante dall'impiego del suddetto procedimento convenzionale di zin catura e placcatura.

La figura 5B rappresenta la superficie del nichelio risultante dall'impiego del suddetto procedimento con l'eccezione dell'aggiunta di 0,5 g/1 di ioni ferrici (come cloruro ferrico) all'acido nitrico (fase (5)).

La figura 5C rappresenta la superficie del nichelio risultante dal suddetto procedimento con l'eccezione dell'aggiunta di 0,75 g/1 di cadmio ai bagno di nichelatura prima delia placcatura e dell'assenza di rifornimento durante le 2 ore di placcatura.

La figura 5D rappresenta la superficie del nichelio risultante dal suddetto procedimento con l'eccezione dell'aggiunta di 0,5 mg/1 di ioni ferrici (come cloruro ferrico) all'acido nitrico (fase (5)) e di 0,75 g/1 di cadmio al bagno di nichelatura e dell'assenza di rifornimento durante le 2 ore di placcatura.

Come si può chiaramente riscontrare dalle figure, il procedimento convenzionale dà luogo a una superficie ruvida caratterizzata da molti noduli. Le figure 5B e 5C evidenziano gli effetti vantaggiosi dell'impiego di ioni ferrici e cadmio, rispettivamente, e la figura 5D mostra la superficie estremamente liscia ottenuta usando il metodo preferito dell'invenzione.

Risulterà evidente che molti cambiamenti e modificazioni dei vari aspetti qui descritti possono essere apportati senza discostarsi dallo spirito e dalla portata dell'invenzione. E' perciò evidente che la descrizione fatta è a puro titolo illustrativo dell'invenzione e non in alcun modo limitativo dell'invenzione.

Claims

Rivendicazioni : 1. Metodo per depositare un rivestimento metallico liscio mediante riduzione su un substrato di alluminio, caratterizzato dal fatto che comprende: (a) l'applicazione di un rivestimento di zincato sull'alluminio servendosi di un procedimento di doppia zincatura in cui il bagno di acido nitrico usato per trattare il primo substrato rivestito di zincato comprende una quantità efficace di uno ione del gruppo VIII; e (b) la placcatura del substrato di alluminio zincato usando un bagno di placcatura di un metallo per riduzione contenente una quantità efficace di ioni cadmio.
2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dai fatto che lo ione del gruppo VIII è uno ione ferrico.
3. Metodo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che lo ione ferrico è in quantità compresa approssimativa mente tra 0,1 e 2 g/1.
4. Metodo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che il cadmio è in quantità compresa approssimativamente tra 0,1 e 1 mg/l.
5. Nel procedimento di doppia zincatura per la preparazione di alluminio e leghe di alluminio destinati alla placcatura, in cui l'alluminio dopo il pretrattamento viene zincato mediante immersione in bagno di zincatura, l'alluminio zincato è quindi immerso in un bagno di acido nitrico per rimuovere il rivestimento di zincato, con successiva Immersione in un bagno di zincatura per rivestire l'alluminio e placcatura dell'alluminio zincato, il miglioramento caratterizzato dal fatto che comprende l'impiego nel bagno di acido nitrico di una quantità efficace di uno ione del gruppo Vili.
6. Metodo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatfatto che lo ione del gruppo Vili è scelto nell'ambito comprendente ferro, cobalto e nichelio.
7. Metodo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che lo ione del gruppo VIII è uno ione ferrico.
8. Metodo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che lo ione ferrico è in quantità compresa approssimativamente tra 0,1 e 1 g/1.
9. Metodo per depositare un rivestimento metallico liscio mediante riduzione su un substrato di alluminio zincato, caratterizzato dal fatto che comprende il rivestimento di un primo strato sottile del metallo sul substrato servendosi di un bagno di placcatura per riduzione contenente cadmio, l'uso di un diverso bagno di placcatura per riduzione onde placcare il substrato con un secondo rivestimento metallico allo spessore desiderato, essendo lo spessore del secondo rivestimento metallico mag giore dello spessore del primo rivestimento metallico.
10. In un metodo per depositare un rivestimento metallico liscio per riduzione su un substrato di alluminio zincato, in cui il substrato zincato è immerso in un bagno di placcatura per riduzione onde placcare un rivestimento dello spessore desiderato e il bagno contiene ioni metallici e un agente riducente, essendo i componenti regolati entro i voluti limiti operativi grazie al rifornimento periodico, il miglioramento caratterizzato dal fatto che comprende l'utilizzazione di una quantità efficace di cadmio nel bagno all'inizio dell'operazione di placcatura e la assenza di rifornimento del cadmio al livello operativo desiderato sino a che l'operazione di placcatura è terminata e/o nuovi substrati di alluminio zincati non placcati sono immersi nel bagno per la placcatura.
11. Metodo secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che il cadmio è ad un livello compreso approssimativamente tra 0,1 e 1 mg/1.
12. Metodo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dai fatto che il substrato di alluminio zincato viene preparato con il metodo della rivendicazione 5.