DE1182015B - Process for chemical nickel plating of non-metallic objects - Google Patents

Description

Verfahren zur chemischen Vernickelung von nichtmetallischen Gegenständen In den deutschen Patentschriften 1077 940 und 1145 889 ist ein Verfahren zur chemischen Vernickelung von Gegenständen mit »katalytischer« Oberfläche beschrieben. Dieses Verfahren besteht im wesentlichen in der Behandlung der Gegenstände in einem Nickel- und Hypophosphitionen enthaltenden Bad. Das Wort »katalytisch« besagt in diesem Zusammenhang, daß das Material, aus dem wenigstens die Oberfläche des Gegenstandes besteht, die Eigenschaft besitzt, die Oxydoreduktionsreaktion zwischen den Nickelionen und den Hypophosphitionen, durch die die Abscheidung des Nickels auf der katalytischen Oberfläche bewirkt wird, zu katalysieren.Process for the chemical nickel-plating of non-metallic objects In the German patents 1077 940 and 1 145 889 a process for the chemical nickel-plating of objects with a "catalytic" surface is described. This process essentially consists in treating the objects in a bath containing nickel and hypophosphite ions. In this context, the word "catalytic" means that the material of which at least the surface of the object is made has the property of promoting the oxidation reduction reaction between the nickel ions and the hypophosphite ions, which cause the nickel to be deposited on the catalytic surface catalyze.

In der ersten der genannten Patentschriften werden bestimmte physikalisch-chemische Bedingungen erwähnt, denen das Bad genügen muß, damit eine richtige Abscheidung gewährleistet wird.In the first of the patents mentioned, certain physico-chemical Mentioned conditions, which the bath must meet, so that a correct deposition is guaranteed.

Danach muß das Bad vor allem bestimmte Mengen der Reaktionsteilnehmer aufweisen, d. h.After that, the bath must contain certain quantities of the reactants in particular have, d. H.

das Mengenverhältnis von Ni++ : H2P02- muß zwischen 0,25 und 1,60 liegen; die absolute H2P02--Konzentration muß 0,15 bis 1,20 Mol/Liter betragen; der pH-Wert muß zwischen 4,3 und 6,8 gehalten werden durch die Anwesenheit eines Puffers und durch während des Reaktionsverlaufs erfolgende Alkalizugabe.the ratio of Ni ++: H2P02- must be between 0.25 and 1.60 lie; the absolute H2P02 concentration must be 0.15 to 1.20 mol / liter; the pH must be kept between 4.3 and 6.8 by the presence of a Buffer and by adding alkali during the course of the reaction.

Außerdem muß das Bad, um wirksam zu sein und über längere Zeiträume verwendbar zu bleiben, sogenannte Aktivierungsmittel enthalten, die aus gesättigten, aliphatischen Dicarbonsäuren mit 3 bis 6 C-Atomen, wie Bernsteinsäure, bestehen.Also, in order to be effective, the bath needs to last for long periods of time to remain usable, contain so-called activating agents, which are made from saturated, aliphatic dicarboxylic acids with 3 to 6 carbon atoms, such as succinic acid.

Schließlich muß die Reaktion bei einer Temperatur zwischen 95 und 99 ° C stattfinden.Finally, the reaction must take place at a temperature between 95 and 99 ° C.

In der zweiten der genannten Patentschriften ist die kontinuierliche Anwendungsweise dieses Verfahrens dargestellt.In the second of the cited patents is the continuous How this procedure is used is shown.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, das die Anwendung der vorstehenden Verfahrensweise bei nichtkatalytischen Oberflächen, insbesondere bei Kunststoffen, gestattet.The aim of the present invention is a method that the application the above procedure for non-catalytic surfaces, in particular for plastics.

Es ist bereits bekannt, eine metallische Abscheidung auf die nichtmetallische Oberfläche eines Gegenstandes dadurch aufzubringen, daß man den Gegenstand zur Aktivierung der Oberfläche mit einer Palladiumsalzlösung behandelt und anschließend den so aktivierten Gegenstand in das Metallisierungsbad taucht.It is already known, a metallic deposit on the non-metallic To apply the surface of an object that one activates the object the surface is treated with a palladium salt solution and then activated in this way The object is immersed in the plating bath.

Es zeigte sich jedoch, daß bei Anwendung dieses Verfahrens bei der Vernickelung das an der Oberflache anhaftende Palladiumsalz rasch in das Vernickelungsbad diffundiert und die schnelle Zersetzung des Bades sowie die Bildung eines schwarzen Niederschlags aus kolloidalem Nickel hervorruft, wodurch die weitere Vernickelung unmöglich wird. Dieser Nachteil wird auch dadurch nicht ausgeschaltet, daß man die Oberfläche des nichtmetallischen Gegenstandes zunächst mit einem Reduktionsmittel, wie Zinnchlorid, behandelt, dann spült und anschließend den Gegenstand mit Metallsalz behandelt. Die Metallsalzlösung wird in die Vernickelungslösung eingeschleppt und fördert deren Zersetzung.However, it was found that using this method in the Nickel plating the palladium salt adhering to the surface quickly into the nickel plating bath diffuses and the rapid decomposition of the bath, as well as the formation of a black Precipitation of colloidal nickel causes, which causes further nickel plating becomes impossible. This disadvantage is not eliminated by the fact that the Surface of the non-metallic object first with a reducing agent, such as tin chloride, treated, then rinsed and then the item with metal salt treated. The metal salt solution is dragged into the nickel-plating solution and promotes their decomposition.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die Vermeidung dieses Nachteils und sichert die Anbringung metallischer Palladiumkerne auf der nichtmetallischen Oberfläche, an denen die Vernickelungsreaktion eingeleitet wird, die nach dieser Einleitung wie bei einer gewöhnlichen katalytischen Oberfläche weiter fortschreitet.The method according to the invention allows this disadvantage to be avoided and ensures the attachment of metallic palladium cores to the non-metallic Surface on which the nickel-plating reaction is initiated, following this Initiation as with an ordinary catalytic surface continues.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist also ein Verfahren zum chemischen Vernickeln eines nichtmetallischen Gegenstandes mittels eines Nickel- und Hypophosphitionen enthaltenden Bades mit üblicher Zusammensetzung und vorheriger Aktivierung der zu behandelnden Oberflächen durch Tauchen des Gegenstandes in eine Palladiumsalzlösung, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Gegenstand vor dem chemischen Vernickeln gereinigt, aufgerauht, dann in eine wäßrige Palladiumsalzlösung und danach in eine ein Reduktionsmittel enthaltende Lösung eingetaucht wird. Erst dann wird der Gegenstand nach den Verfahren der genannten älteren Patente vernickelt. Folgende Einzelheiten des Verfahrens sind noch zu erwähnen: Der Ausdruck »nichtmetallische Stoffe« bezeichnet nicht nur Kunststoffe, sondern auch Gummi, Glas, Holz, keramische Stoffe, Quarz u. dgl.The method according to the invention is therefore a method for chemical Nickel plating of a non-metallic object by means of a nickel and hypophosphite ion containing bath with the usual composition and prior activation of the to surfaces to be treated by immersing the object in a palladium salt solution, which is characterized in that the object prior to chemical nickel plating cleaned, roughened, then in an aqueous palladium salt solution and then in a a Solution containing reducing agent is immersed. Only then does the object become Nickel-plated according to the process of the earlier patents mentioned. The following details of the procedure should also be mentioned: The term "non-metallic substances" denotes not only plastics, but also rubber, glass, wood, ceramic materials, quartz and the like

Zum Aufrauhen kann die nichtmetallische Oberfläche nach dem Reinigen und Beizen auf übliche Weise durch Abreiben mit Sand, Bürsten, Aufreiben, Schmirgeln usw. zwecks Entfernung aller Politurflächen behandelt werden.The non-metallic surface can be roughened after cleaning and pickling in the usual way by rubbing with sand, brushing, rubbing, sanding etc. to remove all polished surfaces.

Die Palladiumchloridlösung besitzt vorzugsweise eine Konzentration von, 35 mg je Liter.The palladium chloride solution preferably has a concentration of .35 mg per liter.

Die Reduktion des Palladiumsalzes zu metallischem Palladium in Form von Keimen kann mit jedem geeigneten Reduktionsmittel durchgeführt werden. Die Verwendung von Hypophosphit selbst als Reduktionsmittel, z. B. in einer bis 0,225molaren Lösung, hat sich als vorteilhaft erwiesen. Es kann jedoch auch Hydrochinon, Hydrazin usw. angewendet werden. Es ist zu beachten, daß die Oberfläche nach der Reduktion keinen kontinuierlichen Überzug aus Palladiumkeimen trägt, sondern nur eine gewisse Anzahl von Keimen aufweist, die zur Einleitung der katalytischen Vernickelung genügen; sobald die Reaktion eingeleitet ist, verteilt sich das Nickel um die Kerne herum und bedeckt schließlich die ganze Oberfläche des Gegenstandes. Der Beginn der Vernickelung erfolgt zweckmäßigerweise unter Bedingungen, die von denen der gewöhnlichen chemischen Vernickelung etwas abweichen. Tatsächlich spielt die Oberfläche, solange sie nicht gleichmäßig vernickelt ist, nicht ganz die Rolle des Katalysators, im Gegensatz zu den Vorgängen bei einer »katalytischen« Oberfläche. Deshalb ist es zweckmäßig, den Beginn des Verfahrens, d. h. den Austausch der Metalle Pd und Ni und dann die Bildung eines kontinuierlichen Nickelüberzuges unter verschiedenen Bedingungen durchzuführen. Es wurde festgestellt, daß bei der Einleitung des Verfahrens die Verwendung eines Bades, bei dem das Verhältnis von Ni++ : HZPO_,- nahe der unteren Grenze des in Patent 1077 940 angegebenen Bereiches, d. h. in der Nähe von 0,25 liegt, vorteilhaft ist. Es wurde festgestellt, daß in diesem Falle der Beginn der Vernickelung tatsächlich innerhalb kürzerer Zeit erfolgt. In der Praxis kann diese Einleitung nach weniger als 10 Minuten erfolgen. Auch kann bei Temperaturen gearbeitet werden, die unter denen eines gewöhnlichen Nickelbades liegen, um die Bildung von Fehlstellen im Nickelüberzug zu vermeiden. Die Einleitung der Vernickelung muß jedenfalls mit möglichst beständigen Bädern erfolgen.The reduction of the palladium salt to metallic palladium in the form of nuclei can be carried out with any suitable reducing agent. The use of hypophosphite itself as a reducing agent, e.g. B. in a to 0.225 molar solution has proven to be advantageous. However, hydroquinone, hydrazine, etc. can also be used. It should be noted that after the reduction the surface does not have a continuous coating of palladium nuclei, but only has a certain number of nuclei which are sufficient to initiate the catalytic nickel plating; once the reaction is initiated, the nickel spreads around the cores and eventually covers the entire surface of the object. The start of nickel plating is expediently carried out under conditions that differ somewhat from those of the usual chemical nickel plating. In fact, as long as the surface is not evenly nickel-plated, it does not quite play the role of the catalyst, in contrast to what happens with a "catalytic" surface. It is therefore advisable to start the process, ie to replace the metals Pd and Ni and then to form a continuous nickel coating, under different conditions. It has been found that, in the initiation stage, the use of a bath in which the ratio of Ni ++: HZPO _, -, is near the lower limit of the features specified in patent 1 077 940 zone ie in the vicinity of 0.25, is advantageous. It has been found that in this case the start of nickel plating actually takes place within a shorter time. In practice, this initiation can take place after less than 10 minutes. It is also possible to work at temperatures below those of a normal nickel bath in order to avoid the formation of defects in the nickel coating. In any case, the initiation of the nickel plating must be carried out with baths that are as resistant as possible.

Nach der Einleitung erfolgt die Reaktion dann auf übliche Weise.After initiation, the reaction then takes place in the usual manner.

Die folgende Tabelle veranschaulicht nochmals das vorstehend Gesagte: Ni++-(H2P02)-- Vorvernickelung Vernickelungs-' Aussehen der Probe Schwarzer Niederschlag Verhältnis PI-I-Anfangswert zeit nach beendeter Minuten Minuten (Überzug) Vernickelung 0,179 5,01 4 50 sehr gut ziemliche Menge 0,268 5,00 4 50 sehr gut Spiegel 0,357 5,01 4 50 gut Spiegel 0,433 5,01 4 50 ziemlich gut ziemliche Menge 0,670 5,00 11 50 ziemlich gut ziemliche Menge 1,340 4,90 39 110 ziemlich gut ziemliche Menge In allen obigen Versuchen bestanden die Proben aus Bakelit und besaßen ein Verhältnis von Volumen zu Oberfläche von 2,5; die absolute H2P0--Konzentration betrug 0,224 Mol je Liter und der AnfangspH-Wert 4;85 (Puffer 0,120 Mol Natriumacetat je Liter).The following table again illustrates what has been said above: Ni ++ - (H2P02) - Pre-nickel plating Nickel plating 'Appearance of the sample Black precipitate PI-I initial value ratio time after Minutes minutes (plating) nickel plating 0.179 5.01 4 50 very good quite a lot 0.268 5.00 4 50 very good mirror 0.357 5.01 4 50 good mirror 0.433 5.01 4 50 pretty good quite a lot 0.670 5.00 11 50 pretty good quite a lot 1,340 4.90 39 110 pretty good quite a lot In all of the above tests, the samples were made of Bakelite and had a volume to surface area ratio of 2.5; the absolute H2P0 concentration was 0.224 mol per liter and the initial pH value was 4.85 (buffer 0.120 mol sodium acetate per liter).

Claims (5)

Patentansprüche: 1. Verfahren zum chemischen Vernickeln eines nichtmetallischen Gegenstandes mittels eines Nickel- und Hypophosphitionen enthaltenden Bades mit üblicher Zusammensetzung und vorheriger Aktivierung der zu behandelnden Oberflächen durch Tauchen des Gegenstandes in eine Palladiumsalzlösung, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand vor dem chemischen Vernickeln gereinigt, aufgerauht, dann in eine wäßrige PalladiumsaMösung und danach in eine ein Reduktionsmittel enthaltende Lösung eingetaucht wird. Claims: 1. Process for chemical nickel-plating of a non-metallic Object by means of a bath containing nickel and hypophosphite ions usual composition and prior activation of the surfaces to be treated by immersing the object in a palladium salt solution, characterized in that that the object is cleaned, roughened, then in an aqueous palladium solution and then one containing a reducing agent Solution is immersed. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Palladiumchloridlösung einer Konzentration von 35 mg/1 verwendet wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that a palladium chloride solution having a concentration of 35 mg / l is used. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Reduktionslösung eine wäßrige Hypophosphitlösung verwendet wird. 3. Procedure according to claims 1 and 2, characterized in that the reducing solution is an aqueous Hypophosphite solution is used. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Hypophosphitlösung einer Konzentration von 0,225 Mol je Liter verwendet wird. 4. The method according to claim 3, characterized in that that an aqueous hypophosphite solution is used at a concentration of 0.225 moles per liter will. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand nach dem Aktivieren zunächst in einem verdünnten Vernickelungsbad, bei dem das Verhältnis der Mol-Konzentrationen von Ni++ zu H.P02- nahe bei 0,25 liegt, vernickelt und nach der Bildung einer kontinuierlichen Nickelschicht in einem üblichen Vernickelungsbad weiterbehandelt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1031632; USA.-Patentschriften Nr. 1472 244, 2 430 581.5. The method according to claim 1 to 4, characterized in that the object after activation first in a dilute nickel plating bath, in which the ratio the mole concentrations of Ni ++ to H.P02- is close to 0.25, nickel-plated and after the formation of a continuous layer of nickel in a conventional nickel-plating bath is further treated. Documents considered: French patent specification No. 1031632; U.S. Patent Nos. 1472,244, 2,430,581.