DE1182015B

DE1182015B - Verfahren zur chemischen Vernickelung von nichtmetallischen Gegenstaenden

Info

Publication number: DE1182015B
Application number: DEG12430A
Authority: DE
Inventors: Abraham Krieg; William J Crehan; Gregoire Gutzeit
Original assignee: GEN AM TRANSPORT; General American Transportation Corp
Current assignee: GEN AM TRANSPORT; General American Transportation Corp
Priority date: 1953-08-11
Filing date: 1953-08-11
Publication date: 1964-11-19

Description

Verfahren zur chemischen Vernickelung von nichtmetallischen Gegenständen In den deutschen Patentschriften 1077 940 und 1145 889 ist ein Verfahren zur chemischen Vernickelung von Gegenständen mit »katalytischer« Oberfläche beschrieben. Dieses Verfahren besteht im wesentlichen in der Behandlung der Gegenstände in einem Nickel- und Hypophosphitionen enthaltenden Bad. Das Wort »katalytisch« besagt in diesem Zusammenhang, daß das Material, aus dem wenigstens die Oberfläche des Gegenstandes besteht, die Eigenschaft besitzt, die Oxydoreduktionsreaktion zwischen den Nickelionen und den Hypophosphitionen, durch die die Abscheidung des Nickels auf der katalytischen Oberfläche bewirkt wird, zu katalysieren.
In der ersten der genannten Patentschriften werden bestimmte physikalisch-chemische Bedingungen erwähnt, denen das Bad genügen muß, damit eine richtige Abscheidung gewährleistet wird.
Danach muß das Bad vor allem bestimmte Mengen der Reaktionsteilnehmer aufweisen, d. h.
das Mengenverhältnis von Ni++ : H2P02- muß zwischen 0,25 und 1,60 liegen; die absolute H2P02--Konzentration muß 0,15 bis 1,20 Mol/Liter betragen; der pH-Wert muß zwischen 4,3 und 6,8 gehalten werden durch die Anwesenheit eines Puffers und durch während des Reaktionsverlaufs erfolgende Alkalizugabe.
Außerdem muß das Bad, um wirksam zu sein und über längere Zeiträume verwendbar zu bleiben, sogenannte Aktivierungsmittel enthalten, die aus gesättigten, aliphatischen Dicarbonsäuren mit 3 bis 6 C-Atomen, wie Bernsteinsäure, bestehen.
Schließlich muß die Reaktion bei einer Temperatur zwischen 95 und 99 ° C stattfinden.
In der zweiten der genannten Patentschriften ist die kontinuierliche Anwendungsweise dieses Verfahrens dargestellt.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, das die Anwendung der vorstehenden Verfahrensweise bei nichtkatalytischen Oberflächen, insbesondere bei Kunststoffen, gestattet.
Es ist bereits bekannt, eine metallische Abscheidung auf die nichtmetallische Oberfläche eines Gegenstandes dadurch aufzubringen, daß man den Gegenstand zur Aktivierung der Oberfläche mit einer Palladiumsalzlösung behandelt und anschließend den so aktivierten Gegenstand in das Metallisierungsbad taucht.
Es zeigte sich jedoch, daß bei Anwendung dieses Verfahrens bei der Vernickelung das an der Oberflache anhaftende Palladiumsalz rasch in das Vernickelungsbad diffundiert und die schnelle Zersetzung des Bades sowie die Bildung eines schwarzen Niederschlags aus kolloidalem Nickel hervorruft, wodurch die weitere Vernickelung unmöglich wird. Dieser Nachteil wird auch dadurch nicht ausgeschaltet, daß man die Oberfläche des nichtmetallischen Gegenstandes zunächst mit einem Reduktionsmittel, wie Zinnchlorid, behandelt, dann spült und anschließend den Gegenstand mit Metallsalz behandelt. Die Metallsalzlösung wird in die Vernickelungslösung eingeschleppt und fördert deren Zersetzung.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Vermeidung dieses Nachteils und sichert die Anbringung metallischer Palladiumkerne auf der nichtmetallischen Oberfläche, an denen die Vernickelungsreaktion eingeleitet wird, die nach dieser Einleitung wie bei einer gewöhnlichen katalytischen Oberfläche weiter fortschreitet.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist also ein Verfahren zum chemischen Vernickeln eines nichtmetallischen Gegenstandes mittels eines Nickel- und Hypophosphitionen enthaltenden Bades mit üblicher Zusammensetzung und vorheriger Aktivierung der zu behandelnden Oberflächen durch Tauchen des Gegenstandes in eine Palladiumsalzlösung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Gegenstand vor dem chemischen Vernickeln gereinigt, aufgerauht, dann in eine wäßrige Palladiumsalzlösung und danach in eine ein Reduktionsmittel enthaltende Lösung eingetaucht wird. Erst dann wird der Gegenstand nach den Verfahren der genannten älteren Patente vernickelt. Folgende Einzelheiten des Verfahrens sind noch zu erwähnen: Der Ausdruck »nichtmetallische Stoffe« bezeichnet nicht nur Kunststoffe, sondern auch Gummi, Glas, Holz, keramische Stoffe, Quarz u. dgl.
Zum Aufrauhen kann die nichtmetallische Oberfläche nach dem Reinigen und Beizen auf übliche Weise durch Abreiben mit Sand, Bürsten, Aufreiben, Schmirgeln usw. zwecks Entfernung aller Politurflächen behandelt werden.
Die Palladiumchloridlösung besitzt vorzugsweise eine Konzentration von, 35 mg je Liter.
Die Reduktion des Palladiumsalzes zu metallischem Palladium in Form von Keimen kann mit jedem geeigneten Reduktionsmittel durchgeführt werden. Die Verwendung von Hypophosphit selbst als Reduktionsmittel, z. B. in einer bis 0,225molaren Lösung, hat sich als vorteilhaft erwiesen. Es kann jedoch auch Hydrochinon, Hydrazin usw. angewendet werden. Es ist zu beachten, daß die Oberfläche nach der Reduktion keinen kontinuierlichen Überzug aus Palladiumkeimen trägt, sondern nur eine gewisse Anzahl von Keimen aufweist, die zur Einleitung der katalytischen Vernickelung genügen; sobald die Reaktion eingeleitet ist, verteilt sich das Nickel um die Kerne herum und bedeckt schließlich die ganze Oberfläche des Gegenstandes. Der Beginn der Vernickelung erfolgt zweckmäßigerweise unter Bedingungen, die von denen der gewöhnlichen chemischen Vernickelung etwas abweichen. Tatsächlich spielt die Oberfläche, solange sie nicht gleichmäßig vernickelt ist, nicht ganz die Rolle des Katalysators, im Gegensatz zu den Vorgängen bei einer »katalytischen« Oberfläche. Deshalb ist es zweckmäßig, den Beginn des Verfahrens, d. h. den Austausch der Metalle Pd und Ni und dann die Bildung eines kontinuierlichen Nickelüberzuges unter verschiedenen Bedingungen durchzuführen. Es wurde festgestellt, daß bei der Einleitung des Verfahrens die Verwendung eines Bades, bei dem das Verhältnis von Ni++ : HZPO_,- nahe der unteren Grenze des in Patent 1077 940 angegebenen Bereiches, d. h. in der Nähe von 0,25 liegt, vorteilhaft ist. Es wurde festgestellt, daß in diesem Falle der Beginn der Vernickelung tatsächlich innerhalb kürzerer Zeit erfolgt. In der Praxis kann diese Einleitung nach weniger als 10 Minuten erfolgen. Auch kann bei Temperaturen gearbeitet werden, die unter denen eines gewöhnlichen Nickelbades liegen, um die Bildung von Fehlstellen im Nickelüberzug zu vermeiden. Die Einleitung der Vernickelung muß jedenfalls mit möglichst beständigen Bädern erfolgen.
Nach der Einleitung erfolgt die Reaktion dann auf übliche Weise.

Die folgende Tabelle veranschaulicht nochmals das vorstehend Gesagte:

Ni++-(H2P02)-- Vorvernickelung Vernickelungs-' Aussehen der Probe Schwarzer Niederschlag

Verhältnis PI-I-Anfangswert zeit nach beendeter

Minuten Minuten (Überzug) Vernickelung

0,179 5,01 4 50 sehr gut ziemliche Menge

0,268 5,00 4 50 sehr gut Spiegel

0,357 5,01 4 50 gut Spiegel

0,433 5,01 4 50 ziemlich gut ziemliche Menge

0,670 5,00 11 50 ziemlich gut ziemliche Menge

1,340 4,90 39 110 ziemlich gut ziemliche Menge

In allen obigen Versuchen bestanden die Proben aus Bakelit und besaßen ein Verhältnis von Volumen zu Oberfläche von 2,5; die absolute H2P0--Konzentration betrug 0,224 Mol je Liter und der AnfangspH-Wert 4;85 (Puffer 0,120 Mol Natriumacetat je Liter).

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum chemischen Vernickeln eines nichtmetallischen Gegenstandes mittels eines Nickel- und Hypophosphitionen enthaltenden Bades mit üblicher Zusammensetzung und vorheriger Aktivierung der zu behandelnden Oberflächen durch Tauchen des Gegenstandes in eine Palladiumsalzlösung, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand vor dem chemischen Vernickeln gereinigt, aufgerauht, dann in eine wäßrige PalladiumsaMösung und danach in eine ein Reduktionsmittel enthaltende Lösung eingetaucht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Palladiumchloridlösung einer Konzentration von 35 mg/1 verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionslösung eine wäßrige Hypophosphitlösung verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Hypophosphitlösung einer Konzentration von 0,225 Mol je Liter verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand nach dem Aktivieren zunächst in einem verdünnten Vernickelungsbad, bei dem das Verhältnis der Mol-Konzentrationen von Ni++ zu H.P02- nahe bei 0,25 liegt, vernickelt und nach der Bildung einer kontinuierlichen Nickelschicht in einem üblichen Vernickelungsbad weiterbehandelt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1031632; USA.-Patentschriften Nr. 1472 244, 2 430 581.