DE102022108533B4 - Process for the preparation of a chemical NiP electrolyte dispersion with solid particles to be incorporated - Google Patents
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Abstract
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 Nickelgehalts 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.A method for producing a NiP electrolyte dispersion with solid particles to be stored, which comprises the following steps:(1) preparing a dispersing solution by- in a first step, mixing at least one solid particle to be stored in an aliquot part of a NiP electrolyte which contains at least 20% of the nickel content of the NiP electrolyte to obtain a solid particle initial batch;- in a second step, dispersing the solid particle initial batch with at least one surfactant to obtain a solid particle/surfactant dispersion;- in a third step, mixing further surfactant with an emulsifier to obtain a surfactant/emulsifier solution; and- in a further step, mixing the solid particle/surfactant dispersion and the surfactant/emulsifier solution to obtain a dispersing solution; and(2) mixing the dispersing solution with the remaining portion of the NiP electrolyte liquid to obtain the NiP electrolyte dispersion with solid particles to be chemically deposited.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer chemisch NiP-Elektrolytdispersion mit chemisch einzulagernden Feststoffpartikeln.The present invention relates to a process for producing a chemical NiP electrolyte dispersion with chemically deposited solid particles.
Ohne die Erfindung hierauf zu beschränken, betrifft die vorliegende Erfindung vorteilhafterweise Verfahren zur Herstellung einer chemisch NiP-Elektrolytdispersion, mit der NiP-Schichten durch außenstromlose, also chemische, Abscheidung aus dieser Dispersionerzeugt werden können.Without limiting the invention thereto, the present invention advantageously relates to methods for producing a chemical NiP electrolyte dispersion with which NiP layers can be produced from this dispersion by electroless, i.e. chemical, deposition.
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.Galvanically or chemically deposited layers on technical components, in particular layers containing one or more metals, are deposited on materials of various types, for example, but not limited to, metallic materials, ceramics, plastics, etc., for example with the aim of protecting the base material against wear or corrosion or of better conditioning the outer surface of the material for the application of further layers or of giving the material of the component a desired appearance.
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.Chemical nickel is usually deposited on metallic materials as a wear or corrosion protection. The main difference to electroplated nickel is that no electrical current is used for the deposition. Due to the electroless deposition, it is also possible to coat electrically non-conductive bodies, e.g. made of plastics such as polyamide.
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.Assuming that the surface of the component to be coated with a protective layer has a uniform finish, a contour-accurate coating with a defined layer thickness is obtained over the entire surface of the component that comes into contact with the medium containing the components forming the layer. This coating can typically be in the range of 8 µm to 80 µm with a tolerance of ± 2 µm to ± 3 µm. To improve the adhesion of the protective layer, the surface is advantageously pretreated in a known manner before coating, for example cleaned, degreased and/or blasted, and activated.
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.Chemical nickel-phosphorus coatings are well-known and can be found in many industrial applications: automotive, electronics, printing, chemical plant engineering, mechanical engineering, aerospace, oil and gas industries. The main purpose of these coatings is to protect the substrate from corrosion and wear. The chemical nickel coating can be combined with other coatings such as chrome coatings in the printing industry or gold coatings as a finish in electronics. However, the chemical, electroless deposition process is significantly slower than the galvanic, current-carrying process of nickel deposition. Usually 5 to 15 µm are deposited per hour. For high corrosion protection requirements, layers of at least 25 to 30 µm are usually necessary. This results in relatively high costs in the application of such coatings - on the one hand due to the raw material nickel and on the other hand due to the long process times for deposition.
Stand der TechnikState of the art
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.Up to now, corrosion protection could be increased by a high phosphorus content of a nickel-phosphorus layer as well as by additional coatings such as chrome or gold. However, this requires at least one additional application step.
Die
Die
Nachteile des in der Druckschrift
Die
Die
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.Against this background, the present invention was based on the complex task of providing a process for producing a stable NiP electrolyte dispersion with solid particles to be incorporated, which can be chemically deposited.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, eine NiP-Elektrolytdispersion mit chemisch einzulagernden Feststoffpartikeln bereitzustellen, die durch das erfindungsgemäße Verfahren herstellbar ist.A further object of the present invention was to provide a NiP electrolyte dispersion with chemically deposited solid particles, which can be produced by the process according to the invention.
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.A further object of the present invention is to provide a method in which a deposition layer containing metal(s) and solid(s) can be produced on at least part of the substrate surface by immersing the substrate surface to be coated in the NiP electrolyte dispersion.
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.The deposited layer formed is intended to provide the substrate with outstanding properties over the state of the art, such as improved appearance, improved corrosion resistance, improved wear resistance, improved wettability and usability in new technological environments.
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.The object of the invention was also to propose a method with which a deposition layer containing metal(s) and solid(s) can be produced on at least part of the substrate surface by immersing substrate surfaces to be coated in the coating liquid, as well as the provision of the resulting chemical nickel layer.
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.A further object of the invention was to provide a substrate on at least a part of the surface of which a layer of defined thickness comprising one or more metals together with one or more solid(s) is formed, obtained by galvanic or (preferably) electroless (i.e. preferably chemical) deposition.
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.Surprisingly, it has now been found that interfacial tensions can be reduced by taking step-by-step measures to improve the wetting and emulsification of solid components to be stored in a coating liquid for the electroless deposition of solid layers. By taking specific steps in the production of a coating liquid dispersion designed for specific requirements and by selecting and concentrating the liquid components (binders, solvents, water, etc.), it is possible to wet the solid particles, thereby isolating them in the dispersion and stabilizing them. Suitable wetting agents or dispersants, in particular surfactants, reduce the interfacial tension: they "dock" onto the solid particles contained in the dispersion and protect them from agglomeration. The particles that are "floating" in the dispersion, isolated and free of aggregates, remain suspended and no longer tend to aggregate and subsequently sediment. This means that the concentration of the solid particles introduced remains uniform throughout the entire dispersion volume. This results in the deposition of layers on the substrate surface that are uniform and composed as desired (as determined by the solid concentration in the dispersion), particularly in the case of electroless deposition. As a result, even deposition layer components that could not be deposited together using prior art methods can be deposited together using electroless deposition.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
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.The present problem is solved by the subject matter of the independent patent claims. Preferred embodiments emerge from the wording of the dependent patent claims and the following description.
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/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.
- (1) Prepare a dispersing solution that
- - in a first step, at least one solid particle to be stored is mixed in an aliquot part of a NiP electrolyte containing at least 20% of the nickel content of the NiP electrolyte to obtain an initial solid particle batch;
- - in a second step, the initial solid particle batch is dispersed with at least one surfactant to obtain a solid particle/surfactant dispersion;
- - in a third step, further surfactant is mixed with an emulsifier to obtain a surfactant/emulsifier solution; and
- - in a further step, the solid particles/surfactant dispersion and the surfactant/emulsifier solution are mixed to obtain a dispersing solution; and
- (2) Mixing the dispersing solution with the remaining part of the NiP electrolyte liquid to obtain the NiP electrolyte dispersion.
Weitere Merkmale, Details und Vorteile der Erfindung ergeben sich für den Fachmann aus den abhängigen Ansprüchen, aus der detaillierten Beschreibung sowie aus den Beispielen.Further features, details and advantages of the invention will become apparent to the person skilled in the art from the dependent claims, from the detailed description and from the examples.
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.The invention is described in detail in the following description and is claimed in the appended claims generally as well as with regard to preferred, improved embodiments, which do not limit the invention but serve to describe it in a way that is clear to those skilled in the art. Neither the description, in particular the description of preferred embodiments, nor the statement of objects and advantages can be used to limit the invention. The scope of the invention arises from the appended claims.
Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention
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.Substrates coated with a NiP electrolyte dispersion, particularly by electroless ("chemical") deposition processes, experience improved wear and corrosion protection compared to uncoated substrates. The NiP-containing layers obtained by electroless deposition can have layer thicknesses ranging from a few (< 10 µm) to less than 100 µm (for example 80 µm).
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.Chemically deposited NiP layers have proven their worth in numerous technical areas. Commercially available electrolyte solutions containing nickel and phosphorus have long been available for their production, with defined nickel and phosphorus contents, contents of other components (e.g. reducing agent: phosphite) and defined pH values, which can be used directly to deposit nickel and phosphorus-containing layers on suitable substrates.
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.However, the incorporation of further components (polymers, hard materials, metals such as precious metals) into such nickel and phosphorus-containing layers during layer deposition on substrates was not successful or only unsatisfactory, since such components were not or only poorly dispersible in the commercially available electrolyte solutions and thus could not or only incompletely be deposited in a layer.
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:
- (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.
- (1) Prepare a dispersing solution that
- - in a first step, at least one solid particle to be stored is mixed in an aliquot part of a NiP electrolyte containing at least 20% of the nickel content of the NiP electrolyte to obtain an initial solid particle batch;
- - in a second step, the initial solid particle batch is dispersed with at least one surfactant to obtain a solid particle/surfactant dispersion;
- - in a third step, further surfactant is mixed with an emulsifier to obtain a surfactant/emulsifier solution; and
- - in a further step, the solid particles/surfactant dispersion and the surfactant/emulsifier solution are mixed to obtain a dispersing solution; and
- (2) Mixing the dispersing solution with the remaining part of the NiP electrolyte liquid to obtain the NiP electrolyte dispersion.
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.In the method according to the invention for producing a NiP electrolyte dispersion with solid particles to be chemically incorporated, a dispersion solution is first prepared. To produce the dispersion solution, in a first step at least one solid particle to be chemically incorporated is mixed in an aliquot part of a NiP electrolyte. This produces an initial solid particle batch.
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.The NiP electrolyte is a commercially available NiP electrolyte solution or a NiP electrolyte bath, as is known from the prior art. The electrolyte solution or the electrolyte bath contains the material with which a substrate is to be coated in the first place (base layer). The coating material is preferably nickel and phosphorus.
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.The nickel component contained in the NiP electrolyte is a water-soluble nickel salt such as nickel acetate, nickel chloride and/or nickel sulfate. The NiP electrolyte used in the process according to the invention is based on a conventional electrolyte for chemical nickel deposition in the form of an aqueous solution. An example of this is the aqueous nickel electrolyte commercially available under the name SLOTONIP 70 A from Schlötter Galvanotechnik.
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.Advantageously, the NiP electrolyte has a nickel content in the range of 2 to 20 g nickel per liter of electrolyte, preferably 3 to 10 g nickel per liter of electrolyte, even more preferably 6 to 8 g nickel per liter of electrolyte. Most preferred is a nickel content of 6.5 to 7.5 g nickel per liter of electrolyte.
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.The phosphorus content of such a NiP electrolyte is advantageously in a range that corresponds to a phosphorus content of 5 to 20 wt.%, preferably 7 to 10 wt.%, in the final layer after deposition of the NiP layer. The corrosion protection of the layer to be deposited is based primarily on a high phosphorus content.
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 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.The amount of NiP electrolyte for mixing with the solid particle to be chemically stored is used in such a proportion that it contains at least 20% of the nickel content of the NiP electrolyte and that it is sufficient to disperse the solid particles to be chemically stored well in the NiP electrolyte. Depending on the treatment, the mixture of NiP electrolyte and solid particle to be chemically stored can have a liquid or pasty consistency after completion. A dispersion in the sense of the present invention is generally a heterogeneous mixture of at least two substances that do not or hardly dissolve in one another or chemically bond with one another. In the dispersion, the at least one solid particle to be stored is dissolved as finely and completely as possible in the NiP electrolyte, but no real solution is formed. In the dispersion according to the present invention, the at least one solid to be stored is dispersed in the electrolyte liquid, the solid being homogeneously distributed or suspended in the liquid.
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.To modify, functionalize and/or improve the mechanical and tribological properties of the NiP layer to be deposited, solid particles are advantageously added to the NiP electrolyte dispersion, which are embedded in the NiP layer during electroless deposition on a substrate.
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.The initial solid particle batch according to the first step of the method according to the invention therefore has at least one solid particle to be incorporated. By incorporating such a solid particle into the NiP layer to be deposited, the chemical and physical properties, such as corrosion resistance, of the layer to be deposited (base layer) can be modified and/or improved.
Bei den erfindungsgemäß verwendeten Feststoffpartikeln handelt es sich vorzugsweise um Hartstoffpartikel oder Polymerartikel, die durch eine ausgeprägte Härte charakterisiert sind.The solid particles used according to the invention are preferably hard material particles or polymer articles which are characterized by a pronounced hardness.
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.According to the invention, the solid particle to be stored is selected from the group consisting of fluoropolymer, carbon material or carbon-containing material, precious metal or mixture of the aforementioned solid particles.
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).Fluoropolymers or fluoroplastics in the context of the present invention are polymers based on fluorocarbons with multiple carbon-fluorine bonds, in which a large part or even all of the hydrogens otherwise contained are usually replaced by fluorine (see per- and polyfluorinated alkyl compounds).
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.Fluoropolymers are characterized by high chemical and temperature resistance, among other things. They are elastic to tough, but usually not very strong. Like fluorocarbons, they are not affected by the Van der Waals force like hydrocarbons, and therefore have anti-stick and friction-reducing properties. The multiple carbon-fluorine bonds give them great chemical resistance.
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.Of the above-mentioned fluoropolymers, preferred fluoropolymers are those selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), perfluoroalkoxy polymer (PFA), MFA, ethylene tetrafluoroethylene (ETFE), perfluoro(ethylene propylene) (FEP), and mixtures thereof.
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.Due to their advantageous properties, perfluoroalkoxy polymers (PFA), MFA, polytetrafluoroethylene (PTFE) and mixtures thereof are particularly preferred among the fluoropolymers to be deposited. For example, PTFE is incorporated into the layer to be deposited to minimize friction.
Am meisten bevorzugt ist die Verwendung von Perflouralkoxy-Polymeren (PFA).The most preferred is the use of perfluoroalkoxy polymers (PFA).
Die zuvor genannten Fluorpolymer-Materialien können entweder jeweils einzeln oder aber auch als Mischung in jeder beliebigen Kombination verwendet werden.The previously mentioned fluoropolymer materials can be used either individually or as a mixture in any combination.
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.The incorporation of fluoropolymers into the NiP layer is particularly advantageous due to the reduced adhesion or due to the antifouling properties, where the reduced adhesion makes algae growth more difficult.
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.The fluoropolymers to be incorporated, in particular perfluoroalkoxy polymers (PFA), MFA, polytetrafluoroethylene (PTFE) or mixtures thereof, are advantageously used in a range of 0.1 to 30 g per liter of electrolyte, preferably in a range of 2 to 10 g per liter of electrolyte, even more preferably in a range of 3 to 8 g per liter of electrolyte.
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.In an alternative variant according to the first aspect of the present invention, the solid particle to be stored is a carbon material or a carbon-containing 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.Preferably, the at least one solid particle of carbon material is selected from the group consisting of graphite, carbon nanomaterial, carbon micromaterial, coke, porous carbon and diamond.
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.Preferably, the solid particle can be formed as a delaminated carbon material or as a delaminated carbon-containing material. In particular, the solid particle can be selected from graphite, fullerene, diamond, carbon micromaterial and carbon nanomaterial.
Die verwendeten Graphite können beispielsweise Naturgraphite, künstlich hergestellte Graphite und ihre Vorläufer, und dergleichen sein.The graphites used can be, for example, natural graphites, synthetic graphites and their precursors, and the like.
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.The carbon nanomaterials can consist, for example, of carbon nanotubes (single-walled and multi-walled), carbon nanofibers (herringbone, platelet, screw-type), nanohorns, nanocones and the like. Carbon nanotubes are also referred to as carbon nanotubes (single-walled and multi-walled), and carbon nanofibers as carbon nanofibers (herringbone, platelet, screw-type).
Als Kokse können beispielsweise calcinierte, teilgraphitierte oder graphitierte Kokse verwendet werden. Die Kokse können aus entgaster Steinkohle oder aus Petrolkoks stammen.Calcined, partially graphitized or graphitized cokes can be used as cokes. The cokes can come from degassed hard coal or petroleum coke.
Als in die NiP einzulagerndes Kohlenstoff-haltiges Material ist vorzugsweise SiC zu nennen.The preferred carbon-containing material to be incorporated into the NiP is SiC.
Besonders vorteilhaft handelt es sich bei dem einzulagernden Kohlenstoffmaterial um Graphit.It is particularly advantageous if the carbon material to be stored is graphite.
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.The specially pretreated graphite is preferably stable, highly delaminated graphite. Graphite is the thermodynamically stable modification of carbon at room temperature. The hexagonal lattice of graphite consists of flat layers that are bound by van der Waals forces. By incorporating ions or molecules into the gaps, graphite compounds, so-called intercalates, are formed in which the layer structure of the graphite is largely retained but expanded. Such intercalation compounds are described in the literature and when heated between 150 °C and 800 °C, they react by thermolysis, splitting their layer packages into smaller layer packages. This process is also called delamination.
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.Such graphites, especially when they are ground to even smaller grain sizes and introduced and dispersed in aqueous NiP electrolytes, also have the advantage that they not only have a high stability towards the electrolyte, but also migrate to the substrate with the metal ions of the NiP electrolytes to be deposited and are incorporated there into the chemical nickel layer.
Die zuvor genannten Kohlenstoff-Materialien können entweder jeweils einzeln oder aber auch als Mischung in jeder beliebigen Kombination verwendet werden.The carbon materials mentioned above can be used either individually or as a mixture in any combination.
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.The NiP electrolyte dispersion advantageously has a carbon content in a range of 0.1 to 30 g per liter of electrolyte, preferably in a range of 2 to 10 g per liter of electrolyte, even more preferably in a range of 3 to 8 g per liter of electrolyte.
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.In a further alternative variant according to the first aspect of the present invention, noble metal ions are mixed with the NiP electrolyte as solid particles to be stored during the production of the NiP electrolyte dispersion.
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.Advantageously, the noble metal ions are those of the metals selected from the group consisting of silver (Ag), gold (Au), palladium (Pd), platinum (Pt), rhodium (Rh) and mixtures thereof.
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.Particularly high corrosion resistance was observed in a NiP electrolyte bath with silver ions. In addition, silver is known to have a bactericidal effect in finely distributed form and is slightly toxic to microorganisms, so that the surfaces coated with it are particularly suitable for seawater desalination plants.
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.The noble metal ions advantageously have weak acids as counterions, as this prevents the pH value of the bath from becoming too acidic and thus slowing down the coating process. In particular, the counterions are selected from the group of sulfites, sulfonates or phosphonates. The counterions can preferably have alkyl groups or aryl groups, which in turn can advantageously be partially fluorinated. The counterions are particularly preferably trifluoromethanesulfonate, methanesulfonate and/or toluenesulfonate. The solubility of the noble metal ions is advantageously increased by the appropriate selection of the counterions.
Die zuvor genannten Edelmetallionen können entweder jeweils einzeln oder aber auch in jeder beliebigen Kombination verwendet werden.The previously mentioned noble metal ions can be used either individually or in any combination.
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.The NiP electrolyte dispersion advantageously has a noble metal content in a range of 0.1 to 30 g/l, preferably in a range of 2 to 10 g per liter of electrolyte, even more preferably in a range of 3 to 8 g per liter of electrolyte.
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.Preferably, the solid particles to be embedded in the chemical nickel layer have an average particle size of 75 to 300 µm. Preferably, the average particle size for polymers is in the range of 150 to 300 µm and for precious metals in the range of 50 to 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.In order to optimize the physical and chemical properties of the electroless nickel layer to be deposited, a mixture of fluoropolymer, carbon material or carbon-containing material and precious metal can be mixed with the NiP electrolyte as solid particles to be deposited during the production of the NiP electrolyte dispersion.
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.
- - a mixture of a fluoropolymer as defined above and a carbon material or carbon-containing material as defined above;
- - a mixture of a fluoropolymer as defined above and a noble metal as defined above;
- - a mixture of a carbon material or carbonaceous material as defined above and a precious metal as defined above; and
- - a mixture of a fluoropolymer as defined above, a carbon or carbon-containing material as defined above and a noble metal as defined above.
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.Such solid particle mixtures can be used to complement the advantageous properties of the individual solid particles and to optimize the layer properties of the NiP layer to be deposited, i.e. by incorporating different solid particles, as defined here, into the NiP surface, quality and functionality can be modified and improved.
Im Einzelnen ergeben sich daher für die abzuscheidende chemisch Nickelschicht folgende Vorteile:In detail, the following advantages arise for the electroless nickel layer to be deposited:
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.PFA: A chemical nickel layer can be tempered with the incorporation of PFA to a hardness of up to 900 HV, has a high sliding ability and non-stick effect, shows pronounced protection against corrosion, wear and friction, layer thickness: 1 to 240 µm NiP-PFA layer, optionally with 100 vol.% PFA on the surface.
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 °CGraphite: A chemical nickel layer with graphite inlay has an even lower frictional resistance compared to a chemical nickel layer, shows improved wear and anti-skid protection as well as smooth running properties, has easier sliding properties due to the hexagonal crystal structure, and also good electrical conductivity. Tempering is also possible. Layer thickness: 3 to 80 µm NiP graphite layer, optionally with 3 to 24 vol.% graphite surface. High temperature resistant up to 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 graphite: A chemical nickel layer with PFA and graphite inclusions provides flexible corrosion and wear protection with a non-stick effect. The chemical nickel layer with mixed inclusions can be used as a hard chrome replacement due to its high degree of hardness (1050 HV after thermal hardening).
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-silver (Ag): A chemical nickel layer with incorporation of PFA and silver is characterized by an atomic bond of the silver to free nickel atoms. The incorporation of silver increases the conductivity and the antibacterial, non-stick and anti-fouling effect. The simultaneous incorporation of PFA increases the non-stick and friction protection.
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.PFA-Gold (AU): A chemical nickel layer with incorporation of PFA and gold is characterized by an atomic bond of gold to free nickel atoms. The incorporation of gold increases the conductivity and the antibacterial, non-stick and anti-fouling effect. The simultaneous incorporation of PFA increases the non-stick and friction protection.
Die Mischung des mindestens einen einzulagernden Feststoffpartikels in einen aliquoten Teil eines NiP-Elektrolyten resultiert in einem Feststoffpartikel-Erstansatz.The mixing of at least one solid particle to be stored in an aliquot part of a NiP electrolyte results in an initial solid particle batch.
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.In a second step of the process for producing a NiP electrolyte dispersion with solid particles to be incorporated, at least one surfactant or surface-active agent is added to the initial solid particle batch obtained from the first step. This produces a solid particle/surfactant dispersion.
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.The addition of the surfactant to the initial batch results in the dispersion of NiP electrolyte and solid particles to be stored being stabilized. The surfactant coats the solid particles to be stored and, through steric stabilization, prevents the particles from approaching each other and thus agglomerating. The attachment of the surfactant to the surface of the solid particles acts as a spacer. In this way, stable solid particles are created that migrate with the nickel and phosphorus of the NiP electrolyte solution. This also means that all components of the NiP electrolyte mixture and the solid particles to be stored can be deposited together in one layer and do not separate during deposition.
Bei dem erfindungsgemäß verwendeten Tensid handelt es sich vorzugsweise um ein kationisches Tensid.The surfactant used according to the invention is preferably a cationic surfactant.
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.Cationic surfactants are surfactants that have a positively charged functional group but do not have an additional negatively charged group. Like every surfactant, cationic surfactants are made up of a polar and a non-polar part. Various alkyl groups serve as the non-polar part. The polar group is usually a quaternary ammonium unit.
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.In addition, cationic surfactants reduce the surface tension due to their structure and thus ensure improved adhesion to the surface on which the NiP layer is to be deposited.
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.These are substances that consist of an electrically charged part and an electrically neutral part. The first part is water-attracting (hydrophilic), the second is water-repellent (hydrophobic). The water-attracting part replaces the neighboring molecules of the liquid on the outside. The water-repellent part makes contact with the environment. The molecules of the wetting agent displace the film that holds the droplets together: the surfactant lowers the surface tension; surfactants thus ensure improved adhesion to the surface. The resulting improvement in adhesion is purely physical in nature; no chemical reaction occurs with the surface. The contact area between the coating and the surface is optimized at the molecular level. The larger the contact area, the better the adhesion. The optimal wetting of the surface, which also fills all the cavities in the surface, also achieves improved adhesion of the coating to the surface through what is known as micromechanical clamping.
Vorzugsweise ist das kationische Tensid ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Fluortensid, Alkylammoniumchlorid, quaternärem Ammoniumiodid und Mischungen aus den zuvor genannten Tensiden.Preferably, the cationic surfactant is selected from the group consisting of fluorosurfactant, alkylammonium chloride, quaternary ammonium iodide and mixtures of the aforementioned surfactants.
Am meisten bevorzugt wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer NiP-Elektrolytdispersion mit einzulagernden Feststoffpartikeln ein Fluortensid verwendet.Most preferably, a fluorosurfactant is used in the process according to the invention for producing a NiP electrolyte dispersion with solid particles to be incorporated.
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.The NiP electrolyte dispersion advantageously has a surfactant content in a range of 0.1 to 2.0 g/l, in particular in a range of 0.3 to 0.7 g/l.
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.In a further, i.e. third, step of the process for producing a NiP electrolyte dispersion with solid particles to be incorporated, further surfactant is mixed with an emulsifier to obtain a surfactant/emulsifier mixture.
Bezüglich des Tensids in dem dritten Schritt des Verfahrens gilt gleichermaßen das oben wie für den zweiten Verfahrensschritt Gesagte.With regard to the surfactant in the third step of the process, the above applies equally to the second step.
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.Emulsifiers are auxiliary substances that serve to combine two immiscible liquids, such as oil and water, into a finely distributed mixture, the so-called emulsion. quantities and to stabilize them. The same applies to the mixing of solid, insoluble substances in a liquid in order to stabilize a so-called suspension.
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.By adding an emulsifier, the solid particles to be stored, as defined above, are kept suspended. This stabilizes the dispersion of NiP electrolyte and solid particles to be stored: the agglomeration of the solid particles and thus the separation of the dispersion is prevented. The surfactant coats the solid particles to be stored and, through steric stabilization, prevents the particles from approaching each other and thus agglomerating. By attaching the surfactant to the surface of the solid particles, it acts as a spacer. In this way, stable solid particles are created that migrate with the metal ions of the NiP electrolyte solution. This also means that all components of the NiP electrolyte mixture and the solid particles to be stored can be deposited together in one layer and do not separate during deposition.
Vorzugsweise ist der Emulgator ein nichtionisches Tensid.Preferably the emulsifier is a non-ionic surfactant.
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.Non-ionic surfactants are surfactants that do not contain any dissociable functional groups and are therefore soluble in water when in contact with it, but do not form ions. Like all surfactants, non-ionic surfactants are made up of a non-polar and a polar molecular section. Typical examples of non-ionic surfactants are: fatty amine ethoxylates, fatty alcohol ethoxylates, alcohol ethoxylates/propoxylates, fatty acid alkanolamides, alkyl polyglycosides, and mixtures of the aforementioned surfactants.
Erfindungsgemäß am meisten bevorzugt ist Alkylphenolethoxylat.According to the invention, alkylphenol ethoxylate is most preferred.
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.The NiP electrolyte dispersion advantageously has an emulsifier content in a range from 0.1 to 2.0 g/l, in particular in a range from 0.3 to 0.7 g/l.
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.In a further, i.e. fourth, step of the process for producing a NiP electrolyte dispersion, the solid particle/surfactant dispersion from the second step and the surfactant/emulsifier mixture from the third step are mixed to obtain a dispersing solution.
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“.By introducing the emulsifier into the dispersion solution, the solid particles to be stored, as defined above, are kept suspended. This stabilizes the dispersion solution with the solid particles to be stored: the agglomeration of the solid particles and thus the demixing of the dispersion solution is prevented. The emulsifier envelops the solid particles to be stored and, through steric stabilization, prevents the particles from approaching each other and thus their agglomeration in the dispersion solution. By attaching the emulsifier to the surface of the solid particles, it acts as a 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 this way, stable solid particles are created that migrate with the metal ions of the NiP electrolyte solution. This allows all components of the NiP electrolyte dispersion or the NiP electrolyte bath, Ni, P and the solid particles to be deposited, to be deposited together and evenly in one layer and not to separate during deposition.
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.In a final step of the process for producing a NiP electrolyte dispersion, the dispersion solution is mixed with the remaining part of the NiP electrolyte to obtain a NiP electrolyte dispersion with solid particles to be deposited. This NiP electrolyte dispersion with solid particles to be deposited thus produced serves as a coating bath for the electroless deposition of a NiP layer and solid particles to be deposited on a substrate.
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.The mixing of the dispersing solution from the fourth process step with the remaining part of the NiP electrolyte is preferably carried out at a temperature in a range from 40°C to a maximum of 60°C and even more preferably in a range from 45°C to a maximum of 55°C.
Zum Verständnis der Erfindung werden im Folgenden Beispiele und Ausführungsformen beschrieben von
- - durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlichen NiP-Elektrolydispersionen bzw. NiP- Elektrolytbäder und deren Verwendung,
- - Verfahren, welche die Bereitstellung einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten NiP-Elektrolytdispersion umfassen, zur Herstellung einer chemisch Nickelschicht auf einem Substrat, und durch ein solches Verfahren herstellbare oder erhältliche NiP-Schichten,
- - Substrate und deren Verwendung, wobei die Substrate wenigstens auf einem Teil ihrer Oberfläche eine abgeschiedene chemisch NiP-Schicht aufweisen, die mit einem Verfahren hergestellt wurde, welches die Bereitstellung einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten NiP-Elektrolytdispersion umfasst.
- - NiP electrolyte dispersions or NiP electrolyte baths obtainable by the process according to the invention and their use,
- - Processes which comprise the provision of a NiP electrolyte dispersion produced by the process according to the invention for producing an electroless nickel layer on a substrate, and NiP layers which can be produced or obtained by such a process,
- - Substrates and their use, wherein the substrates have at least on a part of their surface a chemically deposited NiP layer which was produced by a process which comprises the provision of a NiP electrolyte dispersion produced by the process according to the invention.
Eine aus dem Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erhaltene NiP-Elektrolytdispersion mit einzulagernden Feststoffpartikeln ist beispielsweise 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.
- - 2 g/l to 20 g/l nickel,
- - 0.1 to 30 g/l of solid particles to be stored,
- - 0.1 to 2.0 g/l surfactant, and
- - 0.2 to 2.0 g/l emulsifier.
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.
- - 6 g/l to 8 g/l nickel,
- - 3 to 8 g/l of solid particles to be chemically stored,
- - 0.3 to 0.7 g/l surfactant, and
- - 0.3 to 0.7 g/l emulsifier.
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.The NiP electrolyte dispersion or NiP coating bath that can be produced or obtained accordingly is characterized in that it comprises solid particles that are stably and uniformly dispersed therein and are to be deposited for preferably chemical, i.e. electroless, deposition.
Bei der NiP-Elektrolytdispersion, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar oder erhältlich ist, bleiben - im Unterschied zu dem in
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.In contrast, the method known in the prior art results in the solid particles to be deposited not remaining in suspension but precipitating, so that the precipitation only leads to an uneven coating of the substrate and deposits on the bottom of the NiP electrolyte bath.
Der in dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten oder erhältlichen NiP-Elektrolytdispersion wird beispielsweise zur stromlosen chemischen Abscheidung auch ein Reduktionsmittel zugesetzt.A reducing agent is also added to the NiP electrolyte dispersion produced or obtainable in the process according to the invention, for example for electroless chemical deposition.
Das Reduktionsmittel ist bevorzugt ein Hypophosphit. Ganz besonders bevorzugt ist das Reduktionsmittel Natriumhypophosphit.The reducing agent is preferably a hypophosphite. The reducing agent is particularly preferably sodium hypophosphite.
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.The reducing agent is advantageously present in an amount in a range of 10 to 80 g/l. A particularly advantageous addition thereof is in an amount of 20 to 60 g per liter of coating liquid, even more preferably in an amount of 30 to 50 g/l.
Dem 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 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.At least one complexing agent is advantageously added to the NiP electrolyte bath, which is selected in particular from the group of monocarboxylic acids, dicarboxylic acids, hydroxycarboxylic acids, ammonia and alkanolamines. The complexing agent is advantageously present in an amount in the range of 1.0 to 15 g/l of the NiP electrolyte bath. Complexing agents are particularly advantageous because they complex nickel ions and thus prevent excessively high concentrations of free nickel ions. This stabilizes the solution and suppresses the precipitation of nickel phosphite, for example.
Dem 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 NiP-Elektrolytdispersion vor. Beschleuniger sind deshalb erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, da sie beispielsweise Hypophosphitionen aktivieren und so die Abscheidung beschleunigen.At least one accelerator is advantageously added to the NiP electrolyte bath, which is selected in particular from the group of anions of mono- and dicarboxylic acids, fluorides and/or borides. The accelerator is advantageously present in an amount in a range of 0.001 to 1.0 g/l of the NiP electrolyte dispersion. Accelerators are therefore particularly advantageous according to the invention because they activate hypophosphite ions, for example, and thus accelerate the deposition.
Vorteilhafterweise wird der NiP-Elektrolytdispersion auch mindestens ein Stabilisator zugesetzt, der insbesondere ausgewählt ist aus der Gruppe Blei-, Zinn-, Arsen-, Molybdän-, Cadmium-, Thallium-Ionen und/oder Thioharnstoff. Der Stabilisator liegt vorteilhafterweise in einer Menge in einem Bereich von 0,01 bis 250 mg/l der NiP-Elektrolytdispersion vor. Stabilisatoren sind deshalb erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, da sie die Zersetzung der Lösung verhindern, indem sie katalytisch aktive Reaktionskeime maskieren.Advantageously, at least one stabilizer is also added to the NiP electrolyte dispersion, which is in particular selected from the group of lead, tin, arsenic, molybdenum, cadmium, thallium ions and/or thiourea. The stabilizer is advantageously present in an amount in a range from 0.01 to 250 mg/l of the NiP electrolyte dispersion. Stabilizers are therefore particularly advantageous according to the invention because they prevent the decomposition of the solution by masking catalytically active reaction nuclei.
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.By means of a pH buffer present in the NiP coating bath, advantageously from the group of sodium salts of a complexing agent (monocarboxylic acids, dicarboxylic acids, hydroxycarboxylic acids, ammonia, alkanolamines) and/or the associated acid, preferably in an amount of 0.5 to 30 g/l of the NiP electrolyte dispersion, the pH of the coating liquid can advantageously be kept constant over a longer deposition period.
Zum Nachregulieren des pH-Werts des 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/l 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.To adjust the pH of the coating bath, at least one pH regulator can advantageously be added to the NiP electrolyte dispersion in particularly preferred embodiments in an amount in the range of 1.0 to 30 g/l of the NiP electrolyte dispersion. Depending on the pH regulation requirement, the pH regulator can be selected from the group consisting of hydrochloric acid, sulfuric acid, sodium carbonate, sodium hydroxide and ammonia.
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 besonders vorteilhaft, da sie die Benetzbarkeit der zu beschichtenden, d.h. vernickelnden Oberfläche mit der NiP-Elektrolytdispersion erhöhen.As has been found to be further advantageous within the scope of the invention, the NiP electrolyte dispersion contains at least one wetting agent, which is in particular selected from the group of ionogenic and/or non-ionogenic surfactants and which is different from the surfactant used in the process according to the invention. Wetting agents serve to improve the wettability of the substrate surface to be coated with a deposition layer. The wetting agent is advantageously present in an amount in the range of 0.001 to 1.0 g/l of the NiP electrolyte dispersion. Wetting agents are particularly advantageous because they increase the wettability of the surface to be coated, i.e. nickel-plated, with the NiP electrolyte dispersion.
Beispielsweise wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine NiP-Elektrolytdispersion hergestellt, 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.For example, the process according to the invention is used to produce a NiP electrolyte dispersion which comprises nickel (Ni), phosphorus (P), at least one stably dispersed solid particle to be incorporated, selected from the group consisting of fluoropolymer, carbon material or a carbon-containing material, noble metal and mixtures of the aforementioned solid particles and at least one reducing agent.
In einer bevorzugten Variante umfasst die 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.
- - 2 g/l to 20 g/l nickel,
- - 0.1 to 30 g/l solid particles to be stored,
- - 0.1 to 2.0 g/l surfactant,
- - 0.2 to 2.0 g/l emulsifier, and
- - 20 g/l to 60.0 g/l reducing agent.
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,
- - 0,3 bis 0,7 g/l Emulgator, und
- - 30 g/l bis 50 g/l Reduktionsmittel.
- - 6 g/l to 8 g/l nickel,
- - 3 to 8 g/l of solid particles to be chemically stored,
- - 0.3 to 0.7 g/l surfactant,
- - 0.3 to 0.7 g/l emulsifier, and
- - 30 g/l to 50 g/l reducing agent.
Der pH-Wert des Beschichtungsbades bzw. der NiP-Elektrolytdispersion liegt mit besonderem Vorteil, 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.The pH value of the coating bath or the NiP electrolyte dispersion is particularly advantageously in a range from 4 to 6, with particularly advantageous and thus further preferred pH values in a range from 4.5 to 5.5. According to the invention, setting too acidic (pH < 4) pH values is to be avoided, since the deposition rate is greatly reduced.
Bei den erfindungsgemäß einzulagernden Feststoffpartikeln handelt es sich vorzugsweise um Hartstoffpartikel oder Polymerartikel, die durch eine ausgeprägte Härte charakterisiert sind.The solid particles to be incorporated according to the invention are preferably hard material particles or polymer articles which are characterized by a pronounced hardness.
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.Preferably, the solid particle to be stored is selected from the group consisting of fluoropolymer, carbon material or carbon-containing material, precious metal or mixture of the aforementioned solid particles.
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.For details of the solid particles to be incorporated, their contents in the NiP electrolyte dispersion and their particle size, please refer to the above detailed description, which equally applies to the NiP electrolyte dispersion as such.
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.Due to the advantageous attributes of the NiP electrolyte dispersion described above, it is possible to use the NiP electrolyte dispersion to chemically deposit a NiP layer in which the solid particles to be deposited are evenly embedded in the NiP layer and do not precipitate during electroless deposition and settle on the bottom of the NiP electrolyte bath.
Beispielsweise wird eine NiP-Elektrolytdispersion, die nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, zur Herstellung einer chemisch NiP-Schicht verwendet.For example, a NiP electrolyte dispersion prepared by a process according to the invention is used to produce a chemical NiP layer.
Beispielsweise wird eine NiP-Elektrolytdispersion, die nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, 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 verwendet.For example, a NiP electrolyte dispersion produced by a process according to the invention is used to produce wear protection, to produce corrosion protection, to improve the wettability of the surface, to improve the tribological properties or to improve the optical properties of a substrate or on a substrate surface.
Beispielsweise umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer chemisch NiP-Schicht auf einem Substrat, die folgende Schritte:
- (1) Bereitstellung einer NiP-Elektrolytdispersion, die nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde, mit einzulagernden Feststoffpartikeln;
- (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.
- (1) providing a NiP electrolyte dispersion prepared by a process according to the invention with solid particles to be incorporated;
- (2) optionally adjusting the pH of the NiP electrolyte dispersion to a pH of 4 to 6, preferably in a range of 4.5 to 5.1;
- (3) introducing the substrate into the NiP electrolyte dispersion; and
- (4) chemical deposition of Ni, P and at least one chemically deposited solid particle on the substrate.
Beispielsweise hat ein Beschichtungsverfahren, bei dem ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bereitgestelltes NIP-Elektrolytbad eingesetzt wird, 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 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.For example, a coating process in which a NIP electrolyte bath provided according to the method according to the invention is used has the advantage over conventional processes that it does not require the use of bath movement, which is necessary in conventional processes in order to prevent particle agglomeration. In other words: the process has the advantage that the solid particles to be deposited do not have to be mechanically kept in suspension in order to avoid particle agglomeration, which makes the process simpler.
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.Using process parameters such as pH value, temperature, and additions to the manufacturer-specific instructions for use of the NiP electrolyte bath producers on the one hand and deposition speed and particle dosage on the other hand, the layer structure with the solid particles to be deposited can be controlled and adapted to the desired surface properties.
Vorzugsweise wird das Beschichtungsverfahren bei einer Temperatur im Bereich von mindestens 85 °C, insbesondere mindestens 88 °C, durchgeführt. Die Temperatur beträgt vorteilhafterweise höchstens 95 °.Preferably, the coating process is carried out at a temperature in the range of at least 85 °C, in particular at least 88 °C. The temperature is advantageously at most 95 °.
Beispielsweise wird eine chemisch NiP-Schicht auf einem Substrat ermöglicht, die erhältlich oder herstellbar ist durch ein Verfahren, das die Bereitstellung einer mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten NiP-Elektrolytdispersion umfasst.For example, a chemical NiP layer on a substrate is made possible, which is obtainable or producible by a method comprising the provision of a NiP electrolyte dispersion produced by the method according to the invention.
Die abgeschiedene chemisch NiP-Schicht ist beispielsweise 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.The chemically deposited NiP layer is characterized, for example, in that it has a nickel content in a range of 55 to 95 wt.%, preferably in a range of 75 to 90 wt.%, even more preferably in a range of 80 to 85 wt.%.
Der Phosphor-Gehalt der chemisch NiP-Schicht liegt beispielsweise 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.The phosphorus content of the chemical NiP layer is, for example, in a range of 5 to 20 wt. %, advantageously in a range of 3 to 17 wt. %, and even more preferably in a range of 7 to 10 wt. The phosphorus content is differentiated between high (10 to 14 wt. %), medium (9 to 12 wt. %) and low (3 to 7 wt. %) phosphorus content.
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.Chemical NiP coatings with the above-mentioned phosphorus content are used primarily in functional areas. The coating properties can be controlled via the phosphorus deposited in the NiP layer.
Darüber hinaus umfasst die abgeschiedene chemisch NiP-Schicht beispielsweise 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 addition, the chemically deposited NiP layer comprises, for example, at least one solid particle to be incorporated, as defined above, in a range of 1 to 30 wt.%, preferably in a range of 2 to 20 wt.%, even more preferably in a range of 3 to 10 wt.%.
In einer noch mehr bevorzugten Variante weist die chemisch NiP-Schicht ein Gehalt an mindestens einem Perfluoralkoxyalkan-Polymer (PFA-Polymer) im Bereich von 7 bis 22 Gew.-% und/oder ein 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.In an even more preferred variant, the chemically NiP layer has a content of at least one perfluoroalkoxyalkane polymer (PFA polymer) in the range of 7 to 22 wt.% and/or a content of at least one carbon material and/or carbon-containing material in the range of 2 to 8 wt.% and/or a content of at least one noble metal in the range of 0.2 to 4 wt.%.
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.The deposited chemically NiP layer is further characterized by the fact that it has a hardness HV in the range of 550 to 700. Preferably, the hardness HV is in a range of 600 to 650.
Die Schichtdicke der 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.The layer thickness of the NiP layer is advantageously at most 100 µm, in particular at most 15 µm, very particularly preferably at most 2.0 µm and independently thereof at least 0.1 µm, in particular at least 1.0 µm.
Trotz der geringen maximalen Schichtdicke kann mit der Schicht überraschenderweise eine hohe Korrosionsschutzwirkung erzielt werden.Despite the low maximum layer thickness, the layer can surprisingly achieve a high corrosion protection effect.
Die NiP-Schicht weist auch eine sehr hohe Verschleißbeständigkeit auf.The NiP layer also has very high wear resistance.
Beispielsweise wird ein Substrat ermöglicht, das wenigstens auf einem Teil seiner Oberfläche eine chemisch Nickelschicht aufweist, die mit Hilfe einer NiP-Elektrolytdispersion hergestellt wurde, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten wurde.For example, a substrate is made possible which has, on at least part of its surface, an electroless nickel layer which was produced by means of a NiP electrolyte dispersion which was obtained by the process according to the invention.
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.The substrate is advantageously selected from the group consisting of substrates made of metal, substrates made of ceramic, in particular of conductive ceramic or ceramic coated with conductive material, and substrates made of plastic, in particular of conductive plastic or plastic coated with conductive material.
Am meisten bevorzugt ist das Substrat ein leitfähiges Substrat, noch mehr bevorzugt ein metallisches Substrat.Most preferably, the substrate is a conductive substrate, even more preferably a metallic substrate.
Aufgrund der vorteilhaften Eigenschaften, wie sie oben beschrieben wurden, werden die mit einer chemisch NiP-Schicht beaufschlagten Substrate beispielsweise 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.Due to the advantageous properties described above, the substrates coated with a chemical NiP layer are used, for example, as antifouling surface, surface in contact with salt water, in particular seawater desalination plants, sliding surface, corrosion protection surface, surface suitable for soldering processes, in particular in electronic applications, non-stick layer and layer with good electrical conductivity.
Folgende Anwendungsbeispiele geben eine anschauliche Erläuterung der vorliegenden Erfindung:The following application examples provide a clear explanation of the present invention:
Beispiel 1: Dispergier-Lösung für PFAExample 1: Dispersing solution for 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.
- 1. Mixing procedure: To prepare a PFA initial batch, PFA was dissolved in a portion of the NIP electrolyte bath containing 24% of the Ni content, based on grams per liter, at 30 °C and allowed to stand.
- 2. Mixing process: PFA initial batch and FC 20 ml PFA initial batch and 0.2 ml FC were mixed together.
- 3. Mixing procedure: FC and Emulan 0.9 g Emulan OP 25 were melted at 30 °C and mixed with 0.7 ml FC.
- 4. Mixing process: The mixtures obtained from the two previous mixing processes were then mixed together to obtain the dispersing solution.
Die Dispergier-Lösung wird zur Sensibilisierung mit 60 °C heißem NiP-Elektrolyt beimpft und danach in den restlichen NiP-Elektrolyten eingerührt.The dispersing solution is inoculated with 60 °C hot NiP electrolyte for sensitization and then stirred into the remaining NiP electrolyte.
Beispiel 2: Dispergier-Lösung für GraphitExample 2: Dispersing solution for graphite
Ausgehend von käuflichem, feinstgemahlenem Graphitpulver basiert der Dispergatansatz für Graphit auf der doppelten Menge der Rezeptstoffe der PFA-Dispergier-Lösung.Starting from commercially available, finely ground graphite powder, the dispersant formulation for graphite is based on twice the amount of the recipe ingredients of the PFA dispersant solution.
Die Dispergier-Lösung wird in Analogie zu den Verfahrensschritten von Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, dass anstelle von PFA Graphit verwendet wird.The dispersion solution is prepared analogously to the process steps of Example 1, with the exception that graphite is used instead of PFA.
Beispiel 3: Dispergier-Lösung für EdelmetalleExample 3: Dispersing solution for precious metals
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.Recipe Au: Preparation of the dispersing solution for gold incorporation in the NIP layer with atomic bonding between NiP and Au by adding 80 to 100 ml of Auruna 311 gold bath in 1 liter of commercially available NiP electrolyte with the addition of 0.1 mg each of FC and 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.The dispersion solution is prepared analogously to the process steps of Example 1, with the exception that Au was used instead of PFA.
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.Recipe Ag: Preparation of the dispersing solution for silver incorporation in the NiP layer with atomic bonding between NiP and Ag by adding 75 g potassium hydroxide, 75 ml silver methanesulfonate solution, 175 g Arguna 3230, salt additives 1+2 and 20 ml brightener additives 1+2 in 1 liter of commercially available NiP electrolyte with the addition of 0.1 mg each of FC and 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.The dispersion solution is prepared analogously to the process steps of Example 1, with the exception that Ag was used instead of PFA.
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.The above dispersing solution recipes apply equally to the storage of precious metals such as platinum, rhodium, palladium in commercially available chemical NiP electrolyte baths such as those sold by Schlötter, HSO, Kampschulte, Conventya, Enthone etc. and which may need to be adjusted to the manufacturer's specific pH value, temperature and additions in accordance with the respective instructions for use.
Beispiel 4: Dispergier-Lösung für MischschichtenExample 4: Dispersing solution for mixed layers
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.The preparation of a dispersing solution for producing mixed layers with polymers (PFA) and graphite with the addition of Emulan OP 25 and FC 135 is carried out analogously to the process steps of Example 1, with the exception that instead of PFA, a mixture of PFA and graphite was used as the solid particles to be deposited.
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.The invention has been described above in the detailed description with reference to its general and preferred embodiments and to Examples 1 to 4, which do not limit the invention but merely serve to illustrate it. The scope of the invention is determined from the following patent claims.
Claims (10)
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