DE1002584B - Verfahren zur Verbesserung der Haftfestigkeit von metallischen UEberzuegen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Verbesserung der Haftfestigkeit von metallischen Überzügen Es liegt oft die Aufgabe vor, metallische Überzüge auf den verschiedensten Unterlagen in dünner und zusammenhängender Schicht aufzubringen. Die elektrolytischen Verfahren sind dazu durchaus nicht in allen. Fällen anwendbar, insbesondere verbietet sich ihre Anwendung dann, wenn der metallische Überzug auf einer nichtleitenden Unterlage, z. B. einem Kunststoff, aufgebracht werden soll. Aber auch das Überziehen von Metallen mit anderen Metallen auf elektrolytischem Wege macht häufig recht bedeutende Schwierigkeiten. Die mit der Elektrolyse verbundenen Schwierigkeiten lassen sich zwar durch Aufdampfen oder kathodische Zerstäubung umgehen, aber die auf diese Weise erzeugten Schichten besitzen oft keine genügende Haftfestigkeit.
• Man hat bisher versucht, die Haftfestigkeit durch besonders gute Reinigung der Unterlage zu erhöhen, beispielsweise wurde durch Glimmentladung eine Reinigung der Oberfläche erzielt. Auch durch eine Temperaturbehandlung, insbesondere Tempern, läßt sich eine größere Haftfestigkeit erreichen, da auf diese Weise eine Diffusionslegierung zwischen dem aufgebrachten Metall und der Unterlage gebildet wird. Diese Maßnahme hat jedoch den Nachteil, daß sich die Diffusionslegierungen häufig auch in der Oberfläche der aufgebrachten Metallschicht fortsetzen und dort störende Änderungen der physikalischen Eigenschaften der aufgebrachten Metallschicht bewirken. So kann beispielsweise bei aufgedampften Spiegeln durch Bildung einer Diffusionslegierung das Reflexionsvermögen unerwünscht herabgesetzt werden.
• Erfindungsgemäß läßt sich eine außerordentliche Verbesserung der Haftfestigkeit von durch Aufdampfen oder kathodische Zerstäubung erzeugten metallischen Überzügen dadurch erzielen, daß auf die Unterlage zuerst eine Schicht aufgebracht wird, welche Silizium und Sauerstoff in annähernd stöchiometrischen Verhältnissen enthält. Auf diese Schicht wird so dann erst der metallische Überzug aufgebracht. Das Aufdampfen dieser Zwischenschicht wird zweckmäßig im Vakuum oder unter Schutzgas vorgenommen. Die Silizium und Sauerstoff enthaltende Schicht kann in einfacher Weise durch thermische Verdampfung eines Gemenges, das Silizium-Sauerstoff-Verbindungen und Reduktionsmittel enthält, gebildet werden. Dabei kann als Reduktionsmittel Silizium selbst Verwendung finden. Dadurch ergibt sich für die praktische Durchführung die Möglichkeit, die gewünschte, Silizium und Sauerstoff in stöchiometrischen Verhältnissen enthaltende ; Zwischenschicht durch thermisches Verdampfen eines Gemenges von Silizium und Siliziumdioxyd, z. B. Quarzsand, zu erhalten. An Stelle von Siliziumdioxyd können auch Silizium und andere Metalloxyde in Form einsinnigen Gemenges zur thermischen Verdampfung herangezogen werden. Auch in diesem Falle bildet sich die gewünschte Zwischenschicht, die Silizium und Sauerstoff in stöohiometrischen Verhältnissen enthält.
• Die Wirkung dieser Zwischenschicht scheint darauf zu beruhen, daß sie infolge ihres ungesättigten Charakters chemisch außerordentlich aktiv ist. Versuchsergebnisse lassen den S.chluß zu, daß die Zwischenschicht mit dem auf Metalloberflächen stets vorhandenen außerordentlich dünnem Oxydhäutchen in der Weise reagiert, daß sie den Sauerstoff an sich bindet. Die außerordentlich hohe Haftfestigkeit dieser Zwischenschicht läßt sich durch eine teilweise Eindri.ngung in das Gitter der metallischen Unterlage erklären. Aus der chemischen Reaktionsfähigkeit dieser Zwischenschicht erklärt sich auch ihre hohe Haftfestigkeit :auf Unterlagen aus Kunststoffen. Die Mehrzahl dieser Kunststoffe besteht aus chemisch. nicht völlig gesättigten Verbindungen, so. daß eine Reaktion zwischen ihnen und der aufgebrachten Zwischenschicht und dadurch eine gegenseitige Verkettung möglich erscheint. Insbesondere wurde dies an Polymerisaten auf der Basis der Methacrylsäureester festgestellt, in welchen noch gewisse monomere Bestandteile vorhanden sind, die ihrerseits mit der Silizium und Sauerstoff in stöchiometrischen Verhältnissen enthaltenden Schicht reagieren und dadurch eine Verwachsung und eine außerordentlich erhöhte Haftfestigkeit herbeizuführen im Stande sind.
• Bevor der metallische Überzug auf der Zwischenschicht aufgebracht wird, kann diese durch eine oxydierende Behandlung völlig abgesättigt werden. Zur Oxydation kann der Sauerstoff der Luft, gegebenenfalls bei erhöhter Temperatur, herangezogen werden. Seine Wirkung kann durch einen Ozongehalt der Luft oder durch gleichzeitige Verwendung photochemisch wirksamer Strahlung, vorzugsweise Ultraviolettstrahlung, unterstützt werden. An Stelle von Luft können auch andere oxydierende Gase oder Dämpfe Anwendung finden. Die oxydierende Behandlung kann ebenso in oxydierenden Lösungen, z. B. stark oxydierender Säure, wie Salpetersäure, gegebenenfalls bei erhöhter Temperatur durchgeführt werden. Auch die elektrolytische Oxydation ist anwendbar, wobei vorzugsweise in saurer Lösung, z. B. Schwefel.säureläsung, gearbeitet wird.
• Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich festhaftende Überzüge von Metallen auf metallischen und nichtmetallischen Unterlagen erhalten, insbesondere kann Aluminium auf Kupfer und Kupferlegierungen, aber auch auf Eisenlegierungen, z. B. Stahl, in einfacher Weise aufgebracht werden. Auch die unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzielbaren metallischen Überzüge auf Kunststoffen oder Glas haften gut auf ihrer Unterlage, ohne daß es eines besonderen Reinigungsverfahrens bedarf. Insbesondere gibt das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit, auf billigen metallischen und vor allem auch nichtmetallischen Stoffen, wie z. B. Kunststoffen, haftfeste Oberflächenspiegel herzustellen. Als reflektierender metallischer Überzug wird dabei Aluminium verwendet.

Claims (14)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Verbesserung der Haftfestigkeit von durch Aufdampfen oder katholische Zerstäubung erzeugten. metallischen Überzügen auf festen Unterlagen, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Unterlage zuerst eine Schicht aufgebracht wird, welche Silizium und Sauerstoff in annähernd stöchiometrischen Verhältnissen enthält und daß auf diese der metallische Überzug aufgebracht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Silizium und Sauerstoff in stöchiometrischen Verhältnissen bestehende Schicht durch Aufdampfen im Vakuum oder unter Schutzgas. hergestellt wird.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Silizium und Sauerstoff enthaltende Schicht durch thermische Verdampfung eines Gemenges, das Silizium-Sauerstoff-Verbindungen und Reduktionsmittel enthält, gebildet wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionsmittel Silizium verwendet wird.
5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemenge von Silizium und Siliziumdioxyd verwendet wird.
6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemenge verwendet wird, das Silizium und Metalloxyd, aber keine Silizium-Sauerstoff-Verbindungen enthält.
7. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Silizium und Sauerstoff in stöchiometrischen Mengen enthaltende Schicht vor dem Aufbringen des metallischen Überzuges einer oxydierenden Behandlung unterworfen wird. B.
8. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von metallischen Überzügen auf metallischen Unterlagen.
9. 9. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 8 zur Herstellung von Überzügen aus Aluminium auf Kupfer und Kupferlegierungen.
10. 10. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 8 zur Herstellung von Überzügen aus Aluminium auf Eisenlegierungen, insbesondere auf Stahl.
11. 11. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Herstellung von metallischen Überzügen auf Kunststoffen oder Glas.
12. 12. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 11 zur Herstellung von Überzügen auf Acrylsäurepolymerisaten.
13. 13. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von Oberflächenspiegeln.
14. 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß Aluminium als metallischer Überzug aufgebracht wird.