DE102022108533A1

DE102022108533A1 - Verfahren zur Herstellung einer chemisch NiP-Elektrolytdispersion mit einzulagernden Feststoffpartikeln

Info

Publication number: DE102022108533A1
Application number: DE102022108533.3A
Authority: DE
Inventors: Lutz Mahringer; Bernd Diebold
Original assignee: CSB Chemische Spezialbeschichtungen GmbH
Current assignee: CSB Chemische Spezialbeschichtungen GmbH
Priority date: 2022-04-08
Filing date: 2022-04-08
Publication date: 2023-10-12

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer chemisch NiP-Elektrolytdispersion mit chemisch einzulagernden Feststoffpartikeln. Die Erfindung betrifft weiter eine chemisch NiP-Elektrolytdispersion mit chemisch eingelagerten Feststoffpartikeln und ihre Verwendung zur Herstellung einer chemisch NiP-Schicht. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer chemisch NiP-Schicht auf deinem Substrat, die chemische NiP-Schicht sowie ein Substrat, das auf wenigstens einem Teil seiner Oberfläche mit der erfindungsgemäßen chemisch NiP-Schicht versehen sind, sowie dessen Verwendung.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer chemisch NiP-Elektrolytdispersion mit chemisch einzulagernden Feststoffpartikeln. Die Erfindung betrifft weiter eine chemisch NiP-Elektrolytdispersion mit chemisch eingelagerten Feststoffpartikeln und ihre Verwendung zur Herstellung einer chemisch NiP-Schicht. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer chemisch NiP-Schicht auf deinem Substrat, die chemische NiP-Schicht sowie ein Substrat, das auf wenigstens einem Teil seiner Oberfläche mit der erfindungsgemäßen chemisch NiP-Schicht versehen sind, sowie dessen Verwendung.
Ohne die Erfindung hierauf zu beschränken, betrifft die vorliegende Erfindung vorteilhafterweise chemisch NiP-Schichten, die durch außenstromlose, also chemische, Abscheidung aus Dispersionen erzeugt werden können.
Galvanisch oder chemisch auf technischen Bauteilen abgeschiedene Schichten, insbesondere ein oder mehrere Metalle enthaltende Schichten, werden auf Werkstoffen verschiedener Art, beispielsweise, aber nicht beschränkend, auf metallischen Werkstoffen, Keramik, Kunststoffen usw., beispielsweise mit dem Ziel abgeschieden, einen Schutz des Basis-Werkstoffs gegen Verschleiß oder Korrosion zu erwirken oder die Werkstoff-Außenfläche besser für eine Aufbringung weiterer Schichten zu konditionieren oder dem Werkstoff des Bauteils ein gewünschtes Aussehen zu verleihen.
Chemisch Nickel wird üblicherweise als Verschleiß- oder Korrosionsschutz in der Regel auf metallische Werkstoffe abgeschieden. Der Unterschied zum galvanisch abgeschiedenen Nickel liegt vor allem darin, dass zur Abscheidung kein elektrischer Strom verwendet wird. Aufgrund der außenstromlosen Abscheidung ist es möglich, auch elektrisch nicht leitfähige Körper, z. B. aus Kusntstoffen wie beispielsweise Polyamid, zu beschichten.
Eine einheitliche Oberflächenbeschaffenheit des mit einer Schutzschicht zu versehdenen Bauteils vorausgesetzt, erhält man über die gesamte, mit dem die Schicht bildenden Komponenten enthaltenden Medium in Kontakt kommende Fläche des Bauteils eine konturentreue Beschichtung mit definierter Schichtdicke, die bei einer Toleranz von ± 2 µm bis ± 3 µm typischerweise im Bereich von 8 µm bis 80 µm liegen kann. Die Oberfläche wird zur Verbesserung der Haftung der Schutzschicht vor der Beschichtung vorteilhafterweise in an sich bekannter Weise vorbehandelt, beispeilsweise gereinigt, entfettet und/oder gestrahlt, und aktiviert.
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.
Stand der Technik
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.
Die DE 10 2007 002 111 A1 offenbart die Einlagerung von Kohlenstoffpartikeln, insbesondere Graphitpartikeln, in metallische Schichten zur Erhöhung der Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit.
Die DE 10 2006 020 988 A1 offenbart ein chemisches Nickelbad für die stromlose Abscheidung von Nickel mit eingelagerten Edelmetallionen. Zur Verbesserung des Korrosionsschutzes werden gemäß Ausführungsbeispiel 1 einem handelsüblichen Nickel-Phosphor-Elektrolyten eine wässrige 20 Gew.-%ige Silbermethansulfonat-Lösung zugesetzt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel 3 werden der aus Ausführungsbeispiel 1 bekannten Lösung aus Nickel-Phosphor-Elektrolyten und Silbermethansulfonat eine weitere Lösung bestehend Perflouralkoxy-Polymer (PFA), Flourtensid (FC 135) sowie Emulan zugesetzt. Eine sequentielle, d.h. mehrstufige, Zubereitung der NiP-Elektrolytdispersion mit chemisch einzulagernden Feststoffpartikeln ist allerdings nicht beschrieben.
Nachteile des in der Druckschrift DE 10 2006 020 988 A1 beschriebenen Abscheidungsverfahrens gemäß Ausführungsbeispiel 3 ist jedoch, dass sich damit auf dem Metallsubstrat keine Schichten abscheiden lassen. Die Komponenten des NIP-Nickelbades fielen aus der hergestellten fertigen Beschichtungsflüssigkeit aus und setzten sich auf dem Boden des Abscheidungsbades ab, ohne dass hierfür Gründe erkennbar waren.
Vor diesem Hintergrund lag der vorliegenden Erfindung die komplexe Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer stabilen NiP-Elektrolytdispersion mit einzulagernden Feststoffpartikeln bereitzustellen, welche sich chemisch abscheiden lässt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, eine NiP-Elektrolytdispersion mit chemisch einzulagernden Feststoffpartikeln bereitzustellen, die durch das erfindungsgemäße Verfahren herstellbar ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist weiterhin die Bereitstellung eines Verfahrens, bei dem durch Eintauchen zur beschichtender Substratoberfläche in die NiP-Elektrolytdispersion auf wenigstens einem Teil der Substratoberfläche eine Metall(e) und Feststoff(e) enthaltende Abscheidungsschicht erzeugbar ist.
Die gebildete Abscheidungsschicht soll dem Substrat gegenüber dem Stand der Technik herausragende Eigenschaften verleihen, wie beispielsweise ein verbessertes Aussehen, eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit, eine verbesserte Verschleißbeständigkeit, verbesserte Benetzbarkeit und Verwendbarkeit in neuen technologischen Umgebungen.
Aufgabe der Erfindung war auch, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem durch Eintauchen zu beschichtender Substrat-Oberflächen in die Beschichtungsflüssigkeit auf wenigstens einem Teil der Substrat-Oberfläche eine Metall(e) und Feststoff(e) enthaltende Abscheidungsschicht erzeugbar ist, sowie die Bereitstellung der daraus resultierenden chemisch Nickelschicht.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung war, ein Substrat bereitzustellen, auf wenigstens einem Teil von dessen Oberfläche eine durch ein galvanisches oder (vorzugsweise) stromloses (also vorzugsweise chemisches) Abscheiden erhaltene, ein oder mehrere Metalle zusammen mit einem oder mehreren Feststoff(en) umfassende Schicht definierter Dicke gebildet ist.
Überraschenderweise wurde nunmehr gefunden, dass mittels schrittweiser Maßnahmen zur Verbesserung der Benetzung und Emulgierung von einzulagernden Feststoffkomponenten in einer Beschichtungsflüssigkeit für eine stromlose Abscheidung von Feststoff-Schichten Grenzflächenspannungen reduziert werden können. Durch konkrete Schritte der Herstellung einer für spezifische Anforderungen vorgesehenen Beschichtungsflüssigkeits-Dispersion sowie durch eine Auswahl und Konzentration der Flüssigkeits-Komponenten (Bindemittel, Lösemittel, Wasser usw.) gelingt es, die Feststoffpartikel zu benetzen, sie dabei in der Dispersion zu vereinzeln und zu stabilisieren. Geeignete ausgewählte Netzmittel bzw. Dispergiermittel, insbesondere Tenside, reduzieren die Grenzflächenspannung: Sie „docken“ an in der Dispersion enthaltenen Feststoff-Partikel an und schützen diese vor einer Agglomeration. Die vereinzelt und frei von Aggregaten in der Dispersion „schwimmenden“ Partikel bleiben in der Schwebe und neigen nicht mehr zur Aggregation und anschließender Sedimentation. So bleibt die Konzentration der eingebrachten Feststoffpartikel im gesamten Dispersions-Volumen gleichmäßig. Dies hat eine Abscheidung gleichmäßig und (wie durch die vorgegebene FeststoffKonzentration in der Dispersion) gewünscht zusammengesetzter Schichten auf der Substratoberfläche, insbesondere bei einer stromlosen Abscheidung, zur Folge. Im Ergebnis werden sogar Abscheidungsschicht-Komponenten miteinander im Wege einer stromlosen Abscheidung abscheidbar, deren gemeinsame Abscheidung bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren nicht gelang.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Problemstellung wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus dem Wortlaut der abhängigen Patentansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer NiP-Elektrolytdispersion mit chemisch einzulagernden Feststoffpartikeln, welches die folgenden Schritte umfasst:

(1) Herstellen einer Dispergier-Lösung, dass man
- - in einem ersten Schritt mindestens einen einzulagernden Feststoffpartikel in einem aliquoten Teil eines NiP-Elektrolyten, der mindestens 20 % des Nickelgehalt des NiP-Elektrolyten enthält, mischt unter Erhalt eines Feststoffpartikel-Erstansatzes;
- - in einem zweiten Schritt den Feststoffpartikel-Erstansatz mit mindestens einem Tensid dispergiert unter Erhalt einer Feststoffpartikel/TensidDispersion;
- - in einem dritten Schritt weiteres Tensid mit einem Emulgator mischt unter Erhalt einer Tensid/Emulgator-Lösung; und
- - in einem weiteren Schritt die Feststoffpartikel/Tensid-Dispersion und die Tensid/Emulgator-Lösung mischt unter Erhalt einer Dispergier-Lösung; und
(2) Mischen der Dispergier-Lösung mit dem restlichen Teil der NiP-Elektrolytflüssigkeit unter Erhalt der NiP-Elektrolytdispersion.

In einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die mit dem genannten Verfahren herstellbare NiP-Elektrolytdispersion mit einzulagernden Feststoffpartikeln, die herstellbar bzw. erhältlich ist nach einem Verfahren, wie es in einem der Patentansprüchen 1 bis 10 beansprucht wird.
In einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der NiP-Elektrolytdispersion zur Herstellung einer chemisch NiP-Schicht durch stromlose (chemische) Abscheidung.
In einem vierten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer chemisch NiP-Schicht unter Verwendung der NiP-Elektrolydispersion gemäß der vorliegenden Erfindung.
In einem fünften Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine chemisch NiP-Schicht, die herstellbar bzw. erhältlich ist nach einem Verfahren, wie es in Patentanspruch 17 beansprucht wird.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Substrat, das wenigstens auf einem Teil seiner Oberfläche die erfindungsgemäße chemisch NiP-Schicht aufweist.
Letztlich betrifft die vorliegende Erfindung in einem weiteren Aspekt die Verwendung des erfindungsgemäßen Substrats für eine Anwendung bei Antifouling-Oberflächen, Oberflächen in Kontakt mit Salzwasser, insbesondere Meerwasser-Entsalzungsanlagen, Gleitflächen, Korrosionsschutzflächen, Flächen mit Eignung für Lötvorgänge, insbesondere bei Elektronik-Anwendungen, Antihaftschichten und Schichten mit guter elektrischer Leitung.
Weitere Merkmale, Details und Vorteile der Erfindung ergeben sich für den Fachmann aus den abhängigen Ansprüchen, aus der detaillierten Beschreibung sowie aus den Beispielen.
Die Erfindung wird nachfolgend in der Beschreibung in allen Details beschrieben und in den beigefügten Patentansprüchen allgemein wie auch hinsichtlich bevorzugter, verbesserter Ausführungsformen beansprucht, die die Erfindung nicht beschränken, sondern deren für den Fachmann anschaulicher Beschreibung dienen. Weder die Beschreibung, insbesondere die Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, noch die Angabe von Aufgaben und Vorteilen, können zur Beschränkung der Erfindung herangezogen werden. Der Umfang der Erfindung ergibt sich aus den beigefügten Patentansprüchen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Mit einer NiP-Elektrolytdispersion beschichtete Substrate, insbesondere durch stromlose („chemische“) Abscheide-Verfahren, erfahren einen gegenüber unbeschichteten Substraten verbesserten Verschleiß- und Korrosionsschutz. Die durch stromlose Abscheidung erhaltenen, NiP enthaltenden Schichten können Schichtdicken im Bereich von wenigen (< 10 µm) bis unter 100 µm (beispielsweise 80 µm) aufweisen.
In zahlreichen technischen Bereichen bewährt haben sich chemisch abgeschiedene NiP-Schichten. Für deren Herstellung werden bereits seit längerem handelsübliche, Nickel und Phosphor enthaltende Elektrolytlösungen, mit definierten Nickel- und Phosphor-Gehalten, Gehalten an weiteren Komponenten (z. B. Reduktionsmittel: Phosphit) und definiertem pH-Wert angeboten, die unmittelbar zur Abscheidung von Nickel und Phosphor enthaltenden Schichten auf geeigneten Substraten einsetzbar sind.
Der Einbau weiterer Komponenten (Polymere, Hartstoffe, Metalle wie Edelmetalle) in solche Nickel und Phosphor enthaltende Schichten bei einer Schicht-Abscheidung auf Substraten gelang jedoch nicht oder nur unbefriedigend, da solche Komponenten in den handelsüblichen Elektrolytlösungen nicht oder nur schlecht dispergierbar waren und damit auch nicht oder nur unvollständig in einer Schicht abscheidbar waren.
Dieses Problem löst die vorliegende Erfindung mit der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer NiP-Elektrolytdispersion mit chemisch einzulagernden Feststoffpartikeln, welches die folgenden Schritte umfasst:

In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer NiP-Elektrolytdispersion mit chemisch einzulagernden Feststoffpartikeln wird zunächst eine Dispergier-Lösung hergestellt. Zur Herstellung der Dispergier-Lösung wird in einem ersten Schritt mindestens ein chemisch einzulagernder Feststoffpartikel in einem aliquoten Teil eines NiP-Elektrolyten gemischt. Dabei erhält man einen Feststoffpartikel-Erstansatz.
Bei dem NiP-Elektrolyten handelt es sich um eine handelsübliche NiP-Elektrolytlösung bzw. ein NiP-Elektrolytbad, wie sie/es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Elektrolytlösung oder das Elektrolytbad enthält dasjenige Material, mit welchem ein Substrat in erster Linie beschichtet werden soll (Grundschicht). Vorzugsweise ist das Beschichtungsmaterial Nickel und Phosphor.
Die in dem NiP-Elektrolyten enthaltene Nickel-Komponente ist ein wasserlösliches Nickel-Salz wie beispielsweise Nickelacetat, Nickelchlorid und/oder Nickelsulfat. Dabei ist der in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete NiP-Elektrolyt aufgebaut auf einem üblichen Elektrolyten für eine chemische NickelAbscheidung in Form einer wässrigen Lösung. Ein Beispiel dafür ist beispielsweise der kommerziell unter der Bezeichnung SLOTONIP 70 A von der Firma Schlötter Galvanotechnik erhältliche wäßrige Nickel-Elektrolyt.
Mit Vorteil weist der NiP-Elektolyt einen Nickel-Gehalt im Bereich von 2 bis 20 g Nickel pro Liter Elektrolyt auf, vorzugsweise 3 bis 10 g Nickel pro Liter Elektrolyt, noch mehr bevorzugt 6 bis 8 g Nickel pro Liter Elektrolyt. Am meisten bevorzugt ist ein Nickel-Gehalt von 6,5 bis 7,5 g Nickel pro Liter Elektrolyt.
Der Phosphor-Gehalt eines solchen NiP-Elektrolyten liegt vorteilhafterweise in einem solchen Bereich, der nach Abscheidung der NiP-Schicht einem Phosphorgehalt von 5 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 7 bis 10 Gew.-%, in der Endschicht entspricht. Der Korrosionsschutz der abzuscheidenden Schicht begründet sich vor allem auf einem hohen Phosphorgehalt.
Die Menge des NiP-Elektrolyten zum Vermischen mit dem chemisch einzulagernden Feststoffpartikel wird in einem solchen Anteil verwendet, dass er mindestens 20 % des Nickelgehaltes des NiP-Elektrolyten enthält und dass er ausreichend ist, um die chemisch einzulagernden Feststoffpartikel in dem NiP-Elektrolyten gut zu dispergieren. Je nach Behandlung kann die Mischung aus NiP-Elektrolyten und chemisch einzulagerndem Feststoffpartikel nach Fertigstellung eine flüssige oder pastöse Konsistenz aufweisen. Bei einer Dispersion im Sinne der vorliegenden Erfindung handelt es sich generell um ein heterogenes Gemisch aus mindestens zwei Stoffen, die sich nicht oder kaum ineinander lösen oder chemisch miteinander verbinden. Bei der erfindungsgemäßen Dispersion wird der wenigstens eine einzulagernde Feststoffpartikel möglichst fein und vollständig in dem NiP-Elektrolyten, wobei aber keine echte Lösung entsteht. Bei der Dispersion gemäß der vorliegenden Erfindung ist also der wenigstens eine einzulagernden Feststoffs in der Elektrolyt-Flüssigkeit dispergiert, wobei der Feststoff homogen in der Flüssigkeit verteilt bzw. suspendiert ist.
Zur Modifikation, Funktionalisierung und/oder zur Verbesserung der mechanischen und tribologischen Eigenschaften der abzuscheidenden NiP-Schicht werden vorteilhafterweise der NiP-Elektrolytdispersion Feststoffpartikel zugesetzt, die bei der stromlosen Abscheidung auf einem Substrat in die NiP-Schicht eingelagert werden.
Der Feststoffpartikel-Erstansatz gemäß dem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens weist daher wenigstens einen einzulagernden Feststoffpartikel auf. Durch die Einlagerung eines solchen Feststoffpartikels in die abzuscheidende NiP-Schicht können die chemischen und physikalischen Eigenschaften, wie beispielsweise Korrosionsbeständigkeit, der abzuscheidenden Schicht (Grundschicht) modifiziert und/oder verbessert werden.
Bei den erfindungsgemäß verwendeten Feststoffpartikeln handelt es sich vorzugsweise um Hartstoffpartikel oder Polymerartikel, die durch eine ausgeprägte Härte charakterisiert sind.
Erfindungsgemäß ist der einzulagernde Feststoffpartikel ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Fluorpolymer, Kohlenstoff-Material oder Kohlenstoffhaltiges Material, Edelmetall oder Mischung aus den vorgenannten Feststoffpartikeln.
Fluorpolymere oder auch Fluorkunststoffe in Kontext der vorliegenden Erfindung sind Polymere auf Basis von Fluorcarbonen mit mehrfachen Kohlenstoff-Fluor-Bindungen, bei denen meist ein großer Teil oder sogar alle sonst enthaltenen Wasserstoffe durch Fluor ersetzt sind (siehe per- und polyfluorierte Alkylverbindungen).
Fluorpolymere zeichnen sich u. a. durch hohe Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit aus. Sie sind elastisch bis zäh, jedoch meist wenig fest. Ebenso wie die Fluorcarbone sind sie nicht von der Van-der-Waals-Kraft betroffen, wie Kohlenwasserstoffe, und besitzen dadurch Anti-Haft- und reibungsvermindernde Eigenschaften. Die mehrfachen Kohlenstoff-Fluor-Bindungen verleihen ihnen eine große chemische Beständigkeit.
Von den oben genannten Fluorpolymeren sind diejenigen Fluorpolymere bevorzugt, die ausgewählt sind aus der Gruppe, die besteht aus Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polytetrafluorethylen (PTFE), Polychlortrifluorehtylen (PCTFE), Perfluoralkoxy-Polymer ((PFA), MFA, Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE), Perfluor(ethylen-propylen) (FEP), und Mischungen daraus.
Aufgrund ihrer vorteilhaften Eigenschaften sind von den einzulagernden Fluorpolymeren Perfluoralkoxy-Polymere (PFA), MFA, Polytetraflourethylen (PTFE) und Mischungen daraus, besonders bevorzugt. Beispielsweise wird PTFE zu Reibungsminimierung in die abzuscheidende Schicht eingebaut.
Am meisten bevorzugt ist die Verwendung von Perflouralkoxy-Polymeren (PFA).
Die zuvor genannten Fluorpolymer-Materialien können entweder jeweils einzeln oder aber auch als Mischung in jeder beliebigen Kombination verwendet werden.
Besonders vorteilhaft ist die Einlagerung von Fluorpolymeren in die NiP-Schicht aufgrund der verminderten Haftung oder aufgrund der Antifouling-Eigenschaften, bei der durch die verminderte Haftung ein Algenbewuchs erschwert wird.
Die einzulagernden Fluorpolymere, insbesondere Perfluoralkoxy-Polymere (PFA), MFA, Polytetraflourethylen (PTFE) oder Mischungen daraus werden vorteilhafterweise in einem Bereich von 0,1 bis 30 g pro Liter Elektrolyt, vorzugsweise in einem Bereich von 2 bis 10 g pro Liter Elektrolyt, noch mehr bevorzugt in einem Bereich von 3 bis 8 g pro Liter Elektrolyt, verwendet.
In einer alternativen Variante gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei dem einzulagernden Feststoffpartikel um ein Kohlenstoff-Material oder ein Kohlenstoff-haltiges Material.
Vorzugsweise ist das wenigstens eine Feststoffpartikel aus Kohlenstoffmaterial ausgewählt sein aus der Gruppe, die besteht aus Graphit, Kohlenstoff-Nanomaterial, Kohlenstoff-Mikromaterial, Koks, porösem Kohlenstoff und Diamant.
Vorzugsweise kann das Feststoffpartikel als delaminiertes Kohlenstoffmaterial oder als delaminiertes kohlenstoffhaltiges Material ausgebildet sein. Insbesondere kann das Feststoffpartikel ausgewählt sein unter Graphit, Fulleren, Diamant, Kohlenstoff-Mikromaterial und Kohlenstoffnanomaterial.
Die verwendeten Graphite können beispielsweise Naturgraphite, künstlich hergestellte Graphite und ihre Vorläufer, und dergleichen sein.
Die Kohlenstoff-Nanomaterialien können beispielsweise aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen (einschalige und mehrschalige), Kohlenstoff-Nanofasern (fischgräten-, blättchen-, schraubenartige), Nanohorns, Nanocones und dergleichen bestehen. Kohlenstoff-Nanoröhrchen werden gleichermaßen auch als Carbon Nanotubes, (single-walled und multi-walled), Kohlenstoff-Nanofasern als Carbon Nanofibers (herringbone, platelet-, screw-Typ) bezeichnet.
Als Kokse können beispielsweise calcinierte, teilgraphitierte oder graphitierte Kokse verwendet werden. Die Kokse können aus entgaster Steinkohle oder aus Petrolkoks stammen.
Als in die NiP einzulagerndes Kohlenstoff-haltiges Material ist vorzugsweise SiC zu nennen.
Besonders vorteilhaft handelt es sich bei dem einzulagernden Kohlenstoffmaterial um Graphit.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem speziell vorbehandelten Graphit um stabile hochgradig delaminierte Graphite. Graphit ist die bei Zimmertemperatur thermodynamisch stabile Modifikation des Kohlenstoffs. Das hexagonale Gitter des Graphits besteht aus ebenen Schichten die durch van-der-Waals-Kräfte gebunden sind. Durch Einbau von Ionen oder Molekülen in die Zwischenräume werden Graphitverbindungen, so genannte Interkalate gebildet, in denen die Schichtstruktur des Graphits weitgehend erhalten, aber aufgeweitet ist. Solche Interkalations-Verbindungen sind in der Literatur beschrieben und sie reagieren bei Erwärmung zwischen 150 °C und 800 °C durch Thermolyse unter Aufspaltung ihrer Schichtpakete zu kleineren Schichtpaketen. Dieser Vorgang wird auch Delaminierung genannt.
Derartige Graphite, insbesondere wenn sie zu noch kleineren Korngrößen gemahlen werden und in wässrigen NiP-Elektrolyten eingebracht und dispergiert werden, haben zudem den Vorteil, dass sie nicht nur eine hohe Stabilität gegenüber dem Elektrolyten aufweisen, sondern auch mit den abzuscheidenden Metallionen der NiP-Elektrolyten zum Substrat wandern und dort in die chemisch Nickelschicht eingebaut werden.
Die zuvor genannten Kohlenstoff-Materialien können entweder jeweils einzeln oder aber auch als Mischung in jeder beliebigen Kombination verwendet werden.
Die NiP-Elektrolytdispersion weist vorteilhafterweise einen Kohlenstoff-Gehalt in einem Bereich von 0,1 bis 30 g pro Liter Elektrolyt, vorzugsweise in einem Bereich von 2 bis 10 g pro Liter Elektrolyt, noch mehr bevorzugt in einem Bereich von 3 bis 8 g pro Liter Elektrolyt, auf.
In einer weiteren alternativen Variante gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden bei der Herstellung der NiP-Elektrolytdisperion als einzulagernde Feststoffpartikel Edelmetallionen mit dem NiP-Elektrolyten vermischt.
Vorteilhafterweise sind die Edelmetallionen solche der Metalle ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Silber (Ag), Gold (Au), Palladium (Pd), Platin (Pt), Rhodium (Rh) und Mischungen daraus.
Insbesondere bei einem NiP-Elektrolytbad mit Silberionen wurde eine besonders hohe Korrosionsbeständigkeit beobachtet. Silber wirkt darüber hinaus bekanntermaßen in feinstverteilter Form bakterizid, als schwach toxisch gegenüber Mikroorganismen, so dass die damit beschichteten Oberflächen besonders gut für Meerwasser-Entsalzungsanlagen geeignet sind.
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, Solfonate oder Phosphonate. Die Gegenion können vorzugsweise Alkylgruppen oder Arylgruppen aufweisen, die wiederum vorteilhafterweise teilflouriert sein könen. Ganz besonders bevorzugt sind die Gegenionen Trifluormethansolfonat, Methansulfonat und/oder Toluolsulfonat. Durch die geeignete Auswahl der Gegenionen wird vorteilhafterweise die Löslichkeit der Edelmetallionen erhöht.
Die zuvor genannten Edelmetallionen können entweder jeweils einzeln oder aber auch in jeder beliebigen Kombination verwendet werden.
Die NiP-Elektrolytdispersion weist vorteilhafterweise einen Edelmetall-Gehalt in einem Bereich von 0,1 bis 30 g/l, vorzugsweise in einem Bereich von 2 bis 10 g pro Liter Elektrolyt, noch mehr bevorzugt in einem Bereich von 3 bis 8 g pro Liter Elektrolyt, auf.
Vorzugsweise weisen die in die chemisch Nickelschicht einzulagernden Feststoffpartikel eine durchschnittliche Teilchengröße von 75 bis 300 µm auf. Vorzugsweise liegt die durchschnittliche Teilchengröße bei den Polymeren im Bereich von 150 bis 300 µm und bei den Edelmetallen im Bereich von 50 bis 150 µm.
Zur Optimierung der physikalischen und chemischen Eigenschaft der abzuscheidenden chemisch Nickelschicht kann bei der Herstellung der NiP-Elektrolytdispersion eine Mischung aus Fluorpolymer, Kohlenstoffmaterial oder Kohlenstoffhaltiges Material und Edelmetall als einzulagernde Feststoffpartikel mit dem NiP-Elektrolyten vermischt werden.
Bevorzugt ist daher eine Mischung, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus

- einer Mischung aus einem Fluorpolymer, wie vorstehend definiert, und einem Kohlenstoffmaterial oder aus Kohlenstoffhaltigem Material, wie vorstehend definiert;
- einer Mischung aus einem Fluorpolymer, wie vorstehend definiert, und einem Edelmetalll, wie vorstehend definiert;
- einer Mischung aus einem Kohlstoffmaterial oder Kohlenstoffhaltigem Material, wie vorstehend definiert und einem Edelmetall, wie vorstehend definiert; und
- einer Mischung aus einem Fluorpolymer, wie vorstehend definiert, einem Kohlenstoff oder Kohlenstoffhaltigem Material, wie vorstehend defniert, und einem Edelmetall, wie vorstehend definiert.

Mit derartigen Feststoffpartikel-Mischungen lassen sich die vorteilhaften Eigenschaften der individuellen Feststoffpartikel ergänzen und die Schichteigenschaften der abzuscheidenden NiP-Schicht optimieren, d.h. durch die Einlagerung unterschiedlicher Feststoffpartikel, wie vorliegend definiert, in die NiP-Oberfläche lassen sich Qualität und Funktionalität modifizieren und verbessern.
Im Einzelnen ergeben sich daher für die abzuscheidende chemisch Nickelschicht folgende Vorteile:
PFA: Eine chemisch Nickelschicht lässt sich mit Einlagerung von PFA bei bis 900 HV erreichbarem Härtegrad tempern, weist eine hohe Gleitfähigkeit und Antihaftwirkung auf, zeigt einen ausgeprägten Korrosions-, Verschleiß- und Reibungsschutz, Schichtdicke: 1 bis 240 µm NiP-PFA-Schicht, optional mit 100 Vol.-% PFA an der Oberfläche.
Graphit: Eine chemisch Nickelschicht mit Einlagerung von Graphit weist im Vergleich mit einer chemisch Nickelschicht einen noch geringeren Reibungswiderstand auf, zeigt eine Verbesserung von Verschleiß- und Gleitschutz sowie Leichtlaufeigenschaften, hat eine leichtere Gleitfähigkeit aufgrund hexagonaler Kristallstruktur, darüber hinaus gute elektrische Leitfähigkeit. Darüber hinaus ist Tempern möglich. Schichtdicke: 3 bis 80 µm NiP-Graphit-Schicht, optional mit 3 bis 24 Vol.-% Graphitoberfläche. Hochtemperaturbeständig bis 700 °C
PFA-Graphit: Eine chemisch Nickelschicht mit Einlagerung von PFA und Graphit weist einen flexibel anwendbaren Korrosions- und Verschleißschutz mit Antihaftwirkung auf. Die chemisch Nickelschicht mit Mischeinlagerungen ist wegen ihres hohen Härtegrades (1050 HV nach thermischer Härtung) als Hartchromersatz einsetzbar.
PFA-Silber (Ag): Eine chemisch Nickelschicht mit Einlagerung von PFA und Silber ist durch eine atomare Bindung des Silbers an freie Nickelatome gekennzeichnet. Durch die Einlagerung von Silber erhöht sich die Leitfähigkeit und die antibakterielle, Antihaft- und Antifouling-Wirkung. Durch die gleichzeitige Einlagerung von PFA wird der Antihaft- und Reibungsschutz erhöht.
PFA-Gold (AU): Eine chemisch Nickelschicht mit Einlagerung von PFA und Gold ist durch eine atomare Bindung des Goldes an freie Nickelatome gekennzeichnet. Durch die Einlagerung von Gold erhöht sich die Leitfähigkeit und die antibakterielle, Antihaft- und Antifouling-Wirkung. Durch die gleichzeitige Einlagerung von PFA wird der Antihaft- und Reibungsschutz erhöht.
Die Mischung des mindestens einen einzulagernden Feststoffpartikels in einen aliquoten Teil eines NiP-Elektrolyten resultiert in einem Feststoffpartikel-Erstansatz.
In einem zweiten Schritt des Verfahrens zur Herstellung einer NiP-Elektrolytdispersion mit einzulagernden Feststoffpartikel wird dem aus dem ersten Schritt erhaltenen Feststoffpartikel-Erstansatz mindestens ein Tensid bzw. oberflächenaktives Mittel zugesetzt. Dadurch wird eine Feststoffpartikel/TensidDispersion erhalten.
Der Zusatz des Tensids zu dem Erstansatz führt dazu, dass die Dispersion aus NiP-Elektrolyten und einzulagernden Feststoffpartikeln stabilisiert wird. Dabei umhüllt das Tensid die einzulagernden Feststoffpartikel und verhindert durch die sterische Stabilisierung die gegenseitige Annäherung der Partikel und somit ihre Agglomeration. Durch die Anlagerung des Tensids an die Oberfläche der Feststoffpartikel wirkt das als Abstandshalter „Spacer“. Auf diese Weise werden stabile und mit dem Nickel und Phosphor der NiP-Elektrolytlösung wandernde Feststoffpartikel geschaffen. Dies ermöglicht außerdem, dass alle Bestandteile der NiP-Elektrolyt-Mischung und die einzulagernden Feststoffpartikel gemeinsam in einer Schicht abgeschieden werden können und sich bei der Abscheidung nicht entmischen.
Bei dem erfindungsgemäß verwendeten Tensid handelt es sich vorzugsweise um ein kationisches Tensid.
Als kationische Tenside bezeichnet man Tenside, die eine positiv geladene funktionelle Gruppe, jedoch nicht zusätzlich eine negativ geladene Gruppe besitzen. Wie jedes Tensid sind auch die kationischen Tenside aus einem polaren und einem unpolaren Teil aufgebaut. Als unpolarer Teil dienen verschiedene Alkylgruppen. Die polare Gruppe ist meistens eine quartäre Ammonium-Einheit.
Darüber hinaus setzen kationische Tenside aufgrund ihrer Struktur die Oberflächenspannung herab und sorgen somit für eine verbesserte Haftung auf der Oberfläche, auf die die NiP-Schicht abgeschieden werden soll.
Dabei handelt es sich um solche Substanzen aus einem elektrisch geladenen und einem elektrisch neutralen Teil bestehen. Der erste Teil ist wasseranziehend (hydrophil), der zweite ist wasserabweisend (hydrophob). Der wasseranziehende Teil ersetzt auf der Außenseite die Nachbarmoleküle der Flüssigkeit. Der wasserabweisende Teil nimmt Kontakt zur Umgebung auf. Die Moleküle des Netzmittels verdrängen den Film, der die Tröpfchen zusammenhält: Mit dem Tensid wird die Oberflächenspannung herabgesenkt; damit sorgen Tenside für eine verbesserte Haftung auf der Oberfläche. Die daraus entstehende Haftungsverbesserung ist dabei rein physikalischer Natur, es tritt keine chemische Reaktion mit der Oberfläche ein. Es wird auf molekularer Ebene die Kontaktfläche zwischen Beschichtung und Oberfläche optimiert. Je größer die Kontaktfläche desto besser ist die Haftung. Durch die optimale Benetzung der Oberfläche, durch die auch alle Hohlräume in der Oberfläche ausgefüllt werden, erzielt man zusätzlich durch die sogenannte mikromechanische Verklammerung eine verbesserte Haftung der Beschichtung auf der Oberfläche.
Vorzugsweise ist das kationische Tensid ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Fluortensid, Alkylammoniumchlorid, quaternärem Ammoniumiodid und Mischungen aus den zuvor genannten Tensiden.
Am meisten bevorzugt wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer NiP-Elektrolytdispersion mit einzulagernden Feststoffpartikeln ein Fluortensid verwendet.
Die NiP-Elektrolytdispersion weist vorteilhafterweise einen Tensid-Gehalt in einem Bereich von 0,1 bis 2,0 g/l, insbesondere in einem Bereich von 0,3 bis 0,7 g/l auf.
In einem weiteren, d.h. dritten, Schritt des Verfahrens zur Herstellung einer NiP-Elektrolytdispersion mit einzulagernden Feststoffpartikel wird weiteres Tensid mit einem Emulgator gemischt unter Erhalt einer Tensid/Emulgator-Mischung.
Bezüglich des Tensids in dem dritten Schritt des Verfahrens gilt gleichermaßen das oben wie für den zweiten Verfahrensschritt Gesagte.
Emulgatoren sind Hilfsstoffe, die dazu dienen, zwei nicht miteinander mischbare Flüssigkeiten, wie zum Beispiel Öl und Wasser, zu einem fein verteilten Gemisch, der sogenannten Emulsion, zu vermengen und zu stabilisieren. Ähnliches gilt für die Vermischung von festen, nicht löslichen Stoffen in einer Flüssigkeit, um eine sogenannte Suspension zu stabilisieren.
Durch den Zusatz eines Emulgators werden die einzulagernden Feststoffpartikel, wie sie oben definiert wurden, in der Schwebe gehalten. Dadurch wird die Dispersion aus NiP-Elektrolyt und einzulagernden Feststoffpartikeln stabilisiert: die Agglomeration der Feststoffpartikel und somit die Entmischung der Dispersion wird verhindert. Dabei umhüllt das Tensid die einzulagernden Feststoffpartikel und verhindern durch die sterische Stabilisierung die gegenseitige Annäherung der Partikel und somit die Agglomeration. Durch die Anlagerung des Tensids an die Oberfläche der Feststoffpartikel wirkt es als Abstandshalter „Spacer“. Auf diese Weise werden stabile und mit den Metallionen der NiP-Elektrolytlösung wandernde Feststoffpartikel geschaffen. Dies ermöglicht außerdem, dass alle Bestandteile der NiP-Elektrolyt-Mischung und die einzulagernden Feststoffpartikel gemeinsam in einer Schicht abgeschieden werden können und sich bei der Abscheidung nicht entmischen.
Vorzugsweise ist der Emulgator ein nichtionisches Tensid.
Als nichtionische Tenside bezeichnet man Tenside, die keine dissoziierbaren funktionellen Gruppen enthalten und daher bei Kontakt mit Wasser zwar in Wasser löslich sind, aber keine Ionen bilden. Wie alle Tenside sind auch nichtionische Tenside aus einem unpolaren und einem polaren Molekülabschnitt aufgebaut. Typische Beispiele nichtionischer Tenside sind: Fettaminethoxylate, Fettalkoholethoxylate, Alkoholethoxylate/propoxylate, Fettsäurealkanolamide, Alkylpolyglycoside, und Mischungen aus den vorgenannten Tensiden.
Erfindungsgemäß am meisten bevorzugt ist Alkylphenolethoxylat.
Die NiP-Elektrolytdispersion weist vorteilhafterweise einen Emulgator-Gehalt in einem Bereich von 0,1 bis 2,0 g/l, insbesondere in einem Bereich von 0,3 bis 0,7 g/l auf.
In einem weiteren, d.h. vierten, Schritt des Verfahrens zur Herstellung einer NiP-Elekrolytdispersion werden die Feststoffpartikel/Tensid-Dispersion aus dem zweiten Schritt und die Tensid/Emulgator-Mischung aus dem dritten Schritt gemischt unter Erhalt einer Dispergier-Lösung.
Durch Einbringung des Emulgators in die Dispergier-Lösung werden die einzulagernden Feststoffpartikel, wie sie oben definiert wurden, in der Schwebe gehalten. Dadurch wird die Dispergier-Lösung mit den einzulagernden Feststoffpartikeln stabilisiert: die Agglomeration der Feststoffpartikel und somit die Entmischung der Dispergier-Lösung wird verhindert. Dabei umhüllt der Emulgator die einzulagernden Feststoffpartikel und verhindert durch die sterische Stabilisierung die gegenseitige Annäherung der Partikel und somit ihre Agglomeration in der Dispergier-Lösung. Durch die Anlagerung des Emulgators an die Oberfläche der Feststoffpartikel wirkt er als Abstandshalter „Spacer“.
Auf diese Weise werden stabile und mit den Metallionen der NiP-Elektrolytlösung wandernde Feststoffpartikel geschaffen. Dies ermöglicht, dass alle Bestandteile der NiP-Elektrolytdispersion bzw. des NiP-Elektrolytbades, Ni, P und die einzulagernden Feststoffpartikel, gemeinsam und gleichmäßig in einer Schicht abgeschieden werden können und sich bei der Abscheidung nicht entmischen.
In einem letzten Schritt des Verfahrens zur Herstellung einer NiP-Elektrolytdispersion wird die Dispergier-Lösung mit dem restlichen Teil der NiP-Elektrolyten gemischt unter Erhalt einer NiP-Elektrolytdispersion mit einzulagernden Feststoffpartikeln. Diese so hergestellte NiP-Elektrolytdispersion mit einzulagernden Feststoffpartikeln dient als Beschichtungsbad für die stromlose Abscheidung einer NiP-Schicht und einzulagernden Feststoffpartikeln auf einem Substrat.
Das Mischen der Dispergier-Lösung aus dem vierten Verfahrensschritt mit dem restlichen Teil des NiP-Elektrolyten erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur in einem Bereich von 40°C bis höchstens 60 °C und noch mehr bevorzugt in einem Bereich von 45°C bis höchstens 55 °C.
In einem zweiten Aspekt umfasst die vorliegende Erfindung eine NiP-Elektrolytdispersion bzw. ein NiP-Elektrolytbad mit einzulagernden Feststoffpartikel, herstellbar oder erhältlich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.
Die aus dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erhaltene NiP-Elektrolytdispersion mit einzulagernden Feststoffpartikeln ist dadurch gekennzeichnet, dass sie umfasst:

- 2 g/l bis 20 g/l Nickel,
- 0,1 bis 30 g/l einzulagernde Feststoffpartikel,
- 0,1 bis 2,0 g/l Tensid, und
- 0,2 bis 2,0 g/l Emulgator.

Besonders bevorzugt ist eine NiP-Elektrolytdispersion mit einzulagernden Feststoffpartikeln, die umfasst:

- 6 g/l bis 8 g/l Nickel,
- 3 bis 8 g/l chemisch einzulagernde Feststoffpartikel,
- 0,3 bis 0,7 g/l Tensid, und
- 0,3 bis 0,7 g/l Emulgator.

Die/das demgemäß herstellbare oder erhältliche NiP-Elektrolytdispersion oder das NiP-Beschichtungsbad ist dadurch gekennzeichnet, dass sie/es darin stabil und gleichmäßig dispergierte einzulagernde Feststoffpartikel zur vorzugsweise chemischen, d.h. stromlosen, Abscheidung, umfasst.
Bei der NiP-Elektrolytdispersion, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar oder erhältlich ist, bleiben - im Unterschied zu dem in DE 10 2006 020 988 A1 hergestellten Ausführungsbeispiel 3 - bleiben die einzulagernden Feststoffpartikel in der Schwebe, fallen nicht aus bzw. lagern sich nicht am Boden der NiP-Elektrolytdispersion ab. Die sequentielle bzw. stufenweise Abmischung von NiP-Elektrolyten und einzulagernden Feststoffpartikeln, Zugabe von Tensid und Zugabe von Emulgator führt zu einer NiP-Elektrolytdispersion, bei der die einzulagernden Feststoffpartikel gleichmäßig und stabil verteilt sind, die Agglomeration der Teilchen verhindert wird und die Grenzflächenspannung reduziert wird und die bei der chemischen Abscheidung auf einem Substrat in einer gleichmäßigen Beschichtung resultiert.
Im Unterschied dazu führt das im Stand der Technik bekannte Verfahren dazu, dass die einzulagernden Feststoffpartikel nicht in der Schwebe bleiben, sondern ausfallen, so dass es aufgrund der Ausfällungen nur zu einer ungleichmäßigen Beschichtung des Substrats und zu Ablagerungen auf dem Boden des NiP-Elektrolytbades kam.
Der in dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten oder erhältlichen NiP-Elektrolytdispersion wird zur stromlosen chemischen Abscheidung auch ein Reduktionsmittel zugesetzt.
Das Reduktionsmittel ist bevorzugt ein Hypophosphit. Ganz besonders bevorzugt ist das Reduktionsmittel Natriumhypophosphit.
Das Reduktionsmittel liegt vorteilhafterweise in einer Menge in einem Bereich von 10 bis 80 g/l. Ein besonders vorteilhafter Zusatz davon erfolgt in einer Menge von 20 bis 60 g pro Liter Beschichtungsflüssigkeit, noch mehr bevorzugt in einer Menge von 30 bis 50 g/l.
Dem erfindungsgemäßen NiP-Elektrolytbad wird vorteilhafterweise auch mindestens ein Komplexbildner zugesetzt, der insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe Monocarbonsäuren, Dicarbonsäuren, Hydroxycarbonsäuren, Ammoniak und Alkanolamine. Der Komplexbildner liegt vorteilhafterweise in einer Menge in einem Bereich von 1,0 bis 15 g/l des erfindungsgemäßen NiP-Elektrolytbad 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.
Dem erfindungsgemäßen NiP-Elektrolytbad wird vorteilhafterweise auch mindestens ein Beschleuniger zugesetzt, 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 1,0 g/l der erfindungsgemäßen NiP-Elektrolytdispersion vor. Beschleuniger sind deshalb erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, da sie beispielsweise Hypophosphitionen aktivieren und so die Abscheidung beschleunigen.
Vorteilhafterweise wird der erfindungsgemäßen NiP-Elektrolytdispersion auch mindestens ein Stabilisator zugesetzt, der insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe Blei-, Zinn-, Arsen-, Molybdän-, Cadmium-, Thallium-lonen und/oder Thioharnstoff. Der Stabilisator liegt vorteilhafterweise in einer Menge in einem Bereich von 0,01 bis 250 mg/l der erfindungsgemäßen NiP-Elektrolytdispersion vor. Stabilisatoren sind deshalb erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, da sie die Zersetzung der Lösung verhindern, indem sie katalytisch aktive Reaktionskeime maskieren.
Mittels eines in dem NiP-Beschichtungsbad vorhandenen pH-Wert-Puffers, vorteilhafterweise aus der Gruppe Natriumsalze eines Komplexbildners (Monocarbonsäuren, Dicarbonsäuren, Hydroxycarbonsäuren, Ammoniak, Alkanolamine) und/oder die zugehörige Säure, vorzugsweise in einer Menge von 0,5 bis 30 g/l der NiP-Elektrolytdispersion, kann der pH-Wert der Beschichtungsflüssigkeit über einen längeren Abscheidungszeitraum vorteilhafterweise konstant gehalten werden.
Zum Nachregulieren des pH-Werts des erfindungsgemäßen Beschichtungsbades kann mit Vorteil mindestens ein pH-Regulierer der NiP-Elektrolytdispersion in besonders bevorzugten Ausführungsformen in einer Menge im Bereich von 1,0 bis 30 g/I der NiP-Elektrolytdispersion zugesetzt werden. Je nach pH-Wert-Regulierungsbedarf kann der pH-Regulierer kann gewählt sein aus der Gruppe, die besteht aus Salzsäure, Schwefelsäure, Natriumcarbonat, Natriumhydroxid und Ammoniak.
Wie sich im Rahmen der Erfindung als weiter vorteilhaft herausgestellt hat, ist in der NiP-Elektrolytdispersion mindestens ein Netzmittel enthalten, das insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe der ionogenen und/oder nicht-ionogenen Tenside und das von dem eingesetzten Tensid aus dem erfindungsgemäßen Verfahren verschieden ist. Netzmittel dienen einer Verbesserung der Benetzbarkeit der mit einer Abscheidungsschicht zu beschichtenden Substrat-Oberfläche. Das Netzmittel liegt vorteilhafterweise in einer Menge in einem Bereich von 0,001 bis 1,0 g/l der NiP-Elektrolytdispersion vor. Netzmittel sind deshalb erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, da sie die Benetzbarkeit der zu beschichtenden, d.h. vernickelnden Oberfläche mit der NiP-Elektrolytdispersion erhöhen.
In einer bevorzugten Variante betrifft die vorliegende Erfindung eine NiP-Elektrolytdispersion die Nickel (Ni), Phosphor (P), mindestens ein stabil dispergiertes einzulagerndes Feststoffpartikel, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Fluorpolymer, Kohlenstoffmaterial oder ein Kohlenstoffhaltiges Material, Edelmetall und Mischungen aus den vorgenannten Feststoffpartikeln und mindestens ein Reduktionsmittel umfasst.
In einer bevorzugten Variante umfasst die erfindungsgemäße NiP-Elektrolytdispersion mit einzulagernden Feststoffpartikeln:

- 2 g/l bis 20 g/l Nickel,
- 0,1 bis 30 g/l einzulagernde Feststoffpartikel,
- 0,1 bis 2,0 g/l Tensid,
- 0,2 bis 2,0 g/l Emulgator, und
- 20 g/l bis 60,0 g/l Reduktionsmittel.

- 6 g/l bis 8 g/l Nickel,
- 3 bis 8 g/l chemisch einzulagernde Feststoffpartikel,
- 0,3 bis 0,7 g/l Tensid,
- 0,3 bis 0,7 g/l Emulgator, und
- 30 g/l bis 50 g/l Reduktionsmittel.

Der pH-Wert des Beschichtungsbades bzw. der NiP-Elektrolytdispersion liegt mit besonderem Vorteil, ohne jedoch die Erfindung hierauf zu beschränken, in einem Bereich von 4 bis 6, mit besonders vorteilhaften und damit weiter bevorzugten pH-Werten in einem Bereich von 4,5 bis 5,5. Erfindungsgemäß ist das Einstellen zu saurer (pH < 4) pH-Werte zu vermeiden, da sich die Abscheidungsgeschwindigkeit stark verringert.
Bei den erfindungsgemäß einzulagernden Feststoffpartikeln handelt es sich vorzugsweise um Hartstoffpartikel oder Polymerartikel, die durch eine ausgeprägte Härte charakterisiert sind.
Vorzugsweise ist der einzulagernde Feststoffpartikel ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Fluorpolymer, Kohlenstoff-Material oder Kohlenstoffhaltiges Material, Edelmetall oder Mischung aus den vorgenannten Feststoffpartikeln.
Bezüglich der Einzelheiten der einzulagernden Feststoffpartikel, ihrer Gehalte in der NiP-Elektrolytdispersion sowie ihrer Teilchengröße wird auf die obige detaillierte Beschreibung verwiesen, die für die NiP-Elektrolytdispersion als solche gleichermaßen gilt.
Aufgrund der oben beschriebenen vorteilhaften Attribute der NiP-Elektrolytdispersion ist es möglich, mit der NiP-Elektrolytdispersion eine chemisch NiP-Schicht abzuscheiden, bei der die einzulagernden Feststoffpartikel gleichmäßig in der NiP-Schicht eingelagert sind und bei der stromlosen Abscheidung nicht ausfallen und sich auf dem Boden des NiP-Elektrolytbades absetzen.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher in einem weiteren Aspekt die Verwendung der erfindungsgemäßen NiP-Elektrolytdispersion zur Herstellung einer chemisch NiP-Schicht.
In einer bevorzugten Variante betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen NiP-Elektrolytdispersion zur Erzeugung eines Verschleißschutzes, zur Erzeugung eines Korrosionsschutzes, zur Verbesserung der Benetzbarkeit der Oberfläche, zur Verbesserung der tribologischen Eigenschaften oder zur Verbesserung der optischen Eigenschaften eines Substrats bzw. auf einer Substratoberfläche.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer chemisch NiP-Schicht auf einem Substrat, das die folgende Schritte umfasst:

(1) Bereitstellung der erfindungsgemäßen NiP-Elektrolytdispersion mit einzulagernden Feststoffpartikeln, wie sie oben definiert ist;
(2) optional Einstellen des pH-Wertes der NiP-Elektrolytdispersion auf einen pH-Wert von 4 bis 6, vorzugsweise in einem Bereich von 4,5 bis 5,1;
(3) Einbringen des Substrats in die NiP-Elektrolytdispersion; und
(4) chemische Abscheidung von Ni, P und wenigstens eines chemisch einzulagernden Feststoffpartikels auf dem Substrat.

Das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren, bei dem das erfindungsgemäße NIP-Elektrolytbad eingesetzt wird, hat im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren den Vorteil, dass es ohne die Verwendung einer Badbewegung auskommt, die bei herkömmlichen Verfahren notwendig ist, um eine Partikelagglomeration zu verhindern. Mit anderen Worten: das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass zur Verrmeidung einer Partikelagglomeration die einzulagernden Feststoffpartikel nicht mechanisch in der Schwebe gehalten werden müssen, wodurch das Verfahren einfacher ausgestaltet ist.
Über Prozessparameter wie pH-Wert, Temperatur, und Ergänzungen der herstellerspezifischen Gebrauchsanleitungen der NiP-Elektrolytbad-Produzenten einerseits und Abscheidegeschwindigkeit und Partikeldosierung andererseits lassen sich Schichtaufbau mit den einzulagernden Feststoffpartikeln steuern und an die angestrebten Oberflächeneigenschaften anpassen.
Vorzugsweise wird das Beschichtungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bei einer Temperatur im Bereich von mindestens 85 °C, insbesondere mindestens 88 °C, durchgeführt. Die Temperatur beträgt vorteilhafterweise höchstens 95°.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird in einem weiteren Aspekt gelöst durch eine chemisch NiP-Schicht, die erhältlich oder herstellbar ist durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer chemisch NiP-Schicht auf einem Substrat.
Die abgeschiedene chemisch NiP-Schicht ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Nickelgehalt in einem Bereich von 55 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise in einem Bereich von 75 bis 90 Gew.-%, noch mehr bevorzugt in einem Bereich von 80 bis 85 Gew.-%, aufweist.
Der Phosphor-Gehalt der erfindungsgemäßen chemisch NiP-Schicht liegt in einem Bereich von 5 bis 20 Gew.-%, vorteilhafterweise in einem Bereich von 3 bis 17 Gew.-%, und noch mehr bevorzugt in einem Bereich von 7 bis 10 Gew.-%. Beim Phosphor-Gehalt wird unterschieden zwischen einem hohen (10 bis 14 Gew.-%), mittleren (9 bis 12 Gew.-%) und niedrigen (3 bis 7 Gew.-%) Phosphor-Gehalt.
Chemisch NiP-Beschichtungen mit den o.g. Phosphor-Gehalt werden vor allem in funktionellen Bereichen verwendet. Über den in der NiP-Schicht abgeschiedenen Phosphor können die Schichteigenschaften gesteuert werden.
Darüber hinaus umfasst die abgeschiedene chemisch NiP-Schicht wenigstens einen einzulagernden Feststoffpartikel, wie oben definiert, in einem Bereich von 1 bis 30 Gew.-%, vorzugweise in einem Bereich von 2 bis 20 Gew.-%, noch mehr bevorzugt in einem Bereich von 3 bis 10 Gew.-%.
In einer noch mehr bevorzugten Variante weist die chemisch NiP-Schicht einen Gehalt an mindestens einem Perfluoralkoxyalkan-Polymer (PFA-Polymer) im Bereich von 7 bis 22 Gew.-% und/oder einen Gehalt an mindestens einem Kohlenstoff-Material und/oder Kohlenstoff-haltigen Material im Bereich von 2 bis 8 Gew.-% und/oder einen Gehalt an mindestens ein Edelmetall im Bereich von 0,2 bis 4 Gew.-% auf.
Die abgeschiedene chemisch NiP-Schicht zeichnet sich weiter dadurch aus, dass sie eine Härte HV im Bereich von 550 bis 700 aufweist. Vorzugsweise liegt die Härte HV in einem Bereich von 600 bis 650.
Die Schichtdicke der erfindungsgemäßen NiP-Schicht beträgt vorteilhafterweise höchstens 100 µm, insbesondere höchstens 15 µm, ganz besonders bevorzugt höchstens 2,0 µm und davon unabhängig mindestens 0,1 µm, insbesondere mindesten 1,0 µm.
Trotz der geringen maximalen Schichtdicke kann mit der erfindungsgemäßen Schicht überraschenderweise eine hohe Korrosionsschutzwirkung erzielt werden.
Die erfindungsgemäße NiP-Schicht weist auch eine sehr hohe Verschleißbeständigkeit auf.
In einem weiteren Aspekt betrifft daher die vorliegende Erfindung ein Substrat, das wenigstens auf einem Teil seiner Oberfläche die erfindungsgemäße chemisch Nickelschicht aufweist.
Das Substrat ist vorteilhafterweise ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Substraten aus Metall, Substraten aus Keramik, insbesondere aus leitfähiger Keramik oder mit leitfähigem Material beschichteter Keramik, und Substraten aus Kunststoff, insbesondere aus leitfähigem Kunststoff oder mit leitfähigem Material beschichtetem Kunststoff.
Am meisten bevorzugt ist das Substrat ein leitfähiges Substrat, noch mehr bevorzugt ein metallisches Substrat.
Aufgrund der vorteilhaften Eigenschaften, wie sie oben beschrieben wurden, werden die mit einer chemisch NiP-Schicht beaufschlagten Substrate angewendet als Antifouling-Oberfläche, Oberfläche in Kontakt mit Salzwasser, insbesondere Meerwasser-Entsalzungsanlagen, Gleitfläche, Korrosionsschutzfläche, Fläche mit Eignung für Lötvorgänge, insbesondere bei Elektronik-Anwendungen, Antihaftschicht und Schicht mit guter elektrischer Leitung.
Folgende Anwendungsbeispiele geben eine anschauliche Erläuterung der vorliegenden Erfindung:
Beispiel 1: Dispergier-Lösung für PFA
Zur Herstellung der Dispergier-Lösung für PFA werden die folgenden Schritte durchgeführt:

1. Mischvorgang: Zur Herstellung eines PFA-Erstansatzes wurde PFA in einem Teil des NIP-Elektrolytbades, das 24 % des Ni-Gehalts, bezogen auf Gramm pro Liter, enthält, bei 30 °C aufgelöst und stehen gelassen.
2. Mischvorgang: PFA-Erstansatz und FC 20 ml PFA-Erstansatz und 0,2 ml FC wurden miteinander gemischt.
3. Mischvorgang: FC und Emulan 0,9 g Emulan OP 25 wurden bei 30 °C geschmolzen und mit 0,7 ml FC gemischt.
4. Mischvorgang: Danach wurden die aus den beiden vorangegangenen Mischvorgängen erhaltenen Mischungen miteinander gemischt unter Erhalt der Dispergier-Lösung.

Die Dispergier-Lösung wird zur Sensibilisierung mit 60 °C heißem NiP-Elektrolyt beimpft und danach in den restlichen NiP-Elektrolyten eingerührt.
Beispiel 2: Dispergier-Lösung für Graphit
Ausgehend von käuflichem, feinstgemahlenem Graphitpulver basiert der Dispergatansatz für Graphit auf der doppelten Menge der Rezeptstoffe der PFA-Dispergier-Lösung.
Die Dispergier-Lösung wird in Analogie zu den Verfahrensschritten von Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass anstelle von PFA Graphit verwendet wird.
Beispiel 3: Dispergier-Lösung für Edelmetalle
Rezeptur Au: Herstellung der Dispergier-Lösung für eine Goldeinlagerung in die NIP-Schicht mit atomarer Bindung zwischen NiP und Au durch Zugabe von 80 bis 100 ml Auruna 311 Goldbad in 1 Liter handelsüblichen NiP-Elektrolyten unter Zusatz von jeweils 0,1 mg FC und Emulan OP 25.
Die Dispergier-Lösung wird in Analogie zu den Verfahrensschritten von Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass anstelle von PFA Au verwendet wurde.
Rezeptur Ag: Herstellung der Dispergier-Lösung für eine Silbereinlagerung in die NiP-Schicht mit atomarer Bindung zwischen NiP und Ag durch Zugabe von 75 g Kaliumhydroxid, 75 ml Silbermethansulfonatlösung, 175 g Arguna 3230, Salzzusätze 1+2 sowie 20 ml Glanzzusätze 1+2 in 1 Liter handelsüblichem NiP-Elektrolyten unter Zusatz von jeweils 0,1 mg FC und Emulan OP 25.
Die Dispergier-Lösung wird in Analogie zu den Verfahrensschritten von Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass anstelle von PFA Ag verwendet wurde.
Obige Dispergier-Lösungs-Rezepturen gelten gleichermaßen für die Einlagerung von Edelmetallen wie Platin, Rhodium, Palladium in handelsübliche chemisch NiP-Elektrolytbäder wie z.B. sie beispielsweise von den Firma Schlötter, HSO, Kampschulte, Conventya, Enthone etc. vertrieben werden und die gegebenenfalls herstellerspezifisch hinsichtlich pH-Wert, Temperatur und Ergänzungen gemäß den jeweiligen Gebrauchsanleitungen anzupassen sind.
Beispiel 4: Dispergier-Lösung für Mischschichten
Die Herstellung einer Dispergier-Lösung zur Erzeugung von Mischschichten mit Polymeren (PFA) und Graphit unter Zusatz von Emulan OP 25 und FC 135 erfolgt in Analogie zu den Verfahrensschritten von Beispiel 1, mit der Ausnahme, das anstelle von PFA eine Mischung aus PFA und Graphit als einzulagernde Feststoffpartikel verwendet wurde.
Die Erfindung wurde vorstehend in der detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf ihre allgemeinen und bevorzugten Ausführungsformen und auf die Beispiele 1 bis 4 beschrieben, die die Erfindung nicht beschränken, sondern lediglich ihrer anschaulichen Erläuterung dienen. Der Umfang der Erfindung ergibt sich aus den nachfolgenden Patentansprüchen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007002111 A1 [0008]
DE 102006020988 A1 [0009, 0010, 0105]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer NiP-Elektrolytdispersion mit einzulagernden Feststoffpartikeln, welches die folgenden Schritte umfasst: (1) Herstellen einer Dispergier-Lösung, dass man - in einem ersten Schritt mindestens einen einzulagernden Feststoffpartikel in einem aliquoten Teil eines NiP-Elektrolyten, der mindestens 20 % des Nickelgehalt des NiP-Elektrolyten enthält, mischt unter Erhalt eines Feststoffpartikel-Erstansatzes; - in einem zweiten Schritt den Feststoffpartikel-Erstansatz mit mindestens einem Tensid dispergiert unter Erhalt einer Feststoffpartikel/Tensid-Dispersion; - in einem dritten Schritt weiteres Tensid mit einem Emulgator mischt unter Erhalt einer Tensid/Emulgator-Lösung; und - in einem weiteren Schritt die Feststoffpartikel/Tensid-Dispersion und die Tensid/Emulgator-Lösung mischt unter Erhalt einer Dispergier-Lösung; und (2) Mischen der Dispergier-Lösung mit dem restlichen Teil der NiP-Elektrolytflüssigkeit unter Erhalt der NiP-Elektrolytdispersion mit chemisch einzulagernden Feststoffpartikeln.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Feststoffpartikel ausgewählt sind aus der Gruppe, die besteht aus Fluorpolymer, Kohlenstoff-Material oder Kohlenstoffhaltiges Material, Edelmetall oder Mischungen daraus.
Verfahren nach Anspruch 2, worin das Fluorpolymer ausgewählt sind aus der Gruppe, die besteht aus PFA, MFA, PTFE und Mischungen daraus.
Verfahren nach Anspruch 2, worin das Kohlenstoff-Material ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Graphit, Fulleren, Diamant, Kohlenstoff-Mikromaterial und Kohlenstoff-Nanomaterial und/oder das Kohlenstoffhaltige Material ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus SiC.
Verfahren nach Anspruch 2, worin das Edelmetall ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Silber (Ag), Gold (Au), Palladium (Pd), Platin (Pt), Rhodium (Rh) und Mischungen daraus.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, worin der Feststoffpartikel-Erstansatz folgende Kombinationen aus einzulagernden Feststoffpartikeln aufweist: Fluorpolymer/Kohlenstoffmaterial oder Kohlenstoffhaltiges Material; Fluorpolymer/Edelmetall; Edelmetall/Kohlenstoffmaterial oder Kohlenstoffhaltiges Material; oder Fluorpolymer/Kohlenstoffmaterial oder Kohlenstoffhaltiges Material/Edelmetall.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin das Tensid ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus kationischen Flourtensiden, Alkylammoniumchlorid, quaternärem Ammoniumjodid und Mischungen daraus.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin der Emulgator ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus nichtionischen Tensiden, vorzugsweise Alkylphenolethoxylat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin das Mischen der Dispergier-Lösung mit dem restlichen Teil NiP-Elektrolyten bei einer Temperatur in einem Bereich von 40 bis höchstens 60 °C, vorzugsweise in einem Temperaturbereich von 50 bis höchstens 60 °C, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin die NiP-Elektrolytdispersion umfasst: - 2 bis 8 g/l Nickel, vorzugsweise 6 bis 8 g/l Nickel; - 0,1 bis 30 g/l einzulagernde Feststoffpartikel, vorzugsweise 3 bis 8 g/l einzulagernde Feststoffpartikel; - 0,1 bis 2,0 g/l Tensid, vorzugsweise 0,3 bis 0,7 g/l Tensid; und - 0,1 bis 2,0 g/l Emulgator, vorzugsweise 0,3 bis 0,7 g/l Tensid.
Ni-Elektrolytdispersion mit einzulagernden Feststoffpartikeln, herstellbar oder erhältlich nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Ni-Elektrolytdispersion nach Anspruch 11, umfassend Nickel (Ni), Phosphor (P), und mindestens ein stabil dispergiertes chemisch einzulagerndes Feststoffpartikel, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Fluorpolymer, Kohlenstoffmaterial oder ein Kohlenstoffhaltiges Material, Edelmetall und Mischungen aus den vorgenannten Feststoffpartikeln.
NiP-Elektrolytdispersion umfassend: - 2 bis 8 g/l Nickel, vorzugsweise 6 bis 8 g/l Nickel; - 0,1 bis 30 g/l einzulagernde Feststoffpartikel, vorzugsweise 3 bis 8 g/l einzulagernde Feststoffpartikel; - 0,1 bis 2,0 g/l Tensid, vorzugsweise 0,3 bis 0,7 g/l Tensid; und - 0,1 bis 2,0 g/l Emulgator, vorzugsweise 0,3 bis 0,7 g/l Tensid.
Verwendung der NiP-Elektrolytdispersion nach einem der Ansprüche 11 bis 13 zur Herstellung einer chemisch Nickelschicht.
Verwendung der NiP-Elektrolytdispersion nach Anspruch 14 zur Erzeugung eines Verschleißschutzes, zur Erzeugung eines Korrosionsschutzes, zur Verbesserung der Benetzbarkeit der Oberfläche, zur Verbesserung der tribologischen Eigenschaften oder zur Verbesserung der optischen Eigenschaften eines Substrats bzw. auf einer Substratoberfläche.
Verfahren zur Herstellung einer chemisch Nickelschicht auf einem Substrat, das die folgenden Schritte umfasst: (1) Bereitstellung einer NiP-Elektrolytdispersion nach einem der Ansprüche 11 bis 13; (2) optional Einstellen des pH-Wertes der NiP-Elektrolytdispersion auf einen pH-Wert von 4 bis 6, vorzugsweise in einem Bereich von 4,5 bis 5,1; (3) Einbringen des Substrats in die NiP-Elektrolytdispersion; und (4) chemische Abscheidung von Ni, P und wenigstens eines chemisch einzulagernden Feststoffpartikels auf dem Substrat.
Chemisch NiP-Schicht, herstellbar oder erhältlich nach dem Verfahren nach Anspruch 16.
Chemisch NiP-Schicht, umfassend: - 55 bis 95 Gew.-% Nickel, vorzugsweise 75 bis 90 Gew.-% Nickel, - 5 bis 20 Gew.-% Phosphor, vorzugsweise 7 bis 10 Gew.-% Phosphor, und - 0,5 bis 30 Gew.-% wenigstens eines chemisch einzulagernden Feststoffpartikels, vorzugsweise 3 bis 10 Gew.-% wenigstens eines chemisch einzulagernden Feststoffpartikels.
Chemisch NiP-Schicht nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, welche einen Gehalt an mindestens einem Perfluoralkoxyalkan-Polymer (PFA-Polymer) im Bereich von 7 bis 22 Gew.-% und/oder einen Gehalt an mindestens einem Kohlenstoff-Material und/oder Kohlenstoff-haltigen Material im Bereich von 2 bis 8 Gew.-% und/oder einen Gehalt an mindestens ein Edelmetall im Bereich von 0,2 bis 4,0 Gew.-% aufweist.
Chemisch NiP-Schicht nach einem der Ansprüche 17 bis 19, welche eine Härte HV im Bereich von 550 bis 700, vorzugsweise eine Härte im Bereich von 600 bis 650 aufweist.
Substrat, das wenigstens auf einem Teil seiner Oberfläche eine abgeschiedene chemisch NiP-Schicht nach einem der Ansprüche 17 bis 20 aufweist.
Verwendung des Substrats nach Anspruch 21 für eine Anwendung ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Antifouling-Oberflächen, Oberflächen in Kontakt mit Salzwasser, insbesondere Meerwasser-Entsalzungsanlagen, Gleitflächen, Korrosionsschutzflächen, Flächen mit Eignung für Lötvorgänge, insbesondere bei Elektronik-Anwendungen, Antihaftschichten und Schichten mit guter elektrischer Leitung.