專利名稱：借助不反應(yīng)涂層選擇性或完全鈍化工件和設(shè)備部件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及借助于金屬的化學(xué)沉積過程中的不反應(yīng)涂層，選擇性或者完全鈍化基質(zhì)、工件和設(shè)備部件的方法。
背景技術(shù)：
除了基本工作材料涂覆金屬的電解法外，長期以來公知的還有所謂的無電流涂覆法(electroless plating)。無外部電流或者還有化學(xué)涂覆金屬應(yīng)理解為幾乎所有金屬和許多非導(dǎo)體的化學(xué)表面精制。在其化學(xué)和機(jī)械特征上與電鍍涂覆金屬鍍層完全不同。因此，無電流的金屬涂覆涉及到自動催化過程。在這種涂層方法中，催化作用的表面上產(chǎn)生反應(yīng)。在這種情況下，沉積槽(電解液)中含有的金屬離子還原成元素金屬，而至少在電解液中含有的還原劑被氧化掉。
因此，對于基質(zhì)，工件或者設(shè)備部件采用金屬的選擇性涂層來說，需要將不涂覆金屬的區(qū)域，采用無催化作用的當(dāng)時不導(dǎo)電的材料覆蓋或鈍化。從現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)公知的化學(xué)鍍鎳方法中可以看出，所要使用的過程設(shè)備的各部件，例如像沉積槽的容器，所要涂層基質(zhì)的支架等，在使用前要鈍化，以避免不希望的涂層帶有鎳和為此造成電解液不必要的消耗。為此，大部分由不銹鋼組成的設(shè)備部件，例如像槽，泵，加熱器或者攪拌器等，通常通過濃硝酸處理鈍化。此外，為保持鈍化狀態(tài)，在設(shè)備部件上還要設(shè)置陽極電位。盡管有這些措施，仍然需要按一定的時間間隔用硝酸重復(fù)處理。然而對于涂層操作來說，既費(fèi)時成本又高，因?yàn)橐环矫姹仨氈袛嗌a(chǎn)，因?yàn)橄跛崾且环N危險物質(zhì)，另一方面還必須采取花費(fèi)很高的安全措施，防止環(huán)境和人員受到傷害。
此外，在現(xiàn)有技術(shù)的方法中公知，工件不涂覆金屬區(qū)域的這種覆蓋一般通過使用漆或者塑料材料進(jìn)行。然而，選擇性覆蓋或鈍化的這些方法同樣需要很高的與過程相關(guān)的費(fèi)用。由此，可能后面去除的鈍化層以及清除絕大部分無法再利用的殘余材料導(dǎo)致非常高的清理費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的因此在于提供一種方法，用于在金屬的無電流涂覆的過程中，在基質(zhì)，工件或者設(shè)備部件上選擇性地或者完全構(gòu)成一鈍化涂層，化學(xué)的金屬沉積過程不會在該涂層上進(jìn)行，其中，避免了工件或者設(shè)備部件的確定區(qū)域的不需要的涂層而無需增加費(fèi)用和時間，其中，用于金屬的無電流沉積的方法可以無硝酸操作。
該目的依據(jù)本發(fā)明通過一種方法得以實(shí)現(xiàn)，該方法用于在金屬沉積的過程中，將基質(zhì)，工件或者設(shè)備部件選擇性地或者完全鈍化，基質(zhì)，工件或者設(shè)備部件的處理采用活化溶液，在不涂覆金屬的區(qū)域上電解沉積一粘性的鈍化層。
通過依據(jù)本發(fā)明的方法，消除了現(xiàn)有技術(shù)中在通過鈍化層的電解沉積選擇性地涂覆金屬中公知的缺陷。此外，可以采用無硝酸的方法。平均的涂層時間通過鈍化的簡化實(shí)施明顯得到縮短，清理費(fèi)用降到最低限度，由此明顯提高了過程的經(jīng)濟(jì)性。這一點(diǎn)特別是體現(xiàn)在鈍化所使用的電解液的具有優(yōu)點(diǎn)的成分上。事實(shí)出人預(yù)料地表明，特別是通過使用含有鉻的電解液，可以在基質(zhì)不涂覆金屬的區(qū)域上電解沉積鈍化層，該層在化學(xué)沉積具有代表性的金屬像鎳，銅，銀，金，錫，鉛，鋅，鈀，鉍，鈷，鉑等的過程溶液中表現(xiàn)出完全鈍化的特性。即使在與不如金屬無電流沉積的自動催化反應(yīng)的表面的電接觸中(例如工件或者設(shè)備部件等不涂層的區(qū)域)，也不會活化，并因此也不會出現(xiàn)鈍化區(qū)域不希望出現(xiàn)的涂層。
依據(jù)本發(fā)明的選擇性或者完全鈍化的涂層可以具有優(yōu)點(diǎn)地在極其不同的基質(zhì)上進(jìn)行。因此，工件或者設(shè)備部件的涂層可以由金屬和/或金屬化合物或者還有塑料組成，其中，塑料事先按照其他方法涂覆金屬。這種涂覆金屬可以部分或者選擇性地進(jìn)行。
依據(jù)本發(fā)明方法的另一優(yōu)點(diǎn)是，金屬的沉積過程通過所使用的設(shè)備部件依據(jù)本發(fā)明的鈍化可以更加經(jīng)濟(jì)地構(gòu)成。具有優(yōu)點(diǎn)的是，通過對具有用于無電流涂覆金屬的電解液的容器的鈍化，電解槽的平均使用壽命明顯延長以及涂覆金屬的實(shí)施得到簡化，因?yàn)槠渲腥∠藶楸３肘g化狀態(tài)而設(shè)置陽極電位。為此，可以限制安全措施并相應(yīng)將成本降到最低限度。具有優(yōu)點(diǎn)的是，特別是對設(shè)備部件進(jìn)行鈍化，例如像沉積槽的容器或者帶有不反應(yīng)表面的所要涂層工件的支架，其由金屬和/或金屬化合物，最好是鋼，特別優(yōu)選由不銹鋼制成。這種鈍化可以使用像現(xiàn)有的鋼這種成本很低的材料來取代非常昂貴的不銹鋼。
根據(jù)哪些基質(zhì)需要被選擇性鈍化各自涂覆金屬或金屬層需要具有哪些附加特性，將基質(zhì)在鈍化之前進(jìn)行活化。這一點(diǎn)特別是在不導(dǎo)電基質(zhì)上是必要的?；|(zhì)的活化可以按照傳統(tǒng)的方法進(jìn)行。具有優(yōu)點(diǎn)的是，活化可與鈍化步驟同時進(jìn)行。從這種關(guān)系上說，事實(shí)證明具有優(yōu)點(diǎn)的是，將用于鈍化準(zhǔn)備的電解液摻入氟化物和/或含氟的化合物，以便使材料表面，特別是不銹鋼表面達(dá)到足夠的活化，由此保證帶有鈍化層的一種粘性涂層。
鈍化過程通過從最好具有鉻的適用電解液中，通過在施加陽極電流下，不反應(yīng)層的電解沉積完成。通常為沉積具有鉻的層(特別是在所謂的鉻槽中)，要求溫度在40-70℃范圍內(nèi)，電流密度在10-50A/dm2范圍內(nèi)。然而，因?yàn)橛纱藭斐煽傠娏髟黾?，這不是在任何情況下或?qū)θ魏吴g化過程來說都是一筆適當(dāng)?shù)馁M(fèi)用，所以事實(shí)證明具有優(yōu)點(diǎn)的是，鈍化層在較小的電流密度范圍內(nèi)沉積。具有優(yōu)點(diǎn)的是使用一種電解液，它可以在低溫下，最好是15-40℃的范圍內(nèi)，電流密度在10A/dm2以下，最好在5A/dm2以下，產(chǎn)生一種帶有依據(jù)本發(fā)明不反應(yīng)層的粘性涂層。這一點(diǎn)可以說是所謂的低溫鉻槽。原則上也可以使用鉻-(III)-化合物基礎(chǔ)上的其他結(jié)構(gòu)的鉻槽，例如像Enthone公司名稱為Trichrolyte的槽。
基質(zhì)不鈍化區(qū)域隨后的無電流涂覆金屬可以按照傳統(tǒng)方式進(jìn)行。具有優(yōu)點(diǎn)的是，可以使用通常在無電流涂覆金屬中所使用的電解液。
選擇性涂覆鈍化層為此可以在無電流涂覆金屬之后按照簡單的方式無需動手便可去除?？梢酝ㄟ^浸入稀釋酸中，或者這種酸對基質(zhì)構(gòu)成危險的話，可以在使用陽極電流下通過浸入堿性溶液直至完全去除鈍化層。
為詳細(xì)說明本發(fā)明，下面介紹一種依據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明并不局限于此。
具體實(shí)施例方式
依據(jù)本發(fā)明用于在金屬沉積過程中在基質(zhì)上制造選擇性不反應(yīng)層的電解液，原則上由具有氟化物和/或氟的化合物的活化溶液以及一種或者多種鉻基鹽，最好是鉻酸或者三價的鉻化合物組成。
在槽溫度20℃和施加3A/dm2的電壓下，從下列成分的電解液中沉積出無層厚限制的光滑均勻的涂層200-300g/l鉻(VI)氧化物1-3g/l濃硫酸0.02-0.03g/l氟化物0.2-3g/l甲磺酸或甲磺酸衍生物。
依據(jù)本發(fā)明方法以及依據(jù)本發(fā)明電解液的應(yīng)用例為不銹鋼涂層，帶有與隨后的涂覆金屬相關(guān)的鈍化鉻層。在這種情況下，可以取消現(xiàn)有技術(shù)中通常使用的沖擊式鎳槽。可以采用鉻層直接選擇或者完全涂層。在依據(jù)本發(fā)明方法和電解液的另一有利的應(yīng)用中，用于化學(xué)涂覆金屬槽的容器內(nèi)部空間涂層，以防止該面涂覆金屬。在這種情況下，可以具有優(yōu)點(diǎn)地將該容器加入依據(jù)本發(fā)明的電解液直至加滿，隨后向化學(xué)涂覆金屬槽的容器施加相應(yīng)的電壓。在這種情況下特別具有優(yōu)點(diǎn)的是，可以放棄為容器，泵，加熱器，攪拌器等使用非常昂貴的不銹鋼，因?yàn)榻柚谝罁?jù)本發(fā)明電解液涂層的表面相對于鉻涂覆金屬槽鈍化。
另一應(yīng)用例是在依據(jù)本發(fā)明的方法中或采用依據(jù)本發(fā)明的電解液，將浴器在外面鍍鉻后里面鍍錫。此外，采用依據(jù)本發(fā)明的方法或電解液，將球閥通過選擇性鈍化對受侵蝕的部位鍍鎳，而受磨損的面可以鍍鉻。
在另一應(yīng)用中，可以對氣體加熱裝置的銅或者銅合金制成的換熱器元件選擇性地涂覆鈍化的鉻層，而出于防腐的原因，空腔帶有化學(xué)鎳層。鍍鉻的外部區(qū)域耐很熱的燃燒氣體，而通水的內(nèi)部空間耐水或者其他載熱介質(zhì)的腐蝕。
權(quán)利要求
1.用于以金屬化學(xué)沉積過程中的不反應(yīng)涂層選擇性或者完全涂覆基質(zhì)、工件或設(shè)備部件的方法，該過程無硝酸進(jìn)行，該方法包括活化步驟和在基質(zhì)不涂覆金屬的區(qū)域上電解沉積粘性不反應(yīng)層。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其中，化學(xué)沉積的金屬為由銅，鎳，錫，鈷，鈀，銀，金或者鉑組成組的至少一種金屬。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，活化優(yōu)選使用含有氟化物的溶液。
4.按權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其中，作為基質(zhì)優(yōu)選使用由金屬和/或金屬化合物，合金或者塑料構(gòu)成的工件或者設(shè)備部件。
5.按權(quán)利要求1-4之一所述的方法，其中，為對非無電流涂覆金屬的區(qū)域涂層，沉積由具有鉻的電解質(zhì)構(gòu)成的層。
6.按權(quán)利要求1-5之一所述的方法，其中，不反應(yīng)的層通過施加陰極電流而被電解沉積在基質(zhì)所要涂層的區(qū)域上。
7.按權(quán)利要求1-6之一所述的方法，其中，不反應(yīng)層被沉積在電流密度較小的區(qū)域內(nèi)。
8.按權(quán)利要求1-7之一所述的方法，其中，不反應(yīng)層在低溫下沉積。
9.按權(quán)利要求1-8之一所述的方法，其中，對基質(zhì)不借助于不反應(yīng)層鈍化的區(qū)域隨后進(jìn)行無電流涂覆金屬。
10.按權(quán)利要求1-9之一所述的方法，其中，如果需要，則在無電流涂覆金屬后去除不反應(yīng)層。
11.按權(quán)利要求1-10之一所述的方法，其中，在無電流涂覆金屬后借助于酸進(jìn)行不反應(yīng)層可能的去除。
12.按權(quán)利要求1-10之一所述的方法，其中，在無電流涂覆金屬后借助于堿性溶液在陽極極化下進(jìn)行不反應(yīng)層可能的去除。
全文摘要
本發(fā)明涉及借助于金屬化學(xué)沉積過程中不反應(yīng)涂層，選擇性或者完全鈍化基質(zhì)、工件和設(shè)備部件的方法。為此目的，依據(jù)本發(fā)明從具有氟化物的活化劑以及含有鉻的電解質(zhì)中，將與隨后的涂覆金屬相關(guān)的不反應(yīng)涂層，電解沉積在基質(zhì)，工件或者設(shè)備部件的化學(xué)不涂覆金屬的部位上。具有優(yōu)點(diǎn)的是，在隨后進(jìn)行的基質(zhì)，工件或者設(shè)備部件的化學(xué)涂覆金屬后，鈍化的不反應(yīng)涂層借助于稀釋酸或者堿性介質(zhì)無需動手便可去除。
文檔編號C23C18/18GK1598051SQ200410057739
公開日2005年3月23日 申請日期2004年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月14日
發(fā)明者赫爾穆特·霍斯特赫姆克, 安德烈亞斯·默比烏斯, 馬利斯·克萊因菲爾德 申請人:恩通公司