DE19843738A1

DE19843738A1 - Beizlösung zur Aktivierung der Oberfläche von Titan und Titanlegierungen

Info

Publication number: DE19843738A1
Application number: DE1998143738
Authority: DE
Inventors: Torsten Gramsch; Peter Kutzschbach
Original assignee: Technische Universitaet Ilmenau
Current assignee: Technische Universitaet Ilmenau
Priority date: 1998-09-24
Filing date: 1998-09-24
Publication date: 2000-03-30

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beize und ein Verfahren anzugeben, mit dem Oberflächen von Metallen der 4., 5. und 6. Nebengruppe, vorzugsweise bei Abwesenheit von Flußsäure bei Temperaturen unterhalb von 100 DEG C für eine nachfolgende Metallbeschichtung aktiviert werden können. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vorbehandlung der Metalle in zwei Stufen erfolgt. Dabei werden spezielle Beizlösungen verwendet. Die Vorbehandlung erfolgt bei Temperaturen unterhalb 100 DEG C. DOLLAR A Die Erfindung betrifft neben anderen Metallen vor allem kleine und empfindliche Elemente bzw. Bauteile aus Titan oder Titanlegierungen mit Formgedächtnis-Charakter, die damit für eine weitere Behandlung, wie beispielsweise der galvanischen Beschichtung, vorbereitet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aktivieren der Oberfläche von Metallen der 4., 5. und 6. Nebengruppe, vorzugsweise von Titan und Titan legierungen, für die nachfolgende Beschichtung mit einem anderen Metall.

Sie beschreibt ein Verfahren zur Aktivierung der Oberfläche und die Zusam mensetzung einer Beizlösung und ein zweistufiges Verfahren zur Aktivie rung der Oberfläche von Metallen der 4., 5. und 6. Nebengruppe, wie z. B. Titan, Vanadium, Molybdän und deren Legierungen, speziell von Funktion selementen aus Nickel-Titan-Legierungen als Voraussetzung für eine nachfolgende Beschichtung, vorzugsweise der galvanischen Beschichtung.

Für die Verwendung von Titan und seinen Legierungen in der Mikrosystem technik sind Verbindungen zu anderen Funktionselementen nötig. Um die Titan- oder Titanlegierungsoberfläche mit anderen Metallen zu beschichten, muß sie vor dem Galvanisieren aktiviert werden. Dies sollte aber bei Mikro systemen, die teilweise aus Glas bestehen können, in einer flußsäurefreien Lösung geschehen. Hohe Temperaturen sind hierbei zu vermeiden.

In DE 31 33 189 A1 wird ein Verfahren beschrieben, mit dem bei niedrigen Temperaturen eine Aktivierung der Titanoberfläche mit einer Lösung aus Chromsäure, Flußsäure und Hexafluorkieselsäure erreicht wird. Mit einer solchen Aktivierung lassen sich Oberflächen von Titan oder Titanlegierun gen in Mikrosystemen, die auch Glasteile enthalten ohne Angriff des Glases nicht behandeln.

Ogura Kazumassa beschreibt in JP 08003785 A eine Methode zur Verbin dung von Titan mit einer Kupferschicht im Temperaturbereich von 450 bis 600°C. Der Vorgang läuft im Vakuum über Thermodiffussionprozesse ab.

Diese Verfahren sind bei Formgedächtniselementen und bei Mikrosystemen nicht anwendbar.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beize und ein Verfahren anzugeben, mit dem Oberflächen von Titan und Titanlegierungen ohne Anwesenheit von freier Flußsäure und bei Temperaturen unterhalb von 100°C aktiviert werden können, damit nachfolgend eine haftfeste, metalli sche Beschichtung der Oberfläche möglich wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vorbehandlung des Titans bzw. der Titanlegierung durch Beizen in zwei Stufen erfolgt. In der ersten Stufe wird die Titanoberfläche 2 bis 10 Minuten bei Raumtem peratur einer Vorbeize ausgesetzt. Diese Beize besteht aus:

300 bis 800 ml/l HCl (konz.)
200 bis 700 ml/l H₂O und
5 bis 70 g/l NaF.

Nach dem Vorbeizen wird sofort gespült und das Material in einer zweiten Stufe für 3 bis 15 Minuten in eine 80°C bis 95°C warmen Schwefelsäure beize getaucht. Diese besteht aus:

300 bis 900 ml/l H₂SO₄ (konz.)
100 bis 700 ml/l H₂O und
0,1 bis 10 g/l FeCl₂ oder CrO₃.

Nach dem Beizen schließt sich ein Spülprozeß an. Ohne zu trocknen kann dann das galvanische Beschichten der aktivierten Metalloberfläche erfolgen.

Die erfindungsgemäße Verwendung der Beizlösung gestattet es, die Oberflä che von Formgedächtniselmenten auf Titanbasis oder Titanlegierungen durch das Beschichten mit anderen Metallen so zu verändern, daß sie in Mikrosysteme integriert werden können. Die Funktionsfähigkeit der Formgedächtniselemente wird dadurch nicht nachteilig beeinflußt. Die Formgedächtniseigenschaften der Legierung bleiben nach der Aktivierung erhalten.

Vorteilhaft ist ferner, daß nachfolgend auf der aktivierten Titan- bzw. Titan legierungsoberfläche eine galvanische Abscheidung solcher Metalle wie Kupfer, Nickel, Zinn, Edelmetalle, Metalle der Platingruppe, Legierungen u. a. m., sowie eine nichtgalvanische Beschichtung haftfest aufgebracht werden kann.

Claims

1. Verfahren zum Aktivieren der Oberfläche von Metallen der 4., 5. und 6. Nebengruppe, vorzugsweise von Titan und Titanlegierungen, für die nachfolgende Beschichtung mit einem anderen Metall, dadurch gekenn zeichnet, daß die Aktivierung durch ein zweistufiges Beizen in flußsäure freien Lösungen der folgenden Zusammensetzung erfolgt:
Vorbeize Hauptbeize 300 bis 800 ml/l HCl (konz.) 300 bis 900 ml/l H₂SO₄ (konz.) 200 bis 700 ml/l H₂O und 100 bis 700 ml/l H₂O und 5 bis 70 g/l NaF 0,1 bis 10 g/l FeCl₂ oder CrO₃

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

1. das Vorbeizen 2 bis 10 Minuten bei Raumtemperatur erfolgt,
2. anschließend sofort gespült wird, danach das Hauptbeizen 3 bis 15 Minuten bei einer Temperatur von 80°C bis 95°C erfolgt,
3. danach ein nochmaliges Spülen vor der Beschichtung erfolgt.