DE102006020988A1

DE102006020988A1 - Edelmetallhaltige Nickelschicht

Info

Publication number: DE102006020988A1
Application number: DE102006020988A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dr. Sander; Wolfgang Ludt
Original assignee: Nanogate Coating Systems GmbH
Current assignee: Nanogate Ag 66287 Quierschied De
Priority date: 2006-05-04
Filing date: 2006-05-04
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2026-05-05
Also published as: WO2007128702A1; JP2009535511A; DE102006020988B4; US20090186240A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein chemisches Nickelband, enthaltend Edelmetallionen, ein Verfahren zur Herstellung einer chemischen Nickelschicht, enthaltend Edelmetall, und die so entstandene Nickelschicht sowie deren Verwendung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein chemisches Nickelbad enthaltend Edelmetallionen, ein Verfahren zu Herstellung einer chemisch Nickelschicht enthaltend Edelmetall, die so entstandene Nickelschicht sowie deren Verwendung.
Chemisch Nickel wird üblicherweise als Verschleiß- oder Korrosionsschutz in der Regel auf metallische Werkstoffe abgeschieden. Der Unterschied zum galvanisch Nickel liegt vor allem darin, dass zur Abscheidung kein elektrischer Strom verwendet wird. Dadurch erhält man beim chemischen Vernickeln konturentreue Beschichtungen, deren Schichtdicke bei einer Toleranz von ± 2 μm bis ± 3 μm typischerweise im Bereich von 8 μm bis 80 μm liegen kann. Jedoch muss ab 50 μm mit Spannungen in der Schicht gerechnet werden. Es ist sogar möglich, Kunststoffe wie beispielsweise Polyamid zu beschichten.
Chemisch Nickel-Phosphor-Schichten sind bekannt und in vielen industriellen Anwendungen zu finden: Automobil, Elektronik, Druckindustrie, chemischer Anlagenbau, Maschinenbau, Raumfahrt, Öl- und Gasindustrie. Hauptaufgabe dieser Schichten ist der Schutz des Substrats vor Korrosion und Verschleiß. Die chemische Nickelschicht kann kombiniert werden mit anderen Überzügen wie beispielsweise Chromüberzügen in der Druckindustrie oder Goldüberzügen als Finish in der Elektronik. Das chemische, außenstromlose Abscheideverfahren ist jedoch im Unterschied zum galvanischen, stromführenden Verfahren der Nickelabscheidung deutlich langsamer. Es werden meist 5 bis 15 μm in der Stunde abgeschieden. Für hohe Korrosionsschutzanforderungen sind üblicherweise Schichten von mindestens 25 bis 30 μm notwendig. Daraus resultieren relativ hohe Kosten in der Applikation solcher Schichten – zum einen durch den Rohstoff Nickel und zum anderen durch die langen Prozesszeiten zur Abscheidung.
Der Korrosionsschutz konnte bisher erhöht werden durch einen hohen Phosphor-Gehalt einer Nickel-Phosphor-Schicht als auch durch weitere Überzüge wie zum Beispiel aus Chrom oder Gold. Damit ist entsprechend aber mindestens ein weiterer Applikationsschritt notwendig.
US 2005/0035843 A1 beschreibt die galvanische Elektroplattierung von einer Nickel-Gold Legierung mit einem Nickelgehalt von bis zu 4 Gew.%.
J. Xu et al. (J. Appl. Phys. 79 (8), 15. April 1996, 3935–3945) beschreiben, dass Nickel und Silber bei hohen Nickelgehalten praktisch nicht miteinander mischbar sind. Lediglich durch die beschriebene spezielle Vermahlung konnte ein maximaler Gehalt von 6,6 Gew.% Silber in Nickel erreicht werden.
Darüberhinaus existiert die sogenannte "Immersion Gold/Nickel"-Technologie. Hier wird auf eine Nickel-Phophor-Schicht eine dünne Goldschicht mit einer Schichtdicke von typischwerweise bis zu 0,2 μm abgeschieden und anschließend eine Verschleißschutzschicht aufgetragen. Dieses Verfahren hat den entscheidenden Nachteil, dass mehrere Verfahrensschritte für die Beschichtung notwendig sind und bei Durchbrechung der Goldschicht durch Defekte die Nickelschicht korrodieren kann.
Aufgabe der vorliegenden Verfindung ist also die Bereitstellung einer chemisch Nickelschicht mit verbesserter Korrosionsbeständigkeit, die Bereitstellung eines Verfahrens mit günstigeren Prozessparametern und damit die Eröffnung neuer Anwendungsfelder und Vergrößerung des potentiellen Markts. Aufgabe ist es weiterhin, die bisherigen Probleme wie die aufgrund der recht langsamen chemisch Nickelabscheidung und der relativ großen Schichtstärke ungünstige Kostenposition des Verfahrens (etwa 10 μm Schichtdickenauftrag in 1 Stunde) durch eine dünnere Schicht im Vergleich zum Stand der Technik zu vermeiden und trotzdem eine chemisch Nickelschicht mit gleich guten oder verbesserten Eigenschaften bereitzustellen.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird in einer ersten Ausführungsform gelöst durch ein chemisches Nickelbad für die stromlose Abscheidung von Nickel, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es einen Edelmetallionengehalt in einem Bereich von 0,05 bis 5 g/l, einen Gehalt an Nickel in einem Bereich von 2 bis 20 g/l und einen Gehalt an Reduktionsmittel in einem Bereich von 10 bis 80 g/l aufweist.
Das erfindungsgemäße Nickelbad erlaubt die Abscheidung von dünneren Schichten im Vergleich zum Stand der Technik, damit man bei gleicher oder besserer Korrosionsbeständigkeit der Schicht die Zeit für die Abscheidung der Schicht reduzieren und damit das Verfahren kostengünstiger gestalten kann. Dies erlaubt eine flexiblere Anwendungsmöglichkeit des Verfahrens in industriellen Anwendungen, unter anderem auch bei Großserien durch die verkürzte spezifische Prozesszeit pro Beschichtungsgut. Das erfindungsgemäße Nickelbad ermöglicht also einen größeren Durchsatz pro Zeiteinheit.
Das erfindungsgemäße Bad besteht vorteilhafterweise im wesentlichen aus einem üblichen chemisch Nickel Elektrolyten, dem eine wässrige Lösung von beispielsweise Silbermethansulfonat zugesetzt ist. Alternativ oder zusätzlich dazu kann auch ein handelüblicher saurer Edelmetallelktrolyt eingesetzt werden. Erstmals kann mit dem erfindungsgemäßen Bad chemisch Nickel, Phosphor und Edelmetall wie beispielsweise Silber gleichzeitig abgeschieden werden. Durch geeignete Wahl des Gegenions zum Edelmetall (hier beispielsweise Silber) und der Elektrolytzusammensetzung wird eine gleichzeitige Abscheidung von Nickel und Silber möglich.
Wie bereits oben erwähnt, wurde bislang davon ausgegangen, dass Nickel und beispielsweise Silber bei hoher Nickelkonzentration nicht mischbar sind. Schichten aus diesen Materialien wurden bisher in zwei getrennten Schichten übereinander aufgebracht. Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass mit Hilfe des erfindungsgemäßen Bades die bislang im Wesentlichen als unmischbar angesehenen Materialien gemeinsam in einer Schicht abgeschieden werden können.
Die erfindungsgemäße Schicht ist darüber hinaus auch nicht empfindlich gegenüber Korrosion. Überraschenderweise haben sich keine Lokalelemente aus Nickel-Phosphor- und Edelmetall-Domänen, beispielsweise Silber-Domänen gebildet, die die Schicht empfindlich gegenüber Salzsprühnebelprüfung und Säuren machen würden, sondern man erhält bei Einsatz des erfindungsgemäßen Bades eine Schicht, bei der der Korrosionsschutz sogar höher ist als bei einer vergleichbar dicken edelmetallfreien Nickel-Phosphor-Schicht.
Vorteilhafterweise sind die Edelmetallionen solche der Metalle ausgewählt aus der Gruppe Silber, Gold, Platin, Palladium und/oder Rhodium. Insbesondere bei einem Nickelbad mit Silberionen wurde eine besonders hohe Korrosionsbeständigkeit beobachtet. Silber wirkt bekanntermaßen in feinstverteilter Form bakterizid, also schwach toxisch, was aufgrund der großen reaktiven Oberflächen auf die hinreichende Entstehung von löslichen Silberionen zurückgeführt wird.
Daher wirken die mit Hilfe der Erfindung beschichteten Oberflächen auch in diesem Sinne, so dass diese besonders für Meerwasserentsalzungsanlagen geeignet sind.
Das Nickelbad weist vorteilhafterweise einen Edelmetallionengehalt in einem Bereich von 0,1 bis 2 g/l, insbesondere in einem Bereich von 0,3 bis 0,7 g/l auf. Liegt der Gehalt an Edelmetallionen oberhalb dieses Bereiches, so kann es dazu kommen, dass das Bad nicht "startet", also nicht zur stromlosen Abscheidung von Nickel führt.
Die Edelmetallionen weisen als Gegenionen vorteilhafterweise schwache Säuren auf, da dadurch der pH-Wert des Bades nicht zu sauer wird und so das Bad den Beschichtungsprozess verlangsamt. Insbesondere sind die Gegenionen ausgewählt aus der Gruppe Sulfite, Sulfonate oder Phosphonate. Die Gegenionen können vorzugsweise Alkylgruppen oder Arylgruppen aufweisen, die wiederum vorteilhafterweise teilfluoriert sein können. Ganz besonders bevorzugt sind die Gegenionen Trifluormethansulfonat, Methansulfonat und/oder Toluolsulfonat. Durch die geeignete Auswahl der Gegenionen wird die Löslichkeit der Metallionen erhöht.
Der pH-Wert des erfindungsgemäßen Bades liegt vorteilhafterweise in einem Bereich von 4 bis 6, insbesondere in einem Bereich von 4,5 bis 5,1. Liegt der pH-Wert darunter, so nimmt die Abscheidungsgeschwindigkeit des Bades zu sehr ab. Liegt der pH-Wert darüber so kann sich unvorteilhaftes Edelmetallhydroxid bilden.
Die Nickelionen des erfindungsgemäßen Bades liegen vorteilhafterweise als Lösungen der Salze Nickelchlorid, Nickelsulfat und/oder Nickelacetat vor. Der Nickelgehalt liegt vorteilhafterweise in einem Bereich von 3 bis 10 g/l.
Das Reduktionsmittel ist bevorzugt ein Hypophosphit. Ganz besonders bevorzugt ist das Reduktionsmittel Natriumhypophosphit. Das Reduktionsmittel liegt vorteilhafterweise in einer Menge in einem Bereich von 32 bis 42 g/l im erfindungsgemäßen Bad vor.
Im erfindungsgemäßen Bad ist vorteilhafterweise auch mindestens ein Komplexbildner enthalten, der insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe Monocarbonsäuren, Dicarbonsäuren, Hydroxycarbonsäuren, Ammoniak und Alkanolamine. Der Komplexbildner liegt vorteilhafterweise in einer Menge in einem Bereich von 1 bis 15 g/l im erfindungsgemäßen Bad vor. Komplexbildner sind deshalb besonders vorteilhaft, da sie Nickelionen komplexieren und so zu hohe Konzentrationen an freien Nickelionen verhindern. Dadurch wird die Lösung stabilisiert und das Ausfallen beispielsweise von Nickelphosphit zurückgedrängt.
Im erfindungsgemäßen Bad ist vorteilhafterweise auch mindestens ein Beschleuniger enthalten, der insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe Anionen von Mono- und Dicarbonsäuren, Fluoride und/oder Boride. Der Beschleuniger liegt vorteilhafterweise in einer Menge in einem Bereich von 0,001 bis 1 g/l im erfindungsgemäßen Bad vor. Beschleuniger sind deshalb erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, da sie beispielsweise Hypophosphitionen aktivieren und so die Abscheidung beschleunigen.
In üblichen Nickelbädern ist auch mindestens ein Stabilisator enthalten, der insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe Blei-, Zinn-, Arsen-, Molybdän-, Cadmium-, Thallium-Ionen und/oder Thioharnstoff. Der Stabilisator liegt vorteilhafterweise in einer Menge in einem Bereich von 0,01 bis 250 mg/l im erfindungsgemäßen Bad vor. Stabilisatoren sind deshalb erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, da sie die Zersetzung der Lösung verhindern, indem sie katalytisch aktive Reaktionskeime maskieren.
Im erfindungsgemäßen Bad ist vorteilhafterweise auch mindestens ein pH-Wert Puffer enthalten, der insbesondere ein Natriumsalz eines Komplexbildners und/oder auch die dazugehörige entsprechende Säure ist. Der Puffer liegt vorteilhafterweise in einer Menge in einem Bereich von 0,5 bis 30 g/l im erfindungsgemäßen Bad vor. Puffer sind deshalb erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, da sie den pH-Wert über längere Betriebszeiten konstant halten können.
Im erfindungsgemäßen Bad ist vorteilhafterweise auch mindestens ein pH-Regulierer enthalten, der insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe Schwefelsäure, Salzsäure, Natriumhydroxid, Natriumcarbonat und/oder Ammoniak. Der pH-Regulierer liegt vorteilhafterweise in einer Menge in einem Bereich von 1 bis 30 g/l im erfindungsgemäßen Bad vor. pH-Regulierer sind deshalb erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, da sie den pH-Wert des erfindungsgemäßen Bades nachregulieren können.
Im erfindungsgemäßen Bad ist vorteilhafterweise auch mindestens ein Netzmittel enthalten, das insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe der ionogenen und/oder nicht-ionogenen Tenside. Das Netzmittel liegt vorteilhafterweise in einer Menge in einem Bereich von 0,001 bis 1 g/l im erfindungsgemäßen Bad vor. Netzmittel sind deshalb erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, da sie die Benetzbarkeit der zu vernickelnden Oberfläche mit dem Elektrolytbad erhöhen.
Vorteilhafterweise können in dem erfindungsgemäßen Nickelbad auch Partikel, insbesondere Polymerpartikeln dispergiert sein. Diese sind vorteilhafterweise aus Fluorpolymeren, ganz besonders bevorzugt aus Tetrafluorpolyethylen. Diese Teilchen können vorteilhafterweise in einem Bereich von 1 bis 30 g/l vorliegen. Die durchschnittliche Teilchengröße liegt vorteilhafterweise in einem Bereich von 0,01 bis 1 μm. Zur weiteren Funktionalisierung der daraus resultierenden Schicht können also in der erfindungsgemäß herzustellenden Schicht in Form einer Dispersion funktionelle Partikel eingebaut werden: beispielsweise PTFE zur Reibungsminimierung oder SiC oder andere Hartstoffe zur Erhöhung des Verschleißschutzes mit den oben genannten Anteilen und Teilchengrößen.
In einer weiteren Ausführungsform wird die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer chemisch Nickelschicht bei dem man ein erfindungsgemäßes Nickelbad einsetzt.
Das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren ist schneller als herkömmliche Verfahren, da durch das erfindungsgemäße Nickelbad nur dünnere Schichten im Vergleich zum Stand der Technik für vergleichbaren Korrosionsschutz notwendig sind. Darüber hinaus muss im Vergleich zur "Immersion Gold/Nickel"-Technologie nur ein einziger Verfahrensschritt für die Beschichtung durchgeführt werden.
Die zu beschichtetende Oberfläche des Substrats wird vorteilhafterweise je nach Bedarf aktiviert oder passiviert. Die Aktivierung kann vorteilhafterweise durch gängige am Markt kommerziell erhältliche Aktivatoren, im einfachsten Fall durch halbkonzentrierte Salzsäure geschehen. Dies gilt auch für die entsprechende Passivierung..
Die Prozessparameter wie pH-Wert und Temperatur können vorteilhafterweise an die oberen Grenzen der herkömmlichen Badführung angepasst werden. So stellt man beim erfindungsgemäßen Verfahren die Temperatur vorzugsweise auf mindestens 85°C, insbesondere mindestens 88°C ein. Die Temperatur beträgt vorteilhafterweise höchstens 95°C.
Das Verfahren wird vorteilhafterweise stromlos durchgeführt. Dadurch kann gerade bei besonders schwierigen Fertigungstoleranzen der Anomalieeffekt der Schichtdicke bei stromführenden Abscheidungsverfahren gerade an Kanten vermieden werden.
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird in einer weiteren Ausführungsform gelöst durch eine Nickelschicht auf einem Substrat, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Nickelschicht einen Edelmetallgehalt von 1 bis 80 Gew.% und einen Phosphorgehalt von 5 bis 20 Gew.% aufweist. Bislang war davon ausgegangen worden, dass bestimmte Edelmetalle wie beispielsweise Silber mit Nickel bei hohen Konzentrationen an Nickel nicht mischbar sind. Überraschend konnte also erfindungsgemäß eine edelmetallhaltige Nickelschicht bereitgestellt werden. Außerdem müsste nach bisheriger Auffassung in Gegenwart von Edelmetall das Nickel sehr leicht korrodieren. Überraschenderweise kommt es jedoch in den erfindungsgemäßen Schichten zu keiner Korrosion des Nickels.
Durch dieselbe Güte der erfindungsgemäßen Schicht in Bezug auf die Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu wesentlich dickeren herkömmlichen Nickel-Phosphor Schichten kann eine wesentlich bessere Fertigungstoleranz erzielt werden.
Vorteilhafterweise ist das Edelmetall in aufsteigender Bevorzugung zu mindestens 1, 4, 5, 7 oder 10 Gew.% und unabhängig davon zu höchstens 80, 40, 20 oder 12 Gew.% in der erfindungsgemäßen Nickelschicht enthalten. Dadurch ist die Nickelschicht noch inerter im Vergleich zur nicht bevorzugten Ausführungsform ausgestaltbar.
Der Phosphor-Gehalt der erfindungsgemäßen Nickelschicht liegt vorteilhafterweise in einem Bereich von 5 bis 17 Gew.%, und unabhängig davon der Nickel-Gehalt in einem Bereich von 55 bis 90 Gew.%, insbesondere in einem Bereich von 75 bis 90 Gew.%.
Gerade chemisch Nickelbeschichtungen mit dem erfindungsgemäßen Phosphorgehalt (Nickel-Phosphor-Legierung) können vor allem in funktionellen Bereichen verwendet werden. Über den in der Schicht abgeschiedenen Phosphor können die Schichteigenschaften gesteuert werden. Hierbei wird erfindungsgemäß unterschieden zwischen einem hohen (10 bis 14 Gew.%), mittleren (9 bis 12 Gew.%) und niedrigen (3 bis 7 Gew.%) Phosphorgehalt.
Der Korrosionsschutz der Schicht begründet sich vor allem auf einen hohen Phosphorgehalt und das Abscheiden einer porenfreien Schicht, die auch immer vom Grundwerkstoff und dessen Bearbeitung abhängig ist (beispielsweise polieren, schleifen, drehen, fräsen). Die Vorbearbeitung des Werkstoffes beeinflusst wiederum die Haftfestigkeit der Beschichtung.
Der Verschleißschutz steigt erfindungsgemäß mit abnehmenden Phosphorgehalt und kann vorteilhafterweise durch eine Wärmebehandlung der Schicht bei maximal 400°C und einer Stunde Haltezeit auf Werte von 800 bis 1100 HV angehoben werden.
Die Schichtdicke der erfindungsgemäßen Nickelschicht beträgt vorteilhafterweise höchstens 100 μm, insbesondere höchstens 15 μm, ganz besonders bevorzugt höchstens 2 μm und davon unabhängig mindestens 0,1 μm, insbesondere mindestens 1 μm. Trotz der bevorzugten geringen maximalen Schichtdicke kann mit der erfindungsgemäßen Schicht überraschenderweise eine erstaunliche Korrosionsschutzwirkung erzielt werden.
Das Verhältnis von Edelmetall zu Nickel in der Schicht ist vorteilhafterweise um den Faktor in einem Bereich von 0,5 bis 2 größer oder gleich als/wie das Verhältnis von Edelmetall zu Nickel im Bad, bezogen auf Stoffmengen.
Vorteilhafterweise können in der erfindungsgemäßen Nickelschicht auch Partikel, insbesondere Hartstoffpartikel oder Polymerpartikel vorhanden sein. Diese sind vorteilhafterweise aus Fluorpolymeren, ganz besonders bevorzugt aus Tetrafluorpolyethylen (PTFE). Diese Teilchen können vorteilhafterweise in einem Bereich von 1 bis 30 Gew.% vorliegen. Die durchschnittliche Teilchengröße liegt vorteilhafterweise in einem Bereich von 0,01 bis 1 μm.
Das Substrat ist vorteilhafterweise ein leitfähiges Substrat, insbesondere ein metallisches Substrat.
Die Korrosionsbeständigkeit der erfindungsgemäßen Schicht ist außerordentlich hoch. Beispielsweise lassen sich im Salzsprühnebeltest nach DIN 50021 Werte von über 1000 h erreichen auf beispielsweise Stahl (ST 37) bei einer Schichtstärke von 15 μm und 7% Ag-Gehalt. Die erfindungsgemäße Schicht reagiert bei Kontakt mit Schwefelsäure deutlich weniger und langsamer als eine Nickelschicht, da sich in Kontakt mit Schwefelsäure helle Flecken bilden.
Die Verschleißbeständigkeit der erfindungsgemäßen Schicht ist sehr gut.
In einer weiteren Ausführungsform wird die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe gelöst durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Nickelschicht für eine Anwendung, als Antifoulingschichten, Beschichtungen von Oberflächen in Kontakt mit Salzwasser, insbesondere Meerwasserentsalzungsanlagen, Gleitschichten, Korrosionsschutzschichten, gut lötbare Schichten für insbesondere Elektronikanwendungen, Antihaftschichten und/oder elektrisch gut leitbare Schichten.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung als Antifoulingschicht in Kombination mit einer Einlagerung von Fluorpolymeren in die Schicht, da dann sowohl durch die verminderte Haftung schon prinzipiell ein Algenbewuchs erschwert wird.
Verchromungen von Gegenständen sind weit verbreitet. Diese weisen häufig Risse auf, so dass das darunter liegende Substrat effektiv vor Korrosion geschützt werden muss. Dies ist besonders erforderlich in der Papierindustrie, insbesondere bei den dort verwendeten Druckwalzen. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Nickelschicht auf geeignetem Substrat ist es möglich, darauf aufgebrachte Chromschichten in ihren Eigenschaften zu verbessern, da die darunter liegenden Substrate vor Korrosion geschützt werden können.
Beispiele:
Ausführungsbeispiel 1:
2,5 l eines handelsüblichen Nickel-Phosphor-Elektrolyten (Enigma 1613 von Dr. M. Kampschulte GmbH & Co KG; empfohlener pH Wert zwischen 4,2 und 4,8; Nickelgehalt von etwa 5,5 g/l; Reduktorgehalt von etwa 40 g/l) wurden mit 0,1 l einer wässrigen 20 Gew.%igen Silbermethansulfonat-Lösung versetzt, umgewälzt und gerührt. Es wurden weitere 0,05 l der zur Hälfte eingekochten Silbermethansulfonat-Lösung zugegeben. Das Bad wurde dann auf etwa 89°C gebracht. Der pH-Wert wurde bei etwa 4,8-5,0 mit 0,5 molarer Schwefelsäure bzw. 10 Gew.%iger Ammoniaklösung eingestellt und die Abscheidung begann. Über die Einstellung der Temperatur konnte der Silbergehalt der erhaltenen Schicht gesteuert werden (höhere Temperatur = geringerer SilberGehalt). In etwa 45 min wurden so 10 μm auf einem vorher in üblicher Weise aktivierten Aluminiumsubstrat (1mm, AlMg1) abgeschieden. Es resultierte damit eine chemisch Nickel-Phosphor-Silber-Schicht mit einem Gehalt von etwa 7 Gew.% Silber, 81 Gew.% Nickel und etwa 12 Gew.% Phosphor.
Das beschichtete Aluminiumblech mit der erfindungsgemäßen 10 μm dicken Silber-Nickel-Phosphor-Schicht wurde 16h einer 0,5M Schwefelsäure ausgesetzt. Die Schicht zeigte keine Korrosion.
Vergleichsbeispiel
Ein beschichtetes Aluminiumblech analog dem Ausführungsbeispiel mit einer herkömmlichen 10 μm dicken Nickel-Phosphor-Schicht, die analog wie oben beschrieben, jedoch ohne Zusatz von Silbermethansulfonat aufgetragen wurde, wurde 16 h einer 0,5M Schwefelsäure ausgesetzt. Die Schicht wurde zerstört (Blasenbildung, Korrosion des Aluminiums).
Ausführungsbeispiel 2:
2,5 l eines handelsüblichen Nickel-Phosphor-Elektrolyten (Enigma 1613 von Dr. M. Kampschulte GmbH & Co KG; empfohlener pH-Wert zwischen 4,2 und 4,8; Nickelgehalt von etwa 5,5 g/l; Reduktorgehalt von etwa 40 g/l) wurden mit 0,1 l eines wässrigen sauren Goldelektrolyten versetzt (Auruna 526 von Omicore), umgewälzt und gerührt. Das Bad wurde dann auf etwa 89°C gebracht. Der pH-Wert wurde bei etwa 4,8-5,0 mit 0,5 molarer Schwefelsäure bzw. 10 Gew,% iger Ammoniaklösung eingestellt und die Abscheidung begann. Über die Einstellung der Temperatur konnte der Goldgehalt der erhaltenen Schicht gesteuert werden (höhere Temperatur = geringerer Gold-Gehalt). In etwa einer Stunde wurden so 10 μm auf einem vorher aktivierten Aluminiumsubstrat (1mm, AlMg1) abgeschieden. Es resultierte damit eine chemisch Nickel-Phosphor-Gold-Schicht, was an der deutlichen Farbänderung der Schicht nach Goldgelb zu sehen ist. Die Korrosionsbeständigkeit war sehr gut.
Anführungsbeispiel 3:
Zu einem Bad von 1,8 l gemäß Anführungsbeispiel 1 wurden bei 40°C eine Lösung bestehend aus 25,2 g PFA-Dispersion 0,2g FC 135 und 0,9g Emulan (OG 40, BASF) zugegeben. Die Lösung wurde auf ca. 88°C aufgewärmt und ein chemisch vorvernickeltes (5 μm dicke Schicht) Stahlblech eingetaucht. Nach ca. 45 min erhielt man eine Nickel Silber Phosphorschicht mit ca. 20% Fluorpolymer-Gehalt und ca. 7% Silber in der Schicht. Die Korrosionsbeständigkeit war sehr gut.

Claims

Chemisches Nickelbad für die stromlose Abscheidung von Nickel, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Edelmetallionengehalt in einem Bereich von 0,05 bis 5 g/l, einen Gehalt an Nickel in einem Bereich von 2 bis 20 g/l und einen Gehalt an Reduktionsmittel in einem Bereich von 10 bis 80 g/l aufweist.
Nickelbad gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Edelmetallionen Ionen der Metalle ausgewählt aus der Gruppe Silber, Gold, Platin, Palladium und/oder Rhodium sind.
Nickelbad gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Edelmetallionengehalt in einem Bereich von 0,1 bis 2 g/l, insbesondere in einem Bereich von 0,3 bis 0,7 g/l aufweist.
Nickelbad gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Edelmetallionen als Gegenionen schwache Säuren aufweisen, insbesondere die Gegenionen ausgewählt sind aus der Gruppe Sulfite, Sulfonate oder Phosphonate.
Nickelbad gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert in einem Bereich von 4 bis 6, insbesondere in einem Bereich von 4,5 bis 5,1 liegt.
Verfahren zur Herstellung einer chemisch Nickelschicht bei dem man ein Nickelbad gemäß Anspruch 1 einsetzt. 061171de, 04.05.2006
Nickelschicht auf einem Substrat, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Edelmetallgehalt von 1 bis 80 Gew.% und einen Phosphorgehalt von 5 bis 20 Gew.% aufweist.
Nickelschicht gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Edelmetall in einem Bereich von 1 bis 40 Gew.%, insbesondere 4 bis 20 Gew.% enthalten ist.
Nickelschicht gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Phosphor-Gehalt in einem Bereich von 5 bis 17 Gew.% liegt, und unabhängig davon der Nickel-Gehalt in einem Bereich von 55 bis 90 Gew.%, insbesondere in einem Bereich von 75 bis 90 Gew.% liegt.
Nickelschicht gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke höchstens 100 μm, insbesondere höchstens 2 μm beträgt und davon unabhängig mindestens 0,1 μm, insbesondere mindestens 1 μm beträgt.
Verwendung der Nickelschicht gemäß Anspruch 7 für eine Anwendung ausgewählt aus der Gruppe der Antifoulingschichten, Beschichtungen von Oberflächen in Kontakt mit Salzwasser, insbesondere Meerwasserentsalzungsanlagen, Gleitschichten, Korrosionsschutzschichten, gut lötbare Schichten für insbesondere Elektronikanwendungen, Antihaftschichten und/oder elektrisch gut leitbare Schichten.