JPH1018055A - プラスチック表面のメッキによる金属化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラスチック表面のメッキによる金属化方法 【構成】 金属化されるべきプラスチック表面を外部電
流を適用せずに金属の導体層で金属化し、上記無外部電
流的金属化後に、スルファメート−ニッケル−電解液か
ら半光沢ニッケル層を電解析出させ、それに続いてプラ
スチック表面のさらに電解的および／または非電解的被
覆、特に電解的光沢金属被覆を施す。この方法は、電解
による最終被覆の前の、銅中間層の電解析出が省略され
るという手段の下に実施される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属化されるべきプラ
スチック表面を外部電流を適用せずに金属の導体層で金
属化し、そしてそれに続いて電気分解により金属化する
ことによって、プラスチック表面をメッキにより金属化
する方法に関する。メッキにより金属化されたプラスチ
ックは、装飾的目的で、とりわけ保健衛生の領域におい
てあるいは自動車製造の際に使用される。しかしなが
ら、金属化プラスチックは、電磁的遮蔽の目的で電子部
品を被覆する場合にも使用される。メッキによる金属化
のためには、多くのプラスチックが適している。装飾的
金属化においては、特にアクリロニトリル- ブタジエン
- スチレン（ＡＢＳ）またはアクリロニトリル- ブタジ
エン- スチレン- ポリカーボネート混合物（ＡＢＳ- Ｐ
Ｃブレンド）が使用される。

【０００２】上記の方法においては、金属化されるべき
プラスチック表面は、無外部電流金属化の前に概ね予備
浄化され、次いで表面の粗面化のために酸洗いされ、次
いで貴金属を用いて活性化される。その場合、酸洗い
は、好ましくは、プラスチック表面を粗面化するため
に、クロム硫酸またはアルカリ性過マンガン酸塩溶液を
用いるエッチングを意味する。表面の貴金属による活性
化は、好ましくはパラジウムを用いて、例えばイオン性
またはコロイド性パラジウム溶液を用いて行われる。個
々の工程の間に、例えば酸洗いと貴金属による活性化の
間に、洗滌工程を設置し得ることはもちろんである。ク
ロム硫酸または過マンガン酸塩のような強酸化剤を用い
る酸洗い後に、酸化剤を除去するための還元解毒を行っ
てもよい。しかしながら、貴金属による活性化を阻害す
る酸化剤は、また高エネルギー流体流によっても除去さ
れうる。好ましくは、貴金属による活性化の前に、希塩
酸中の予備洗滌が行われる。

【０００３】

【従来の技術】最初に挙げた方式の公知方法においては
〔「プラスチックメッキ法」、メッキ技術用ＬＰＷ- ポ
ケットブック、第１巻処理技術第１３版１９８８年第４
４３〜４４９頁（"Kunststoffgalvanisierung", LPW-Ta
schenbuch fuer Galvanotechnik, Band 1, Verfahrenst
echnik, 13. Aufgabe 1988, S. 443-449) 参照〕、金属
導体層としてのニッケル層の無外部電流施工に続いて、
まず予備強化のためにもう一つのニッケル層が電気分解
的に析出される。その後で、光沢銅の硫酸浴からの銅層
が予備強化ニッケル層の上に直接に電解的に施される
か、または予めピロリン酸塩浴中で予備銅メッキされ
る。銅は、電解的に少なくとも２０μｍの層厚で、好ま
しくは３０μｍの層厚で施される。それに続いて、銅層
の上に更に他の金属層が電解的に析出される。その際、
層の構成は、それぞれの使用目的に応じて調整され、そ
して例えば、光沢ニッケル、光沢クロム、黒クロム、ス
ズその他の電解析出を包含する。好ましくは、光沢ニッ
ケルおよびクロムの電解析出が行われる。記載された銅
中間層は、公知の手段においては著しい重要性を有す
る。この銅の層は、本質的に、プラスチックおよび金属
の異なった膨張係数によって生ずる応力を吸収してお
り、従って金属化されたプラスチックの部材の表面にお
けるひび割れが避けられるということに実質的に寄与し
ている。この場合、電解的に施された銅層の層の厚さな
らびに銅層の物理的性質、特に最小内部応力および高い
延性は、決定的な役割を演ずる。この銅層は、公知の方
法に従って金属化されたプラスチック表面は、そのまま
でＤＩＮ５３４９６による温度変化試験に耐えられると
いうことに本質的に寄与している。金属化されたプラス
チック表面におけるひび割れは、この温度変化試験によ
っては認められない。それにもかかわらず、上記の公知
の方法は、操作の費用に関してそして特に処分技術上の
手段(Entsorgungsmassnahmen) に関して、改善する必要
があることが立証されている。特に、一方において比較
的多量の洗滌水を必要とし、そして他方において廃水の
処理により費用がかかるという悩みがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】それに対して、本発明
の解決すべき技術的課題は、費用が低廉である点におい
て卓越しており、そして環境保護に関して簡単でしかも
問題のない加工および処分手段を可能にするような、本
明細書の冒頭に挙げた方式の方法を提供することにあっ
た。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の技術的課題を解決
するために、本発明は、無外部電流的金属化の後にスル
フアメート- ニッケル- 電解液から半光沢ニッケル層を
電解により析出させ、そしてそれに続いてプラスチック
表面の電解による最終被覆(Abschlussbeschichtung) 、
特に電解による光沢金属被覆を施し、それによって電解
による最終被覆の前の、銅中間層の電解析出を不要にす
るという手段を提供する。

【０００６】

【作用】本発明は、冒頭に記載された公知の方法におい
ては不可避的に必要とされる銅中間層を省略することが
でき、そして本発明の方法に従って直接に金属導体層上
に施される半光沢ニッケル層によって置き換えられうる
という知見に基づいている。その限りにおいて、公知の
２段階法──すなわち電解的ニッケル予備補強および続
いての銅中間層の電解的析出──の代りに、単に半光沢
ニッケル層の１段階による電解析出のみを、電解による
最終被覆が施される前に実施するだけでよい。従って、
本発明による方法は、公知の方法に比較して必要な費用
が著しく僅少であるという点において卓越している。そ
れにも拘らず、本発明による方法に従ってプラスチック
表面上に施された被覆は、機械的ならびに熱的応力に関
してすべての要求事項を充足する。驚くべきことには、
本発明によって施された半光沢ニッケル層は、プラスチ
ックおよび金属の異なった膨張係数によって生ずるすべ
ての応力を吸収しうる。本発明による方法に従って被覆
されたプラスチック表面は、そのままＤＩＮ５３４９６
による温度変化試験の条件を充足し、従って金属表面に
おけるひび割れは認められない。技術水準に照らして、
不可避的に必要とされていた銅中間層が本発明によって
僅少な費用で施される半光沢ニッケル層によって置き換
えられうるということは、当業者にとって驚くべきこと
である。スルフアメート- ニッケル- 電解液からの半光
沢ニッケルの電解析出のためにはより低い電流密度にお
いても、温度変化に対して安定でありしかもひずみのな
いニッケル被覆が得られうるということは、特に強調さ
れるべきことである。

【０００７】本発明の好ましい実施態様によれば、半光
沢ニッケル層は、ほぼ２０μｍの層厚で施される。１０
μｍないし５０μｍの層厚を考慮することも本発明の範
囲に属する。市販の組成を有するスルフアメート- ニッ
ケル- 電解液が好ましく使用される。その際、スルフア
メートは、短鎖有機スルホン酸の対応する塩によって全
部または一部置き換えることもできる。スルフアメート
- ニッケル- 電解液がレベリング添加剤を含有する場合
も有利である。更に、本発明においては、半光沢ニッケ
ル層を第１の段階においては通常の電流密度を用いて層
の厚さの大部分まで施し、そして続いて第２の段階にお
いてより低い電流密度を用いて所望の層厚に達するまで
施すことが推奨される。その際、両方の段階において同
一の電解液を用いて操作しても、また異なったスルフア
メート- ニッケル- 電解液を用いて操作してもよい。ス
ルフアメート- ニッケル- 電解液が活性炭フィルター上
に導くことによって洗浄されそして妨害になる不純物が
除去される場合には、長期に亘る電解液可使期間が期待
される。本発明の好ましい実施態様によれば、電解によ
る最終被覆として光沢ニッケル被覆が施され、好ましく
は、電解最終被覆として光沢ニッケル化されそしてクロ
ーム化される。そのほか、微孔を避ける目的で、減圧お
よび／または電解操作温度より高められた温度を用いる
ことによって電解液を脱ガス処理にかけることが推奨さ
れ、上記脱ガス処理は、好ましくは核形成剤および／ま
たは超音波によって支持される。

【０００８】

【効果】本発明による方式および手段によって金属化さ
れたプラスチック部材は、特に自動車工業において使用
するのに特に適しており、そして自動車のための外部部
材として使用した場合に腐食防止におけるすべての要求
事項を満足せしめる。このことは、微孔性クロムを生じ
せしめるための、クロムメッキと組合せた二重ニッケル
層、半光沢ニッケル層および光沢ニッケル層を有する外
部部材にも妥当する。本発明に従って銅の代りに半光沢
ニッケル層を使用することによって、半光沢ニッケル層
は、二重ニッケル層系における貴重なニッケルの機能を
担う。

【０００９】本発明による方法は、まず銅中間層を半光
沢ニッケル層によって置き換えることによって、メッキ
処理の際の多量の洗滌水を節約することができそして洗
滌装置の数を減ずることができるという利点を示す。そ
れに応じて、処理すべき廃水もまたより少量に減少す
る。このことは、特に、無外部電流金属化に関連してニ
ッケル導体層が施される実施態様および／または電解に
よる最終被覆において電解的光沢コーティングが施され
るという実施態様において特に妥当する。銅中間層が省
略されることによって、本質的にニッケルを含有する廃
水ないしはニッケルを含有するスライムのみが生じそし
てそれらは比較的僅少な費用で処理ないし浄化されうる
ということが達成される。その他の点では、リサイクル
処理の点では、銅を含まず実質的にニッケルを含有する
金属層が金属化されたプラスチック部材から分離されそ
して直接に溶融に導くことができる。

【００１０】

【実施例】以下に３つの実施例によって本発明を更に詳
細に説明する。 実施例１：アクリロニトリル- ブタジエン- スチレン
（ＡＢＳ）よりなるプラスチック部材の表面をまず本明
細書の冒頭において記載された公知の方法に従って予備
洗浄し、表面の粗面化のために酸洗いにかけ、そして次
にパラジウムを用いて活性化した。次に、ニッケル- 導
体層を無外部電流的に施した。その直後に、３０分の時
間および５Ａ／ｄｍ² の電流密度において電解的光沢ニ
ッケル被覆を施した。この光沢ニッケルメッキされたプ
ラスチック部材は、好ましい装飾的外観を呈していた。
ＤＩＮ５３４９６による温度変化試験の応力段階３に、
＋８０℃ないし−４０℃の温度範囲において、上記のプ
ラスチック部材を試験した。それによれば、すべてのプ
ラスチック部材は、ひび割れを示した。 実施例２：まず最初実施例１と同様に操作したが、ただ
しその際、外部電流を適用せずにニッケル導体層で金属
化を行った後に、公知方法により２０μｍの層厚を有す
る半光沢ニッケル層を電解によって施した。電解液は、
硫酸ニッケルとしてのＮｉ ^{2 +} ７５ｇ／ｌ、塩化ニッケ
ル５〜１０ｇ／ｌ、ホウ酸４０ｇ／ｌおよび市販のレベ
リング剤０．３ｇ／ｌを含有していた。約５５℃におい
て４〜４．５のｐＨ値で５Ａ／ｄｍ² の電流密度を用い
て操作を行った。その後で、１０μｍの層厚を有する電
解による光沢ニッケル被覆を施した。前記の温度変化試
験は、実施例１に匹敵する結果をもたらした。すべての
プラスチック部材は、ひび割れを示した。

【００１１】実施例３：最初は、実施例１と同様に操作
した。外部電流を適用せずにニッケル導体層で金属化を
行った後に、市販の組成を有するスルフアメート- ニッ
ケル- 電解液から半光沢ニッケル層を電解により析出さ
せた。電解液は、スルフアミン酸ニッケルとしてのＮｉ
^{2 +} １１０ｇ／ｌ、塩化ニッケル５〜１０ｇ／ｌ、ホウ
酸４０ｇ／ｌおよび湿潤剤（ドデシルアルコールとの酸
性硫酸エステルのナトリウム塩）０．５ｇ／ｌを含有し
ていた。操作条件：ｐＨ４〜４．５；４５℃；５Ａ／ｄ
ｍ ² 。半光沢ニッケル層の層厚は、２０μｍであった。
それによれば、電解による光沢ニッケル被覆は、高均一
質のニッケル浴中で実施された。ＤＩＮ５３４９６によ
る、応力段階３における温度変化試験を実施したとこ
ろ、これらの本発明による方法によって処理されたプラ
スチック部材は、ひび割れを全く示さなかった。同様な
結果は、特に、半光沢ニッケル層の電解析出のための低
い電流密度範囲においても得られた。このようにして本
発明による方法に従って金属化されたプラスチック部材
は、公知の方法に従って銅中間層を用いて製造されたプ
ラスチック部材に比較して、その温度特性に関して、よ
り有利な性質を示した。しかも公知の方法に比較して、
すでに記載したような利点が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シユテフアン・レスマイスター ドイツ連邦共和国、41466 ノイッス、ル ピネンストラーセ、１

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属化されるべきプラスチック表面を外
   部電流を適用することなく金属の導体層で金属化し、そ
   してそれに続いて電解により金属化することによって、
   プラスチック表面をメッキにより金属化する方法におい
   て、上記無外部電流的金属化の後に、スルフアメート-
   ニッケル- 電解液から半光沢ニッケル層を電解的に析出
   させ、そしてそれに続いてプラスチック表面に電解最終
   被覆、特に電解光沢金属被覆を施し、それによって上記
   電解最終被覆の前の銅中間層の電解析出を省略せしめる
   ようにすることを特徴とする、上記プラスチック表面の
   メッキによる金属化方法。
2. 【請求項２】 半光沢ニッケル層の厚さを１０μｍない
   し５０μｍ、好ましくは２０μｍとする請求項１に記載
   の方法。
3. 【請求項３】 スルフアメート- ニッケル- 電解液を、
   スルフアメートが少なくとも部分的に短鎖有機スルホン
   酸の対応する塩によって置き換えられているという組成
   にすることを特徴とする、請求項１または２に記載の方
   法。
4. 【請求項４】 スルフアメート- ニッケル- 電解液がレ
   ベリング添加剤を含有することを特徴とする請求項１〜
   ３のうちのいずれか一つに記載の方法。
5. 【請求項５】 半光沢ニッケル層を、第１段階において
   標準の電流密度を用いて層の厚さの大部分までもたら
   し、そして次の第２段階において減少された電流密度を
   用いて所望の層の厚さとすることを特徴とする請求項１
   〜４のうちのいずれか一つに記載の方法。
6. 【請求項６】 両方の段階において種々のスルフアメー
   ト- ニッケル- 電解液を用いて処理することを特徴とす
   る請求項５に記載の方法。
7. 【請求項７】 スルフアメート- ニッケル- 電解液を活
   性炭フィルター上に連続的に導くことによって浄化する
   ことを特徴とする、請求項１〜６のうちのいずれか一つ
   に記載の方法。
8. 【請求項８】 更に金属および／または非金属の層を施
   すことを特徴とする請求項１〜７のうちのいずれか一つ
   に記載の方法。
9. 【請求項９】 電解液を減圧および／または電解操作温
   度以上に高められた温度を用いることによって脱ガス処
   理にかけることを特徴とする請求項１〜８のうちのいず
   れか一つに記載の方法。
10. 【請求項１０】 脱ガス処理を核形成剤および／または
    超音波によって補助することを特徴とする請求項９に記
    載の方法。