DE19815175A1 - Verfahren zur galvanotechnischen Oberflächenmetallisierung von Kunststoffteilen - Google Patents

Abstract

Verfahren zur galvanotechnischen Oberflächenmetallisierung von Kunststoffteilen, insbesondere aus Polypropylen (PP) und/oder Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS). Die Kunststoffteile werden an einem Galvanisierungsgestell mit Gestellisolierungen angeordnet. Die zu metallisierende Kunststoffoberfläche wird zur Oberflächenaufrauhung gebeizt und danach mit Hilfe eines Edelmetalls aktiviert. Die Kunststoffoberfläche wird anschließend außenstromlos mit einer metallischen Leitschicht metallisiert. Das Galvanisierungsgestell mit den Kunststoffteilen wird im Anschluß an die Aktivierung und vor der außenstromlosen Metallisierung mit einer Lösung zumindest einer Substanz aus der Gruppe "Aluminat, Gallat, Indat, Germanat, Stannat, Plumbat, Zinkat, Titanat, Zirkonat, Vanadat, Niobat, Tantalat, Molybdat, Wolframat oder Manganat" behandelt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur galvanotechnischen Oberflächenmetallisierung von Kunststoffteilen, insbeson­ dere aus Polypropylen (PP) und/oder Acrylnitril-Butadien- Styrol (ABS) wobei die Kunststoffteile an einem Galvani­ sierungsgestell mit Gestellisolierungen angeordnet werden, wobei die zu metallisierende Kunststoffoberfläche zur Ober­ flächenaufrauhung gebeizt und danach mit Hilfe eines Edel­ metalls aktiviert wird und wobei die Kunststoffoberfläche anschließend außenstromlos mit einer metallischen Leit­ schicht metallisiert wird. - Es liegt im Rahmen der Erfin­ dung, daß die Kunststoffoberfläche nach der außenstromlosen Metallisierung in üblicher Weise elektrolytisch metalli­ siert wird.

Galvanotechnisch metallisierte Kunststoffe werden einer­ seits für dekorative Zwecke, unter anderem bei der Automo­ bilherstellung oder im Sanitärbereich, eingesetzt. Die auf die Kunststoffoberfläche aufgebrachte Metallisierungs­ schicht kann andererseits aber auch technische Funktionen erfüllen und beispielsweise als Beschichtung von Elektro­ nikkomponenten der elektromagnetischen Abschirmung dienen. Bei ABS und PP handelt es sich um solche Kunststoffe, die vorzugsweise zur galvanotechnischen Metallisierung herange­ zogen werden.

Bei dem aus der Praxis bekannten Verfahren der eingangs ge­ nannten Art, von dem die Erfindung ausgeht, wird für die Behandlung der Kunststoffoberflächen im Rahmen der galvano­ technischen Metallisierung eine Mehrzahl der Kunststoff­ teile an einem Galvanisierungsgestell angeordnet. Das Gal­ vanisierungsgestell wird mit den Kunststoffteilen unter an­ derem in die Elektrolytlösungen getaucht. Die Galvanisie­ rungsgestelle weisen einerseits metallische Bestandteile bzw. metallische Kontakte auf. Um Strom- und Metallverluste bei der Metallisierung weitgehend zu vermeiden, ist es an­ dererseits üblich, bestimmte metallische Bereiche der Gal­ vanisierungsgestelle zu isolieren. Diese Isolierung erfolgt üblicherweise mit nichtmetallischen Schutzüberzügen, insbe­ sondere aus Kunststoff, bevorzugt mit Schutzüberzügen aus modifiziertem Hart-PVC oder modifiziertem Weich-PVC. In der Regel bestehen diese Schutzüberzüge nicht aus PP und/oder ABS. Im Rahmen der Kunststoffmetallisierung besteht das Problem, daß bei der Aktivierung der zu metallisierenden Oberflächen der Kunststoffteile auch die Isolierung der Galvanisierungsgestelle aktiviert wird. Wenn anschließend die Metallisierung der Kunststoffoberflächen erfolgt, wird in der Regel auch die Isolierung der Galvanisierungsgestelle mehr oder weniger metallisiert. Dies führt dazu, daß die Galvanisierungsgestelle in bestimmten zeitlichen Abständen aus dem Prozeß entfernt werden müssen und, insbesondere durch chemische Verfähren, wieder entmetallisiert werden müssen. Es versteht sich, daß diese Maßnahmen sehr aufwendig sind.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem bei der Oberflächenmetallisierung von Kunststoffteilen, insbe­ sondere aus PP und/oder aus ABS, eine Metallisierung der Galvanisierungsgestellisolierungen effektiv und funktions­ sicher vermieden wird.

Zur Lösung diesen technischen Problems lehrt die Erfindung ein Verfahren der eingangs genannten Art, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Galvanisierungsgestell mit den Kunststoffteilen im Anschluß an die Aktivierung und vor der außenstromlosen Metallisierung mit einer Lösung zumindest einer Substanz aus der Gruppe "Aluminat, Gallat, Indat, Germanat, Stannat, Plumbat, Zinkat, Titanat, Zirkonat, Vanadat, Niobat, Tantalat, Molybdat, Wolframat oder Manga­ nat" behandelt wird. Eine Lösung zumindest einer Substanz aus der genannten Gruppe meint im Rahmen der Erfindung auch eine Lösung von Mischungen von zwei oder mehr der genannten Substanzen. Der Einfachheit halber werden die im Patentan­ spruch 1 aufgeführten Substanzen nachfolgend mit dem Ober­ begriff Metallat bezeichnet, wenngleich diese Kennzeichnung chemisch nicht völlig korrekt ist.

Die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zu metalli­ sierenden Kunststoffteile bestehen vorzugsweise aus Poly­ propylen (PP) und/oder Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS). Es versteht sich, daß bei dieser bevorzugten Ausführungs­ form die Gestellisolierungen des Galvanisierungsgestells aus einem von PP und/oder ABS abweichenden Werkstoff be­ stehen. Es liegt im Rahmen der Erfindung, zu metallisie­ rende Kunststoffteile aus einem anderen Kunststoff als PP bzw. ABS einzusetzen. Es versteht sich, daß in diesem Fall die Gestellisolierungen aus einem von diesem Kunststoff ab­ weichenden Werkstoff bestehen. Die Gestellisolierung bestehen vorzugsweise aus Polyvinylchlorid (PVC). Zweckmäßigerweise bestehen die Gestellisolierung aus modifiziertem Hart-PVC oder modifiziertem Weich-PVC.

Es versteht sich, daß bei dem Verfahren gemäß Patentan­ spruch 1 praktisch übliche Vor- und Zwischenschritte einge­ setzt werden können und in der Regel auch eingesetzt wer­ den, z. B. Reinigungsbehandlungen, Spülmaßnahmen, Reduzie­ rungen, Vortauchen, Sensibilisieren und dergleichen. Inso­ weit liegt es im Rahmen der Erfindung, daß vor dem Beizen zur Oberflächenaufrauhung die zu metallisierende Kunst­ stoffoberfläche vorgereinigt wird. Fernerhin liegt es im Rahmen der Erfindung, daß die Kunststoffoberfläche vor der Edelmetallaktivierung vorbehandelt wird und zwar zweck­ mäßigerweise durch Tauchen mit Salzsäure. Zwischen den Verfahrensschritten der Edelmetallaktivierung, der Behand­ lung mit der Metallat-Lösung und der außenstromlosen Metal­ lisierung können ebenfalls die obengenannten Vor- und Zwischenschritte eingesetzt werden.

Im einzelnen bestehen verschiedene Möglichkeiten zur weite­ ren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Vor­ zugsweise wird die zu metallisierende Kunststoffoberfläche zur Oberflächenaufrauhung mit Chromschwefelsäure gebeizt. Zweckmäßigerweise findet die Aktivierung der Kunst­ stoffoberfläche mit Hilfe eines Palladium/Zinn-Aktivators statt. Bevorzugt wird ein Palladium/Zinn-Sol eingesetzt. Die Kunststoffoberfläche wird bei dieser Aktivierung mit einer Palladium/Zinn-Beschichtung versehen.

Behandlung mit einer Metallat-Lösung meint im Rahmen der Erfindung insbesondere das Tauchen des Galvanisierungsge­ stells mit den Kunststoffteilen in eine wäßrige Metallat- Lösung. Die Tauchzeit beträgt zweckmäßigerweise 1 bis 3 Mi­ nuten, bevorzugt etwa 2 Minuten. Nach bevorzugter Ausfüh­ rungsform der Erfindung wird mit einer Alkali-Metallat-Lö­ sung, vorzugsweise Natrium-Metallat-Lösung, gearbeitet. Be­ vorzugt wird mit einer Lösung behandelt, die eine Metallat- Konzentration von 10 bis 20 g/l aufweist. Zweckmäßigerweise wird mit einer Lösung gearbeitet, die einen pH-Wert von 11 bis 12 aufweist. Es liegt im Rahmen der Erfindung, der Lö­ sung zur Einstellung des pH-Wertes gegebenenfalls geringe Menge Säure und Base zuzusetzen. Nach bevorzugter Ausfüh­ rungsform der Erfindung wird mit einer Lösung behandelt, die eine Temperatur von 35 bis 55°C, vorzugsweise von 30 bis 40°C aufweist.

Nach bevorzugter Ausführungsform, der im Rahmen der Erfin­ dung ganz besondere Bedeutung zukommt, wird die Kunst­ stoffoberfläche außenstromlos mit einer Nickelschicht bzw. Nickel-Leitschicht metallisiert. Hierzu wird zweckmäßiger­ weise ein Nickelelektrolyt eingesetzt, der unter anderem ein Nickelsalz sowie ein Reduktionsmittel, bevorzugt Hypophosphit, enthält.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei Ver­ wirklichung der erfindungsgemäßen Merkmalskombination des Patentanspruches 1 eine Metallabscheidung bzw. Nickelab­ scheidung an der Gestellisolierung auf effektive Weise ver­ mieden werden kann. Insoweit kann auf eine aufwendige nach­ geschaltete Gestellbehandlung zur Entmetallisierung ver­ zichtet werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Behandlung des Galvanisierungsgestells mit den Kunst­ stoffteilen mit einer Lösung eines Aluminats durchgeführt. Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, eine Gallat-Lö­ sung für die Behandlung einzusetzen. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird mit einer Lösung eines Germanates gearbeitet. Gemäß einer anderen bevorzugten Aus­ führungsform der Erfindung wird mit einer Stannat-Lösung behandelt. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Zinkat-Lösung ge­ arbeitet wird. Fernerhin liegt es im Rahmen der Erfindung, mit einer Titanat-Lösung zu behandeln. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird mit einer Niobat- und/oder Tantalat-Lösung gearbeitet. Eine Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Molybdat- und/oder Wolframat-Lösung behandelt wird.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, zu metallisierende Kunst­ stoffteile aus Polypropylen vor der Edelmetallaktivierung mit einer Sensibilisierungslösung vorzubehandeln. Hierbei kann es sich beispielsweise um die Lösung eines Ethylen­ oxid-Adduktes handeln. Durch die genannte Vorbehandlung kann in bezug auf PP-Kunststoffteile das obengenannte tech­ nische Problem sehr funktionssicher gelöst werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels näher erläutert.

Ausführungsbeispiel

Die Oberfläche eines Kunststoffteils aus PP wurde nach einer Vorreinigung in einer Chromschwefelsäurebeize aus 400 g/l Chromsäure und 400 g/l Schwefelsäure bei 65°C 12 Minu­ ten lang behandelt. Anschließend wurde gespült.

Die Aktivierung der Kunststoffoberfläche wurde in einem Palladium/Zinn-Sol mit 0,1 g/l Palladium, 12 g/l Zinn und 150 g/l Salzsäure bei 40°C 5 Minuten lang durchgeführt. Nach der Aktivierung wurde gespült.

Das Galvanisierungsgestell wurde mit den Kunsttoffteilen 2 Minuten lang in eine wäßrige Lösung von 15 g/l Natriumzin­ kat getaucht, welche Lösung eine Temperatur von 40°C und einen pH-Wert von 11,5 aufwies. Anschließend wurde wieder gespült. Danach wurde eine außenstromlose Metallisierung in einem Nickelelektrolyten vorgenommen.

Claims (8)

1. Verfahren zur galvanotechnischen Oberflächenmetallisie­ rung von Kunststoffteilen, insbesondere aus Polypropylen (PP) und/oder Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS),
wobei die Kunststoffteile an einem Galvanisierungsgestell mit Gestellisolierungen angeordnet werden,
wobei die zu metallisierende Kunststoffoberfläche zur Ober­ flächenaufrauhung gebeizt und danach mit Hilfe eines Edel­ metalls aktiviert wird,
wobei die Kunststoffoberfläche anschließend außenstromlos mit einer metallischen Leitschicht metallisiert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das Galvanisierungsgestell mit den Kunststoffteilen im Anschluß an die Aktivierung und vor der außenstromlosen Me­ tallisierung mit einer Lösung zumindest einer Substanz aus der Gruppe "Aluminat, Gallat, Indat, Germanat, Stannat, Plumbat, Zinkat, Titanat, Zirkonat, Vanadat, Niobat, Tan­ talat, Molybdat, Wolframat oder Manganat" behandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu. metallisierende Kunststoffoberfläche zur Ober­ flächenaufrauhung gebeizt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kunststoffoberfläche mit Hilfe eines Palladium/Zinn-Aktivators aktiviert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Substanz als Alkalisalz, vorzugsweise als Natriumsalz, in der Lösung eingesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mit einer Lösung, die eine Konzentration von 10 bis 20 g/l an der Substanz aufweist, behandelt wird.

6. Verfahren nach einem Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mit einer Lösung, die einen pH-Wert von 11 bis 12 aufweist, behandelt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß mit einer Lösung, die eine Temperatur von 35 bis 55°C, vorzugsweise von 30 bis 40°C, aufweist, ge­ arbeitet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kunststoffoberfläche außenstromlos mit einer Nickelschicht metallisiert wird.