CH684275A5 - Procédé de déposition d'un revêtement métallique autocatalytique lisse sur un substrat en aluminium. - Google Patents
Procédé de déposition d'un revêtement métallique autocatalytique lisse sur un substrat en aluminium. Download PDFInfo
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Description
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Description
Cette invention concerne le revêtement métallique d'aluminium zingué, et plus particulièrement la fourniture d'une meilleure adhésion et un revêtement lisse en employant un procédé de double zin-gage amélioré et de préférence, en combinaison avec un procédé de revêtement métallique unique autocatalytique utilisant un bain de revêtement métallique autocatalytique de formule spéciale.
Le revêtement métallique de l'aluminium est d'intérêt commercial considérable et une application en est la préparation de disques mémoires utilisés dans une variété d'applications électroniques tels qu'ordinateurs et de systèmes de traitement de données. L'aluminium est le substrat préféré pour le disque; cependant, d'autres métaux conviennent aussi. En général, une couche relativement fine de nickel autocatalytique non magnétique est appliquée sur l'aluminium, suivie d'une fine couche d'un matériau magnétique tel que du cobalt. Un signal est mémorisé sur le disque en magnétisant la couche de cobalt pour représenter le signal à un moment sélectionné.
Les alliages typiquement employés pour les disques mémoires sont les numéros 5086 et 5586 de l'Aluminium Association. Ces disques contiennent une quantité d'environ 4% en poids de magnésium. Généralement, les disques d'aluminium ont une épaisseur d'environ 1,25 à 5 mm et contiennent, en poids, environ 4% à 4,90% de magnésium, 0,01% à 0,40% de cuivre, 0,01% à 0,40% de zinc, chrome, nickel, fer, silicium, le reste étant constitué d'aluminium et d'impuretés inévitables.
Le disque revêtu de métal terminé doit être extrêmement lisse et uniforme afin d'empêcher la tête magnétique du dispositif qui survole la surface du disque à proximité immédiate (généralement 5-8 microinches / 125-200 x 10_9m) de cracher. Alors que le substrat d'aluminium de départ doit lui-même être extrêmement lisse et plat, comme décrit dans le brevet US 4 825 680, le revêtement métallique du disque doit de même être lisse et uniforme, afin que le disque final produit ait les spécifications exactes requises pour des produits de ce type.
Malheureusement cependant, le revêtement métallique d'un substrat et même un revêtement d'un métal autocatalytique ne produit pas nécessairement un revêtement lisse. Des creux dans le revêtement, des inclusions, des formations en ponts et autres sont seulement quelques-uns des problèmes de revêtement qui peuvent rendre une surface de disque rugueuse et inacceptable.
L'aluminium et ses alliages présentent aussi des problèmes supplémentaires lors du revêtement, à cause de la rapidité à laquelle se forme une pellicule oxydée lorsqu'ils sont exposés à l'air. Il en résulte que des traitements spéciaux doivent être employés lorsqu'on veut revêtir de l'aluminium. Ces traitements comprennent des traitements mécaniques; des attaques chimiques, spécialement des attaques avec un acide contenant des sels de fer, de nickel et de manganèse; des solutions de déplacement alcalines, spécialement celles déposant du zinc, du laiton et du cuivre; une anodisation, spécialement dans des acides phosphoriques, suifuri-ques ou chromiques; et un revêtement électrolyti-que à basse densité de courant durant quelques secondes avec du zinc. Parmi ces traitements, les solutions de déplacement alcalines ont le plus de succès commercial.
Bien que beaucoup de métaux peuvent être déposés sur de l'aluminium par déplacement, le zinc en est le plus courant. Dans ce cas, le procédé est connu comme procédé de zingage.
Durant les années, de nombreuses améliorations ont été apportées à la formule du zingage conventionnel et au procédé de zingage, la plupart d'entre elles portant sur une accélération de la formation du film et sur le degré d'adhésion et l'uniformité du revêtement de zinc obtenu. Un résumé détaillé des procédés de zingage peut être trouvé dans le brevet US 4 346 128 de Loch et US 3 216 835 de Saubestre, ces brevets étant incorporés ici comme références.
Dans le procédé de zingage conventionnel, l'aluminium est préparé par un nettoyage alcalin afin de retirer les contaminations de surface, organiques et inorganiques, telle que l'huile et la graisse, suivi d'un rinçage à l'eau froide. L'aluminium nettoyé est ensuite attaqué superficiellement afin d'éliminer les impuretés solides et allier les composants pouvant créer des cavités causant des ponts dans les matériaux déposés ultérieurement. Après un rinçage à l'eau, l'aluminium est décrassé pour enlever les résidus métalliques et les oxydes d'aluminium restant encore à la surface. Un rinçage à fond est nécessaire, et ensuite le revêtement de zingage est appliqué en employant un bain de zinc d'immersion afin d'éviter une ré-oxydation de la surface nettoyée.
Le revêtement de zinc est obtenu par immersion de la partie en aluminium dans une solution alcaline contenant des ions de zinc. La quantité de zinc déposée est actuellement très faible et dépend de la durée et du type de bain d'immersion employé, de l'alliage d'aluminium, de la température de la solution et du procédé de pré-traitement. Le bain de revêtement de zinc fonctionne aussi comme solution d'attaque et tous les oxydes qui se reforment durant les opérations de transfert sont dissous par le zingage alcalin durant la déposition du zinc sur l'aluminium.
Le procédé actuellement suivi par l'industrie est de doubler le zingage, le premier film de zinc étant retiré par de l'acide nitrique, suivi par application d'une seconde déposition de zinc par immersion. Le double zingage est une méthode préférentielle pour revêtir de l'aluminium et est spécialement utilisée pour certains alliages d'aluminium difficiles à revêtir, afin d'assurer une meilleure adhésion de la couche finale de métal déposé.
Malgré la faisabilité et l'efficacité du procédé de double zingage, le besoin existe encore pour un meilleur procédé permettant une meilleure adhésion du revêtement aussi bien qu'un revêtement métallique plus lisse sur le substrat d'aluminium zingué. Sans se limiter à la théorie, on croit que les propriétés de la plaque métallique sont directement en relation avec l'épaisseur, l'uniformité et la continuité
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du revêtement zingué, des revêtements plus fins fournissant généralement un revêtement métallique plus lisse et plus adhérent.
La présente invention a pour objet de fournir un procédé de préparation des articles comme substrat d'aluminium ayant des revêtements métalliques extrêmement lisses.
Un autre objet de la présente invention est de fournir un procédé de double zingage amélioré pour le revêtement métallique de l'aluminium, lequel procédé amélioré fournit un revêtement zingué plus mince, plus uniforme et continu, et fournit des dépositions de revêtement mieux adhésives et un revêtement métallique plus lisse.
Un autre objet de l'invention est de fournir une composition de revêtement métallique autocatalytique améliorée et un procédé de revêtement pour le re couvrement de substrats d'aluminium zingués avec des revêtements extrêmement lisses.
D'autres objets et avantages apparaissent dans la description détaillée qui suit.
Il a été trouvé que des substrats d'aluminium recouverts de métal, extrêmement lisses, par exemple des disques mémoires, peuvent être obtenus en employant de préférence un procédé de zingage double spécial en conjonction avec un bain de revêtement de métal autocatalytique contenant une quantité effective de cadmium. Le procédé de double zingage pour preparer l'aluminium et les alliages d'aluminium pour le recouvrement de métal est amélioré en utilisant un bain de HNO3 spécialement formulé pour retirer le premier film zingué de l'aluminium. En suivant les procédures conventionnelles, l'aluminium nu est ensuite rince à l'eau et recouvert d'un second film de zingage. Le métal recouvre ce second film de zingage. Généralement dit, le bain de HNO3 employé pour retirer le recouvrement de zingage comprend des ions du groupe VIII et, de préférence, des ions ferriques, selon une quantité effective, par exemple, d'environ 0,1 g/l à 2 g/l et du HNO3 selon une quantité d'environ 250 ou 350 à 600 g/l ou plus.
En suivant le procédé de zingage, le métal autocatalytique, par exemple le nickel, recouvrant l'aluminium est fourni en employant un bain de recouvrement de métal autocatalytique contenant une quantité effective de cadmium pour obtenir des revêtements métalliques extrêmement lisses. Généralement dit, le bain de métal autocatalytique contient une source d'ions métalliques, un agent reducteur tel qu'un hypophosphite ou un amine borane, un acide ou un ajusteur de pH hydroxyde pour fournir le pH désiré, un agent complexant pour les ions métalliques, suffisant pour empêcher leur précipitation en solution et une quantité effective d'ions cadmium pour fournir le revêtement extrêmement lisse selon l'invention. En général, la concentration de cadmium est d'environ 0,1 à 1 mg/l avec une concentration préferee d'environ 0,4 à 0,7 mg/l.
Il a été trouvé que la consommation de cadmium se produit rapidement dans les premières étapes du recouvrement, c'est-à-dire durant 10 min et qu'ensuite ia consommation est très lente et que la présence du cadmium n'est pas importante pour le revêtement suivant. Un mode opératoire préféré est de commencer le revêtement du substrat d'aluminium zingué dans un bain autocatalytique contenant une quantité effective de cadmium d'environ 0,1 à 1 mg/l, et de ne pas refournir de cadmium jusqu'à ce qu'un nouveau substrat zingué à recouvrir soit introduit dans le bain. Le bain de recouvrement de métal autocatalytique contient des ions métalliques, des agents réducteurs, des chélateurs, etc., et ces composants sont refournis de manière conventionnelle en mesurant leur concentration et en ajoutant du composant nécessaire afin de maintenir la concentration entre les limites opératoires desirées. Les nouvelles méthodes de recouvrement emploient des commandes automatiques qui mesurent continuellement et refournissent le bain en composants. D'autres méthodes, telles qu'une mesure manuelle et une nouvelle fourniture selon certains intervalles, par exemple chaque heure, etc., peuvent aussi être employées.
Selon une forme d'exécution hautement préférentielle, de multiples bains de revêtement sont utilisés dans lesquels un mince revêtement de nickel est disposé sur la surface zinguée par un bain autocatalytique contenant des ions cadmium suivi d'un revêtement final plus épais par un second bain final de revêtement autocatalytique conventionnel. Ce procédé préférentiel est similaire au procédé décrit dans le brevet US 4 567 066 de P. B. Schultz et E. F. Yarkosky, ce brevet étant incorporé ici à titre de référence.
L'invention est plus particulièrement compréhensible à partir du dessin en annexe, avec les figures où:
les fig. 1A et 2A sont des photomicrographies à l'échelle 500 X de substrats d'aluminium revêtus de nickel autocatalytique qui ont été préparés pour le revêtement par un procédé conventionnel de double zingage,
les fig. 1B et 2B sont des photomicrographies à l'échelle 500 X de substrats d'aluminium revêtus de nickel autocatalytique qui ont été préparés pour le revêtement par la méthode de double zingage selon la présente invention,
la fig. 3 est un graphique montrant que la solution de dénudage à l'acide nitrique de l'invention (contenant des ions Fe+++) retire davantage de zinc d'un substrat d'aluminium zingué qu'une solution conventionnelle d'acide nitrique de zingage,
la fig. 4 est un graphique montrant que les substrats d'aluminium préparés selon l'invention ont moins de zinc sur les surfaces à revêtir de métal (un revêtement plus fin) que les substrats préparés par le procédé conventionnel de double zingage, et les fig. 5A, 5B, 5C et 5D sont des photomicrographies à l'échelle 500 X de substrats d'aluminium revêtus de nickel autocatalytique obtenus par différents procédés de zingage et de revêtement.
La méthode de double zingage pour la préparation d'une pièce en aluminium pour un revêtement métallique est bien connue de l'homme du métier comme indiqué précédemment. En général, chaque type d'aluminium ou d'alliage d'aluminium peut être traité par la méthode selon l'invention bien que les
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exemples donnés concernent les alliages des types 5086, 5586 et CZ-46. La pièce d'aluminium peut être usinée ou de fonderie.
Alors que la méthode spécifique de double zingage employée peut varier selon ies alliages traités et les résultats demandés, toutes les méthodes emploient un bain d'acide HNO3 pour retirer le premier film zingué, ceci étant l'étape que la présente invention concerne. Une procédure typique employée dans l'industrie est indiquée ci-dessous, et il doit être compris que des rinçages à l'eau sont généralement prévus après chaque étape du procédé.
La première étape est généralement de nettoyer la surface d'aluminium de la graisse et de l'huile, et un nettoyant alcalin qui n'attaque pas, tel que EN-BOND (R) NS-35 de Enthone, Incorporated West Häven, Connecticut, peut être favorablement utilisé. ENBOND NS-35 est un nettoyant moyennement alcalin, non silicatisé, employé dans une plage de températures d'environ 49° à 66°C durant 1 à 5 minutes.
L'attaque de l'aluminium nettoyé peut ensuite avoir lieu en employant des attaquants tels que ACTANE (R) E-10, ENBOND E-14 ou ENBOND E-24, chacun d'entre eux de Enthone. Ces produits sont soit acides, soit alcalins. L'attaquant acide est généralement préféré, particulièrement lorsque les dimensions de la surface, les tolérances et l'intégrité sont importantes. Les attaquants sont généralement employés à des températures élevées de l'ordre de 49° à 66° durant 1 à 3 minutes.
Le décrassage de l'alliage peut être obtenu avec une solution de HNO3 (par exemple à 50% en volume) ou des mélanges de HNO3 et de H2SO4 seuls ou combinés avec de l'ACTANE 70 de Enthone. L'ACTANE 70 est un sel de fluorure acide contenant du bifluorure d'ammonium. Une solution de décrassage typique contient 25% en volume de H2SO4, 50% en volume de HNO3 et 1 lb/gallon (0,12 kg/dm3) d'ACTANE 70 dans de l'eau.
C'est à ce moment qu'un revêtement zingué est appliqué sur l'aluminium par immersion dans un bain de zingage comme décrit dans le brevet US 3 216 835 de Saubestre, supra. Un bain préférentiel, grâce à son efficacité démontrée, est l'ALUMON (R) EN de Enthone. L'ALUMON EN contient un hy-droxyde métallique alcalin, un sel de zinc (tel qu'un oxyde de zinc ou un sulfate de zinc, etc.) un agent chelateur, en option des agents mouillants anioni-ques et des additifs métalliques. Un article de D. S. Lashmore dont le titre est «Immersion Coatings on Aluminium», Plating and Surface Finishing, 67, pages 36-42 (1980) montre l'emploi du fer (par exemple sous forme de chlorure ferrique) dans la solution de zingage pour déposer du fer avec le zinc et produire un revêtement zingué plus adhésif qui est très résistant et comparativement insoluble dans ie HNO3. ALUMON (R) EN et autres solutions de zingage dans le commerce contiennent du fer.
Généralement, le procédé de double zingage comprend une immersion du substrat d'aluminium dans un bain de zinc dilué tel que l'ALUMON (R) EN pour une durée de 20-30 secondes suivie d'un rinçage complet à l'eau froide, une opération de retrait du zinc dans l'acide nitrique, un rinçage suivant a l'eau froide et une seconde immersion zinguée et un rinçage subséquent. Comme indiqué dans le brevet US 4 346 128 de Loch, supra, le procédé amélioré de Loch trempe la pièce zinguée dans l'acide nitrique durant une à trois minutes au lieu des 20-30 secondes usuelles, pour retirer le revêtement zingue. Ce procédé a la prétention de produire un revêtement d'oxyde uniforme et mince sur le substrat qui sert ensuite à réduire la quantité de zinc déposé et ainsi permet une meilleure adhésion pour le second revêtement (final).
A l'opposé du procédé de Loch, l'emploi de ions du groupe Vili, par exemple des ions ferriques, dans le bain d'acide nitrique, permet un résultat similaire de réduire la quantité de zinc déposé, tout en produisant un revêtement zingué qui est très adhésif, uniforme et continu, et sur lequel un revêtement métallique extrêmement lisse peut être appliqué.
En revenant à l'amélioration selon l'invention, la solution d'acide nitrique employée pour retirer le premier revêtement de zinc est généralement une solution à 50% en volume avec une gamme de concentration allant généralement de 350 à 600 g/l, et de manière préférentielle environ 450 à 550 g/l. La solution améliorée contient aussi des ions du groupe VIII, de préférence des ions ferriques, dans une quantité d'environ 0,1 g/l à 1 ou 2 g/l, de préférence de 0,3 g/l à 0,8 g/l et de manière plus préférentielle de 0,4 g/l à 0,6 g/l. Pour des concentrations inférieures à environ 0,1 g/l, des effets minimes sont obtenus, alors qu'à des concentrations supérieures à environ 2 g/l, la topographie de surface peut être sérieusement endommagée.
La solution d'acide nitrique peut être employée à une température convenable, généralement environ de 20 à 25°C ou plus haute, et de préférence de 21 à 23°C. La durée d'immersion peut varier d'environ 30 à 90 secondes et de préférence d'environ 40 à 60 secondes.
Les ions du groupe VIII exemplaires qui peuvent être utilisés comprennent le fer, le nickel et le cobalt. Les ions ferriques sont particulièrement préférés.
Il est compris par l'homme du métier que la concentration, la température de la solution et la durée d'immersion sont en relation mutuelle et que, en général, en augmentant la température et la concentration, on diminue la durée d'immersion necessaire pour obtenir l'effet de surface désiré, avec l'invention résidant dans l'emploi d'ions du groupe VIII dans ie bain pour augmenter l'adhésion et rendre la couche métallique plus lisse.
Bien que d'autres métaux puissent maintenant revêtir l'aluminium prépare, revetu de zinc, la description qui suit mentionne spécialement le nickel, vu son importance commerciale.
Les compositions de revêtement de nickel autocatalytique, pour appliquer les revêtements de nickel, sont bien connues de l'état de la technique, et des procédés de revêtement ainsi que des compositions sont décrits dans de nombreuses publications. Par exemple, des compositions pour le dépôt de nickel autocatalytique sont décrites dans les brevets US 2 690 401, US 2 690 402, US 2 762 723,
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US 2 935 425, US 2 929 742, et US 3 338 726. D'autres compositions usuelles pour déposer du nickel et de ses alliages sont exposées dans la 35ème édition annuelle de Metal Finish Guidebook for 1967, Metal and plastics publications Ine,. Westwood, N.J. pages 483-486. Chacune des publications précédentes est incluse ici en reférence.
En général les solutions de déposition de nickel autocatalytique comprennent au moins quatre ingrédients dissous dans un solvant, typiquement de l'eau. Ce sont une source d'ions nickel, un agent réducteur tel qu'un hypophosphite ou un amine borane, un ajusteur pH acide ou hydroxyde pour fournir le pH désiré et un agent de complexion pour avoir suffisamment d'ions métalliques afin d'empêcher leur précipitation en solution. Un grand nombre d'agents de complexion possibles pour des solutions de nickel autocatalytique sont décrits dans les publications mentionnees plus haut. Il est connu par l'homme du métier que le nickel, ou autre metal à appliquer, est généralement sous la forme d'un alliage avec les autres matériaux présents dans le bain. Ainsi, si de l'hypophosphite est employee comme agent réducteur, le dépôt contiendra du nickel et du phosphore. De manière similaire, si un amine borane est utilisé, le dépôt contiendra du nickel et du borane. Ainsi, l'emploi du terme nickel signifie aussi les autres éléments normalement de-posés avec lui.
L'ion nickel peut être fourni par chaque sel solu-ble, tel qu'un sulfate de nickel, un chlorure de nickel, un acétate de nickel et leurs mélanges. La concentration du nickel en solution peut varier largement et est d'environ 0,1 a 100 g/l, et de préférence environ 2 à 50 g/l, par exemple de 2 à 10 g/l.
L'agent réducteur, spécialement pour les disques mémoires, est généralement l'ion hypophosphite fourni au bain par toute source convenable telle que l'hypophosphite de sodium, de potassium, d'ammonium, et de nickel. D'autres agents réducteurs tels que l'amine borane, les hydrures de bore et l'hydrazine peuvent être utilisés. La concentration de l'agent réducteur est généralement en excès de la quantité suffisante pour réduire le nickel dans le bain.
Les bains peuvent être acides, neutres ou alcalins et un ajusteur de pH acide ou alcalin peut être choisi parmi une grande gamme de matériaux, tels que l'hydroxyde d'ammonium, l'hydroxyde de sodium, l'acide chlorhydrique et autres. Le pH du bain peut être dans la gamme de 5 à 12, les bains acides étant préférés. Une gamme de pH de 4 à 5, par exemple de 4,3 à 4,6 est préférable pour le bain contenant du cadmium employé pour deposer le revêtement sur la couche zinguée. Une gamme de 4 à 5, par exemple de 4,3 à 4,6 est aussi préférée pour ie bain employé pour déposer la couche finale de nickel lorsque le bain contenant du cadmium est employé pour fournir uniquement un mince revêtement de contact.
L'agent de complexion peut être choisi parmi une grande variété de matériaux tels que l'acide lactique, l'acide malique et ceux contenant des anions, tels que l'acétate, le citrate, le glycollate, le pyrophosphate et autres, des mélanges d'entre eux étant utilisables. Les concentrations pour l'agent de complexion basées sur les anions peuvent varier largement, par exemple, environ 1 à 300 g/l, de préférence environ 5 à 50 g/l.
Les bains de revêtement de nickel autocatalytique peuvent aussi contenir d'autres ingrédients connus de la technique, tels que des agents d'amortissement, des stabilisateurs de bain, des acti-vateurs, des agents de blanchiment, etc. Des stabilisateurs tels que le plomb, l'antimoine, le mercure, l'étain et des mélanges d'oxydes tels que l'iodate peuvent être employés.
Un bain utilisable peut être formé en dissolvant les ingrédients dans de l'eau et en ajustant le pH à la valeur désirée.
La pièce d'aluminium revêtue de zinc peut être revêtue par le bain de nickel-cadmium autocatalytique jusqu'à l'épaisseur finale désiree. De préférence, la pièce est immergée dans le bain pour appliquer un mince revêtement de nickel prévu pour fournir une base utilisable pour des dépôts épais, extrêmement lisses, de la couche finale de nickel, par un bain de nickel autocatalytique différent. Les épaisseurs peuvent atteindre environ 0,1 mil (2,5 um) ou plus, des
épaisseurs de 0,005 à 0,08 mils (0,125 à 2 um), par exemple de 0,01 à 0,05 mils (0,25 à 1,25 um) étant préférées. Une durée d'immersion de 15 secondes à 15 minutes fournit généralement le revêtement désiré, dépendant des paramètres du bain. Une gamme de températures d'environ 25°C à l'é-bullition, par exemple 100°C, peut être employée, une gamme de 30° à 95°C étant préférée.
La prochaine étape du procédé préférentiel est de terminer le revêtement de nickel selon l'épaisseur désirée et de lui donner les caractéristiques physiques par immersion de la pièce revêtue de nickel dans un autre bain de nickel autocatalytique qui est maintenu dans une gamme de température de 30° à 100°C, soit l'ébullition, et de préférence entre 80° et 95°C. Une épaisseur supérieure à 5 mils (125 um) ou plus peut être employée, avec une gamme d'environ 0,1 à 2 mils (2,5 à 50 ,um) employée dans la plupart des applications. Lorsque ce procédé de bain de contact est employé, il est préférable de ne pas rincer le substrat revêtu de la couche de contact avant de l'immerger dans le prochain bain de revêtement (final).
Les ions cadmium peuvent être fournis en employant n'importe quelle source de cadmium solu-ble, telle que du sulfate de cadmium. Il est important de contrôler la concentration de cadmium afin d'obtenir le revêtement extrêmement lisse de l'invention, et une concentration effective d'environ 0,1 à 1 mg/l, de préférence 0,3 à 0,8, et de manière plus préférentielle de 0,5 à 0,7 mg/l, peut être employée. Des quantités aussi élevées que 2 ou 3 mg/l ou plus peuvent être employées pour certaines applications ne nécessitant pas une surface aussi lisse que pour des disques mémoires.
L'emploi de cadmium dans les bains de nickel autocatalytique est décrit dans le brevet US 2 929 742.
Le cadmium est décrit comme agissant sur le
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potentiel hydrogène et est bénéfique pour améliorer l'éclat du revêtement. Des quantités de plus de 100 mg/l de chlorure de cadmium sont décrites.
Il est connu de l'homme du métier que la quantité de revêtement peut etre influencée par divers facteurs comprenant le pH de la solution de revete-ment, la concentration de réducteur, la température du bain, la concentration de nickel soluble, le rapport entre le volume du bain et la surface revetue, la présence de sels de fluorure solubles (activa-teurs) et la présence d'agent mouillant et/ou l'agitation, et que les paramètres ci-dessus sont seulement indiqués pour donner une ligne générale pour appliquer l'invention, l'invention résidant dans l'emploi d'un bain de revêtement autocatalytique contenant du cadmium, comme décrit précédemment, pour fournir un revêtement lisse amélioré sur un substrat d'aluminium zingue.
La composition et le procédé selon la presente invention sont maintenant plus complètement expliqués en suivant des exemples spécifiques qui sont illustratifs et non limitatifs, et dans lesquels toutes les quantités et pourcentages sont en poids et les températures en degres centigrade si pas indiqué différemment.
Dans le premier exemple, des disques d'alliage d'aluminium GZ-46 ont un double zingage et sont revêtus de nickel autocatalytique par le procédé suivant (un rinçage a l'eau froide suivant chacune des étapes):
1. immersion dans de I'ENBOND NS-35 durant 3 minutes à 60°C;
2. immersion dans de l'ACTANE E-10 durant 1 minute à 60°C;
3. immersion dans du HNO3 à 50% en volume durant 1 minute à température ambiante;
4. immersion dans de l'ALUMON EN durant 35 secondes à température ambiante;
5. immersion dans du HNO3 à 50% en volume durant 1 minute à température ambiante;
6. immersion dans de l'ALUMON EN durant 16 secondes à température ambiante;
7. immersion dans de l'ENPLATE ADP-300 durant 1 heure à 84-87°C (pH 4,5 + 0,1).
L'ENPLATE ADP-300 est un bain de base de nickel autocatalytique acide (pH 4,6) contenant en g/l de Phexahydrate de sulfate de nickel (26), de i'hydrophosphite de sodium (20), du lactate de sodium (60%) (71), de l'acide malique (11,8), de l'hydroxyde de sodium (4,6), de l'iodate de potassium (0,015), du nitrate de plomb (0,0003) et un sufrac-tant anionique (0,02).
La fig. 1A montre la surface de nickel résultant de l'emploi du procédé conventionnel de double zingage ci-dessus. Lorsque le même procédé était employé, excepté que des ions ferriques (comme chlorure ferrique) étaient ajoutés au HNO3 à l'étape 5, selon une quantité de 0,5 g/l de Fe+++, une surface de nickel remarquablement plus lisse a été obtenue, comme montré à la fig. 1 B.
Pour le deuxième exemple, le procédé du premier exemple a été essentiellement répété sur des disques d'alliage d'aluminium 5586 comme suit:
1. immersion dans de I'ENBOND NS-35 durant 5 minutes à 63°C;
2. immersion dans de l'ACTANE E-10 durant 2 minutes à 63°C;
3. immersion dans du HNO3 à 50% en volume durant 1 minute à température ambiante;
4. immersion dans de l'ALUMON EN durant 45 secondes
à température ambiante;
5. immersion dans du HNO3 à 50% en volume durant 30 secondes a temperature ambiante;
6. immersion dans de l'ALUMON EN durant 15 secondes à température ambiante;
7. immersion dans de l'ENPLATE ADP-300 durant 2 heures a 84-87°C (pH 4,5 + 0,1).
La fig. 2A montre la surface de nickel résultant du procédé de double zingage conventionnel cides-sus. Lorsque le même procède était employe, excepté que des ions ferriques etaient ajoutes au HNO3 a l'étape 5, selon une quantité de 0,5 g/l, une surface de nickel remarquablement plus lisse a été obtenue comme montré à la fig. 2B.
Pour le troisième exemple, le procédé du premier exemple (étapes 1 à 4) a été employé pour préparer plusieurs disques d'alliage d'aluminium CZ-46 zingués.
Les disques ont été choisis aléatoirement et une surface totale de 40 ft2 (3,7 m2) a été dénudée à température ambiante pour chaque bain de HNO3 essayé. Le HNO3 de référence était de 50% en volume et a été comparé avec le HNO3 de l'invention qui était de 50% en volume et contenait 0,50 g/l d'ions ferriques (fournis par le chlorure ferrique).
La fig. 3 montre la quantité de revêtement de zinc retiré par ft2 (0,0929 m2) du disque nu et les résultats montrent clairement que le HNO3 contenant des ions ferriques retire davantage de revêtement de zinc qu'une solution conventionnelle de HNO3. Ceci est important puisque moins de zinc est introduit dans la solution de revêtement.
Le quatrième exemple démontre que moins de zinc est déposé sur le substrat à revêtir de metal lorsqu'on emploie la méthode de double zingage de l'in vention, comparée au procédé de double zingage conventionnel.
Des disques en alliage d'aluminium CZ-46 ont été traités en employant les étapes 1 à 4 du procédé selon ie premier exemple. Un groupe de disques a été choisi aléatoirement et a été immergé dans une solution de HNO3 conventionnelle (à 50% en volume) durant 1 minute à température ambiante. L'autre groupe a été immergé dans une solution à 50% en volume de HNO3 contenant 0,5 g/l d'ions ferriques (fournis par du chlorure ferrique) pendant la même durée et à la même température. Les disques ont été ensuite immergés dans un second bain de zingage (comme pour l'étape 6 du premier exemple) pour soit 10, 20, 30 40, 50 ou 60 secondes à température ambiante. Les disques zingués ont été ensuite dénudés dans du HNO3 à 50% en volume et la quantité de zinc déposee sur le disque déterminée par spectrophotométrie par absorption atomique.
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La fig. 4 montre que moins de zinc était déposé sur les disques lorsqu'on utilisait la méthode selon l'invention comparativement à la méthode de double zingage conventionnelle. Ceci est important puisqu'il y a moins de défauts de surface et en conséquence un revêtement plus mince mais plus dense de zinc est obtenu. Le fer agit apparemment comme inhibiteur, retardant et contrôlant ainsi la dissolution de l'aluminium par le zinc. De plus, les dépôts plus minces de zinc ne contaminent pas les bains de nickel autocatalytique aussi rapidement.
Pour le cinquième exemple, des disques d'alliage d'aluminium 5586 ont été revêtus comparativement en employant le procédé du premier exemple, sur une épaisseur d'environ 0,40 mils (10 um). Tous les essais ont été menés avec les mêmes conditions de revêtement de 84°C, pH 4,6 une charge de travail de 0,31 ft2/gal.(0,076 cm"1), un filtrage continu, une durée de revêtement de 2 heures. Le nickel, le pH et l'hypophosphite de sodium étaient continuellement renouvelés durant les 2 heures de durée de revêtement par une commande automatique.
La fig. 5A represente la surface de nickel résultant de l'emploi du procede conventionnel ci-dessus de zingage et de recouvrement.
La fig. 5B représente la surface de nickel résultant de l'emploi du procédé ci-dessus, à l'exception que 0,5 g/l d'ions ferriques (comme chlorure ferrique) ont été ajoutés à l'acide nitrique à i'etape 5.
La fig. 5C représente la surface de nickel résultant de l'emploi du procédé ci-dessus, a l'exception que 0,75 mg/l de cadmium ont été ajoutés au bain de nickel avant le revêtement sans être renouvelés pendant les 2 heures de durée de revêtement.
La fig. 5D représente la surface de nickel résultant de l'emploi du procédé ci-dessus, à l'exception que 0,5 g/l d'ions ferriques (comme chlorure ferrique) ont été ajoutes à l'acide nitrique à I'etape 5 et que 0,75 mg/l de cadmium ont ete ajoutes au bain de nickel sans être renouvelés pendant les 2 heures de durée de revêtement.
Comme on le voit clairement sur les figures, le procède conventionnel produit une surface rugueuse avec beaucoup de nodules. Les fig. 5B et 5C montrent les effets bénefiques de l'emploi respectivement des ions ferriques et du cadmium, et la fig. 5D montre la surface extrêmement lisse obtenue par l'emploi de la methode preferentielle selon l'invention.
Il est évident que plusieurs changements et modifications de plusieurs des particularités décrites plus haut peuvent être apportes sans sortir de l'esprit et de l'envergure de l'invention. Il est aussi évident que la description précédente est plutôt une illustration qu'une limitation de l'invention.
Claims (7)
1. Procédé de déposition d'au moins un revêtement métallique autocatalytique lisse sur un substrat en aluminium ou en alliage d'aluminium comprenant une première étape de double zingage, avant la déposition métallique finale, dans lequel le substrat, après un prétraitement, est zingué par immersion dans un premier bain de zingage, le substrat zingué est ensuite trempé dans un bain d'acide nitrique pour retirer le revêtement zingué, suivi d'une immersion dans un second bain de zingage pour revetir le substrat, caractérisé en ce que le bain d'acide nitrique employé comprend une quantité effective d'ions du groupe VIII.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ions du groupe VIII sont choisis dans le groupe comprenant le fer, le cobalt et le nickel.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les ions du groupe VIII sont des ions ferriques.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les ions ferriques sont dans une quantité d'environ 0,1 à 1 g/l.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement métallique est obtenu par un bain autocatalytique contenant une quantité effective d'ions cadmium.
6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux bains autocatalytiques différents de revêtement métallique sont utilisés pour recouvrir le substrat zingué, le premier bain contenant du cadmium, suivi du deuxième bain pour revêtir le subs-tratif d'un deuxième revêtement métallique, le deuxième revêtement métallique étant plus épais que le premier revêtement métallique.
7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une quantité effective de cadmium est disponible dans un bain de revêtement métallique au début de l'opération de revêtement, la quantité de cadmium n'étant pas rétablie au niveau opérationnel désiré jusqu'à ce que l'opération de revêtement soit terminée et/ou que de nouveaux substrats d'aluminium zingués non revêtus soient immergés dans le bain de revêtement.
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