DE1282409B - Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumueberzuges - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C23c

Deutsche Kl.: 48 b-3/04

Nummer: 1282409

Aktenzeichen: P 12 82 409.8-45 (E 24245)

Anmeldetag: 28. Januar 1963

Auslegetag: 7. November 1968

Die Erfindung geht von dem Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumüberzuges auf einer erhitzten Unterlage durch thermische Zersetzung einer in einem organischen Lösungsmittel gelösten, kohlenstoffhaltigen Aluminiumverbindung aus und lehrt eine Ausführungsform derselben, mit der hochwertige Überzüge in einfacher Weise hergestellt werden können.

Metallüberzüge durch thermische Zersetzung einer kohlenstoffhaltigen Verbindung des betreffenden Metalls herzustellen, ist seit langem bekannt und wird hauptsächlich unter Verwendung von Metallcarbonylen durchgeführt, die mit der erhitzten Unterlage meist in gasförmigem und gegebenenfalls auch in gelöstem Zustand in Berührung gebracht werden. Diese Metallverbindungen sind aber infolge ihrer Giftigkeit ¹S unzweckmäßig.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1122171 ist ein Verfahren zum Herstellen elektrischer Kondensatoren in Form eines Isolationsmaterials mit darauf haftenden, dünnen Aluminiumbelägen bekanntgewor- *° den, bei dem als thermisch zersetzliche Verbindung Aluminiumdiisobutylhydrid verwendet wird, das schon bei niedrigen und für die Papierunterlage unschädlichen Temperaturen zerfällt. Auch bei diesem bekannten Verfahren wird das Hydrid hauptsächlich *5 in gasförmigem und erwähnterweise auch in gelöstem Zustand mit der Unterlage in Berührung gebracht.

Auf dem Gebiet der Gasplattierung metallischer Unterlagen war Aluminiumdiisobutylhydrid als Metallzubringer schon früher bekannt, wurde aber in dieser Beziehung abfällig beurteilt (s. den vom USA.-Handelsministerium herausgegebenen Bericht»WADC Technical Report 59/88«, S. 18 und 19), der auch noch andere für die Metallplattierung benutzbare Organometallverbindungen aufzählt.

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß sich zur Schaffung hochwertiger Aluminiumüberzüge die Niedrigalkylaminkomplexverbindungen des Aluminiums besonders gut als Metallieferant eignen.

Die Erfindung besteht demgemäß aus einem Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumüberzuges auf einer erhitzten Unterlage durch thermische Zersetzung einer in einem organischen Lösungsmittel gelösten, kohlenstoffhaltigen Aluminiumverbindung, dessen Kennzeichen darin besteht, daß die Unterlage auf 300 bis 400° C erhitzt und zum Überziehen eine Lösung eines höchstens 6 Kohlenstoffatome enthaltenden Alkylaminkomplexes von Aluminiumhydrid in einem neutralen Lösungsmittel verwendet wird.

Solche Aluminiumkomplexverbindungen sind insbesondere der Trimethylamin-, Bistrimethylamin- und Triisobutylkomplex des Aluminiumhydrids.

Verfahren zur Herstellung eines
Aluminiumüberzuges

Anmelder:

Ethyl Corporation,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. phil. G. Henkel

und Dr. rer. nat. W. D. Henkel, Patentanwälte,

8000 München 90, Eduard-Schmid-Str. 2

Als Erfinder benannt:

Thomas Patrick Whalex, Glenview, JlL;

Vello Norman,

Chapel Hill, N. C. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 9. Februar 1962
(172 113)

Das Lösungsmittel muß zumindest der Aluminiumverbindung gegenüber sich neutral verhalten, sollte sich aber auch mit dem Überzug und dem Unterlagenmaterial vertragen. Gewünschtenfalls kann man auch Lösungsmittel verwenden, deren thermische Zersetzungsprodukte in den Aluminiumüberzug eintreten und ihm gewünschte Eigenschaften verleihen. In dieser Weise verwendbare Lösungsmittel sind z. B. die aliphatischen, cycloaliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffe und ein- und mehrwertige Äther. Geeignet sind auch Fluorkohlenwasserstoffe, Silikonöle, Alkohole und Ketone. Der Siedepunkt des Lösungsmittels sollte über dem der darin gelösten Aluminiumverbindung liegen.

Zwecks Abkürzung der Überzugsbildungszeit verwendet man möglichst konzentrierte Lösungen, während man zur Schaffung sich langsamer bildender und dadurch bestimmt strukturierter Niederschläge mit niedriger Konzentration arbeitet. Die bevorzugten Konzentrationsbereiche liegen zwischen 1 bis 7 Gewichtsteilen Verbindung auf 10 Gewichtsteile Lösungsmittel.

Das Unterlagenmaterial muß natürlich so hoch erhitzbar sein, daß es bei Tauch- oder sonstiger Berührung mit der Aluminiumverbindung deren Zerset-

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zung bewirkt. Als Unterlagen kommen vor allem Metalle, aber auch wärmefestes Glas, Glasgespinst, keramische und feuerfeste Materialien und Graphit in Betracht. Die Unterlage wird entweder in vorerhitztem Zustand oder unter ständiger Wärmezufuhr, bei Hohlkörpern beispielsweise mittels eingesetzter elektrischer Widerstandsheizung, mit der Aluminiumkomplexlösung in Berührung gebracht. Induktive Vorerhitzung besitzt den Vorteil, daß die Oberfläche der Unterlage unbeeinflußt bleibt. Zweckmäßigerweise werden die Unterlagen einer reinigenden Vorbehandlung bekannter Art, wie Säurebeize, Sandbestrahlung, Entfettung u. dgl., unterworfen.

Bei der Überzugsherstellung kann mit Normal-, Über- oder Unterdruck im Bereich von z. B. etwa 5 atü bis 200 Torr und zweckmäßigerweise in Schutzgasatmosphäre gearbeitet werden, wenn die vorerhitzte Unterlage nur zum Teil in die Lösung eingetaucht wird. Man kann natürlich auch die nicht zu überziehenden Oberflächenabschnitte vorher mit einer Deckschicht versehen.

Die nachstehenden Beispiele, in denen sich Teile- und Prozentangaben auf Gewicht beziehen, dienen zur näheren Erfindungserläuterung.

Beispiel 1

Ein Ventilschaft aus rostfreiem Stahl wurde auf 300° C erhitzt und dann 5 Sekunden lang in eine Lölung von 1 Teil Trimethylaminkomplex von Aluminiumhydrid in 10 Teilen Toluol eingetaucht. Dabei wurde gleichzeitig ein Stickstoffstrom dauernd auf die Lösungsoberfläche gerichtet, um an der Grenzzone zwischen Schaft und Lösung eine unerwünschte Legierungsbildung auf der Schaftoberfläche zu verhindern. Der danach wieder aus der Lösung herausgehobene Schaftteil wies einen ausgezeichnet haftenden, saflnweißen Aluminiumüberzug auf.

Beispiel 2

Eine Anzahl handelsüblicher Stahlniete wurde auf 330° C erhitzt und dann so lange in eine ständig auf 30° C gehaltene Lösung aus gleichen Teilen Trimethylaminkomplex von Aluminiumhydrid und Toluol eingetaucht, bis die Gasentwicklung aufgehört hatte und somit die Überzugsbildung abgeschlossen war. Die so behandelten Niete wiesen einen ausgezeichneten, gleichförmigen Aluminiumüberzug von etwa 3,5 μΐη durchschnittlicher Dicke auf.

Beispiel 3

Eine Anzahl Sechskantmuttern mit üblichem Finish wurden zunächst in einem Ofen auf 400° C erhitzt und dann in eine ständig auf 28° gehaltene, gesättigte Lösung des Trimethylaminkomplexes von Aluminiumhydrid in Toluol eingetaucht. Es entstand so ein ausgezeichnet haftender, etwa 2,7 μΐη dicker Aluminiumüberzug selbst auf allen Gewindeflächen.

An Stelle des vorstehend beschriebenen, bevorzugten Tauchauftrages kann man sich auch der Spritztechnik bedienen. Die fertig überzogene Unterlage wird durch Abspülen von Resten der Überzugsverbindung befreit und gegebenenfalls, z. B. zwecks Erzielung eines völlig reinen Überzuges, in Schutzgasatmosphäre getrocknet.

Normalerweise reichen Überzüge von 0,25 bis 1,25 μΐη aus, die man innerhalb sehr kurzer Zeit, d.h. z.B. in 5Sekunden bis 20Minuten, erzielen kann. Dickere Überzüge bis z.B. 25μπι Dicke benötigen entsprechend längere Berührungszeiten bis zu einer Stunde.

Claims (1)

1. Patentansprach:

   Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumüberzuges auf einer erhitzten Unterlage durch thermische Zersetzung einer in einem organischen Lösungsmittel gelösten, kohlenstoffhaltigen AIuminiumverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterlage auf 300 bis 400° C erhitzt und zum Überziehen eine Lösung eines höchstens 6 Kohlenstoffatome enthaltenden Alkylaminkomplexes von Aluminiumhydrid in einem neutralen Lösungsmittel verwendet wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1122171; schweizerische Patentschrift Nr. 185 682.

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