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Title:
PRODUCTION OF METALLICALLY CONDUCTIVE SURFACE AREAS ON COATED LIGHT METAL ALLOYS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/033772
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for the production of metallically conductive surface areas on light metal alloys by coating with a layer containing Sn and by subsequent laser bombardment. Optionally, the layer can be lacquered prior to said laser bombardment. After laser bombardment, a flowable and metallically conductive substance can be applied to the bombarded surface.

Inventors:
FRANZ WOLF-DIETER (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/011290
Publication Date:
April 24, 2003
Filing Date:
October 09, 2002
Export Citation:
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Assignee:
FRANZ OBERFLAECHENTECHNIK GMBH (DE)
FRANZ WOLF-DIETER (DE)
International Classes:
C23C26/02; C23C28/00; C25D5/02; C25D5/48; C25D7/00; C25D11/34; (IPC1-7): C25D5/02; C25D5/48; C25D7/00
Foreign References:
DE19735123A11999-02-18
EP0337658A11989-10-18
DE4128261A11992-03-05
DE19724013A11998-12-10
US3616292A1971-10-26
Attorney, Agent or Firm:
Szynka, Dirk (König Szynka von Renesse Sollner Strasse 9 München, DE)
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Claims:
Ansprüche :
1. Verfahren zum Verbessern der Oberflächenleitfähigkeit eines Oberflächenbe reichs (2,3) auf einer Leichtmetalllegierungsoberfläche (1), bei dem die Leichtmetaillegierungsoberfläche (1) mit einer Sn enthaltenden Schicht beschichtet wird und der Oberflächenbereich (2,3) danach mit einem Laser beschossen wird, um die Oberflächenleitfähigkeit des Oberflächenbereichs (2,3) zu erhöhen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Leichtmetalllegierungsoberfläche (1) auf der Sn enthaltenden Schicht mit einem Lack beschichtet wird und der Lack in dem Oberflächenbereich (2,3) durch den Laserbeschuss entfernt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Oberflächenbereich (2,3) nach dem Laserbeschuss mit einer fließfähigen metallisch leitfähigen Sub stanz beschichtet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die fließfähige Substanz eine aushärten de Substanz auf Kunststoffbasis ist, die metallisch leitfähige Partikel enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die aushärtende Substanz ein Silikon kleber ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die metallisch leitfähigen Partikel Silberpartikel oder silberbeschichtete Metallpartikel sind.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 26, bei dem der Lack ein Wasserlack ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Lack eine Acrylharzbasis aufweist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 28, bei dem der Lack ein Zweikom ponentenlack ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 26, bei dem der Lack elektrophore tisch aufgebracht wird.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Oberflä chenbereich (2,3) zweimal nacheinander mit dem Laser beschossen wird.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Laserbe schuss unter Luftatmosphäre erfolgt.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Laserbe schuss mit einem Nd : YAGLaser erfolgt.
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Leichtmetall legierungsoberfläche ein Oberflächenteil oder die Oberfläche eines Gehäuses oder Gehäuseteils (1) eines elektrischen oder elektronischen Geräts, insbe sondere eines Mobiltelefons ist.
15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Leichtmetall legierungsoberfläche (1) zu dem Herstellen der Sn enthaltenden Schicht fol genden Schritten unterworfen wird : passivierende Reinigung der Leichtmetalllegierungsoberfläche, chemische Metallisierung, die Zn enthält, galvanische Zwischenbeschichtung und galvanische Beschichtung, die Sn enthält. AMENDED CLAIMS [received by the International Bureau on 13 March 2003 (13. 03.03) ; original claim 1 amended ; remaining claims unchanged (1 page)] 1. Verfahren zum Verbessern der Uberflächenleitfähigkeit eines Oberffächenberejchs (2, 3) auf einer LeichtmetalllegierungsoberFläche (1), bei dem die Leichtmetalllegierungsobertläche (1) mit einer Sn enthaltenden Schicht beschichtet wird und der Oberflächenbeleic ; h (2,3) danach mit einem Laser beschossen wird, um die Sn enthaltende Schicht auf7oschrne) zen und die Oberftächenteitfähigkeit des Oberflächenbereichs (2,3) zu erhöhen.
16. 2 Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Leichtmetalllegierungsoberfläche (1) auf der Sn enthaltenden Schicht mit einem Lack beschichtet wird und der Lack in dem Oberflächenbereich (2, 3) durch den Laserbeschuss entfernt wird.
17. 3 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Oberflächenbereich (2,3) nach dem Laserbeschuss mit einer fließfähigen metallisch leitfähigen Substanz beschichtet wird.
18. 4 Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die fließfähige Substanz eine aushärtende Substanz auf Kunststoffbasis ist, die metallisch leitfähige Partikel enthält.
19. 5 Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die aushärtet Substanz ein Silikonkleber ist.
20. 6 Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die metattisch leitfähigen Partikel Sitberpartikel oder silberbeschichtete Metallpartikel sind.
21. 7 Verfahren nach einem der Ansprüche 26, bei dem der Lack ein Wasserlack ist.
22. 8 Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Lack eirm Acrylharzbasis aufweist.
Description:
Erzeugung metallisch leitfähiger Oberflächenbereiche auf beschichteten Leichtmetalflegierungen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung metallisch leitfähiger Oberflächenbereiche auf Leichtmetalilegierungen.

Solche Leichtmetalllegierungen sind wegen ihres geringen spezifischen Gewichts für verschiedenste Anwendungen von großem Interesse, bei denen einerseits eine hohe mechanische Stabiltät erreicht werden muss und andererseits die Gesamtmasse des Bauteils eine kritische Rolle spielt. Solche Anwendungen liegen z. B. im Flugzeugbau oder, vor allem in jüngerer Zeit, bei Kraftfahrzeugen oder Gehäusen von hochwerti- gen Geräten. Insbesondere bei Mobiltelefonen werden Rahmenteile aus Leichtme- talllegierungen verwendet, die einerseits im Hinblick auf die Stabilität die Grundstruk- tur des Gesamtaufbaus bilden und andererseits den Benutzer möglichst wenig mit Gewicht belasten sollen.

Der Nachteil solcher Leichtmetalllegierungen besteht jedoch in ihrer Oxidationsemp- findlichkeit, die immer wieder für Korrosionsprobleme sorgt und Oberflächenbehand- lungen grundsätzlich schwierig gestaltet. Außerdem besteht gelegentlich die Not- wendigkeit, auf solchen Leichtmetalllegierungsoberflächen Bereiche mit möglichst guter elektrischer Leitfähigkeit der Oberfläche selbst zu erzeugen. Dies betrifft vor allem die Herstellung elektrischer Kontakte zu dem darunter liegenden Legierungsvo- lumen. Bei der Kontaktherstellung spielt die Leitfähigkeit der obersten Oberflächen- bereiche für den Übergangswiderstand zu dem Kontakt, wie auch immer dieser im Einzelnen angebracht wird, eine wesentliche Rolle.

Der Erfindung liegt somit das technische Problem zugrunde, auf Leichtmetall- legierungen metallisch leitfähige Oberflächenbereiche zu erzeugen oder deren Ober- flächenleitfähigkeit zu verbessern.

Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen ein Verfahren, bei dem die Leichtmetall- legierungsoberfläche mit einer Sn enthaltenden Schicht beschichtet wird und der Oberflächenbereich danach mit einem Laser beschossen wird, um die Oberflächen- leitfähigkeit des Oberflächenbereichs zu erhöhen.

Aufgrund der speziellen Eigenschaften von Leichtmetalilegierungen besteht das grundsätzliche Problem, dass bei einem Abtragen von Material zur Herstellung einer metallisch blanken Oberfläche sehr schnell die Leitfähigkeit störende Oxide und, je nach Umgebung, andere Oberflächenschichten entstehen. Dies tritt umso mehr auf, wenn bei der Herstellung des leitfähigen Oberflächenbereichs oder bei der Kontakt- herstellung eine Temperaturerhöhung auftritt.

Ein chemisches Auflösen solcher Schichten hat den Nachteil, dass die betreffenden Prozesse, soweit überhaupt möglich, im allgemeinen sehr spezifisch auf die spezielle Legierung abgestimmt werden müssen und zudem benachbarte Oberflächenbe- reiche dabei häufig mit verunreinigt oder beschädigt werden. Gerade bei der Herstel- lung von elektrischen Kontakten ist es jedoch in der Regel erwünscht, nur einen Teil- bereich der Oberfläche in seinen Eigenschaften zu verändern.

Auch die mechanische Entfernung von Materialschichten durch Fräsen, Schleifen, Partikelbestrahlung und dergleichen ist zwar grundsätzlich machbar, jedoch außeror- dentlich schlecht auf feine Strukturen zu lokalisieren. Solche Verfahren sind im übri- gen nicht für Anwendungen mit höherem Durchsatzvolumen geeignet.

Es hat sich nun überraschenderweise herausgestellt, dass die Kombination einer den Bestandteil Sn enthaltenden Beschichtung der Leichtmetalllegierungsoberfläche mit einem Laserbeschuss der so beschichteten Oberfläche zu sehr guten Ergebnissen führt. Die Sn enthaltende Oberflächenschicht bildet nur wenig Oxide und behält an sich bereits eine gute Oberflächenleitfähigkeit. Wird sie zudem durch einen Laserbe- schuss neu aufgeschmolzen, so entsteht eine metallisch blanke Oberfläche, die ihre exzellente Oberflächenleitfähigkeit auch an Luftatmosphäre für eine gewisse Zeit be- hält. In dieser Zeit kann dann in verschiedenster Weise ein elektrischer Kontakt her- gestellt werden, dessen elektrische Daten einem auf der unbehandelten Sn enthal- tenden Oberfläche hergestellten Kontakt überlegen sind.

Der Laserbeschuss wirkt durch die starke Absorption sehr oberflächenspezifisch und kann je nach Schichtdicken im Einzelfall ohne Schwierigkeiten so abgestimmt wer- den, dass die Sn enthaltende Beschichtung nicht vollständig abgetragen wird. Ande- rerseits sollte der Laserbeschuss immerhin doch zu einem Aufschmelzen der allero- bersten Oberflächenschichten führen. Je nach der Frequenz des verwendeten La- sers und den spezifischen Eigenschaften der eingesetzten Sn enthaltenden Schicht können die Prozessparameter für den Laserbeschuss ohne weiteres im Einzelfall ermittelt werden. In der Regel reicht dazu bereits eine visuelle Überprüfung der Werkstücke aus. Diese kann beispielsweise durch eine Vermessung einer Testreihe der erwünschten Kontakte ergänzt werden.

Günstige Parameter können beispielsweise bei einer Leistungsdichte von etwa 8- 40 W/mm2, vorzugsweise 8-20 W/mm2 liegen. Typische Lampenströme (zum Pum- pen beispielsweise eines YAG-Lasers) liegen dabei im Bereich von 20-25 A. Die Vorschubgeschwindigkeiten des Laserauftreffpunktes auf der Oberfläche können beispielsweise zwischen 250 und 1.000 mm/s, vorzugsweise zwischen 250 und 500 mm/s liegen.

Die Sn enthaltende Schicht lässt sich mit verschiedenen großtechnischen Oberflä- chenbehandlungsverfahren ohne weiteres herstellen, beispielsweise durch galvani- sche Verfahren. Hierauf wird im Folgenden noch näher eingegangen. Das Laserver- fahren hat wiederum den Vorteil, dass in relativ kurzer Zeit auch komplizierte Flä- chenformen automatisch und computergesteuert abgefahren werden können. So können mit guter Ortsauflösung praktisch beliebige Muster auf auch kompliziert ges- talteten Oberflächen ohne weiteres hergestellt werden. Bei großen Stückzahlen führt die mögliche Automatisierung zu kostengünstigen Bearbeitungsprozessen. Dabei können übrigens auch gepulste Laser verwendet werden, bei denen die Linien oder Flächen durch Einanderreihen von durch Einzelbeschuss entstandenen kleinen Flä- chen gebildet werden.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass der Laserbeschuss etwaige Schichten über der Sn enthaltenden Schicht beseitigen kann. Insbesondere kann die Leichtmetalilegierungsoberfläche also zusätzlich la- ckiert sein. Durch Verdampfung oder schlagartige thermische Expansion werden sol- che Lackschichten überraschenderweise praktisch rückstandsfrei abgetragen, wenn der eingesetzte Laser eine ausreichend hohe Energiedichte hat. Auch die hierfür er- forderliche Energiedichte lässt sich im Einzelfall abhängig von der vorhandenen Lackschicht ohne weiteres durch einfache Tests ermitteln. Für sehr viele Fälle geeig- nete Werte wurden oben angegeben.

Eine Lackierung hat ferner den Vorteil, dass andere Bereiche der Leichtmetalllegie- rungsoberfläche elektrisch isolierend bleiben können. Dies ist zur Vermeidung von Störkontakten und Kurzschlüssen häufig erwünscht. Schließlich bildet die Laserbe- handlung des Oberflächenbereichs bei einer vorhandenen Lackierung besonders sauber definierte Grenzen zwischen dem elektrisch leitfähigen Oberflächenbereich und dem Lack.

Eine gut sichtbare Definition der Ränder des behandelten Bereichs hat dabei auch den Vorteil, dass bei einer späteren Bedeckung mit einem Kontakt, insbesondere mit der erwähnten fließfähigen Substanz, leicht erkennbar ist, welcher Bereich vollstän- dig abgedeckt werden sollte. Damit kann ein späteres, von einem nicht berücksich- tigten Teilbereich ausgehendes Durchoxidieren leicht vermieden werden.

Eine weitere Verbesserung des Verfahrens besteht in einer Bedeckung des laserbe- schossenen Bereichs mit einer fließfähigen und metallisch leitfähigen Substanz. Die- se Substanz sollte selbst für den erwünschten Kontakt geeignet sein oder eine Ober- fläche bilden, auf der dieser Kontakt angebracht werden kann. Sie verhindert ein langsames Durchoxidieren des mit dem Laser behandelten Oberflächenbereichs, das durch das Vorhandensein der Sn enthaltenden Schicht zwar je nach Ausführung die- ser Schicht mehr oder weniger gut gebremst werden kann, in Einzelfällen jedoch nicht immer völlig ausbleibt. Zumindest kann damit eine Neuoxidation des Sn selbst verhindert werden und damit ein optimaler Kontaktwiderstand erhalten bleiben. Die fließfähige Substanz kann sich dabei auch komplizierten Oberflächenkonturen gut anpassen und eine vollständige Anlage gewährleisten. Sie kann aus einem aushär- tenden Material bestehen. Da solche aushärtenden Substanzen in der Regel selbst nicht elektrisch leiten, können hierzu metallisch leitfähige Partikel eingeschlossen sein. Ein Beispiel ist ein Silikonkleber. Die Partikel können Silberpartikel sein.

Eine ökonomischere Wahl sind Ag-beschichtete Cu-Partikel oder andere Metallparti- kel, bei denen die Ag-Beschichtung einerseits für eine sehr gute elektrische Leitfä- higkeit sorgt, andererseits der kostenverursachende Ag-Anteil insgesamt vergleichs- weise klein bleibt.

Der Lack kann ein einfacher Wasserlack, insbesondere ein Wasserlack auf Acryl- harzbasis, sein. Eine anspruchsvollere und im Hinblick auf den Korrosionsschutz leis- tungsfähigere Wahl sind elektrophoretische Lackierungen, wobei bei besonders ho- hen Korrosionsschutzanforderungen kathodische Tauchlackierungen bevorzugt sind.

Die Lackschichten können natürlich außerdem dekorative Funktionen haben, etwa gefärbt sein. Bei transparenten gefärbten Lacken lassen sich durch den metallischen Glanz der darunter liegenden Oberfläche interessante optische Wirkungen erzielen.

Außerdem kommen verschiedene Oberflächenvarianten des Lacks in Betracht, etwa Lacke mit bewusst hergestellten Spritzern und ähnliche Effekte, die mit modernen Lackiermaschinen ohne weiteres herstellbar sind.

Um die Oberflächenspezifität der Laserbehandlung zu erhöhen und die thermische Belastung des Werkstücks zu verringern, kann es vorteilhaft sein, den Laserbe- schuss in eine Mehrzahl von Einzelbehandlungen derselben Oberflächenstellen auf- zuteilen. Oft ist eine zweifache Behandlung günstig. Der Energieeintrag pro Durch- gang oder pro Schuss kann damit klein gehalten werden, gleichzeitig eine beson- ders gründliche Metallisierung sichergestellt werden.

Weiterhin hat sich als besonderer Vorteil der Erfindung herausgestellt, dass auf 1- nertgasatmosphären und ähnliche Schutzmaßnahmen verzichtet werden kann. Viel- mehr kann die Laserbehandlung ohne weiteres in normaler Raumluftatmosphäre durchgeführt werden. Der zeitliche Abstand zwischen der Laserbehandlung und der weiteren Verarbeitung des Werkstücks sollte dabei jedoch je nach Reaktivität der Legierung und nach Korrosionsfestigkeit der verwendeten Beschichtung nicht zu groß sein.

Gute Erfahrungen wurden mit Infrarotlasern, und insbesondere mit Nd-aktivierten Li- thium-Aluminium-Granatlasern (Nd : YAG) gemacht. Die Leistung kann z. B. bei 900 W liegen.

Die Herstellung der Sn enthaltenden Schicht erfolgt vorzugsweise mit den Schritten : passivierende Reinigung der Leichtmetalllegierungsoberfläche, -chemische Metallisierung, die Zn enthält, galvanische Zwischenbeschichtung und galvanische Beschichtung, die Sn enthält.

Das bevorzugte Verfahren zeichnet sich durch die Sn enthaltende galvanische Schicht aus, die zusammen mit den anderen genannten Schichten eine zuverlässige Versiegelung der Leichtmetaillegierungsoberfläche ermöglicht. Der Sn-Anteil sollte in der entsprechenden galvanischen Schicht vorzugsweise über 40 Gew. -%, vorzugs- weise jedoch über 50 Gew.-% liegen.

Durch die zunächst erfolgende passivierende Reinigung, der dann eine chemische Metallisierung mit zumindest dem Metall Zn folgt, lässt sich eine gute Haftung der galvanischen Schicht mit Sn erreichen. Jedoch wird zur Verbesserung noch eine gal- vanische Zwischenschicht verwendet, die die Aufgabe hat, die zuvor chemisch er- zeugte Metallschicht mit Zn vor einer Beschädigung bei einer nachfolgenden galva- nischen Beschichtung mit (u. a. ) Sn zu schützen. Bei der galvanischen Zwischenbe- schichtung kann nämlich ein auf die Stabilität der Zn enthaltenden Metallisierung ab- gestimmter Prozess gewählt werden, auf dessen Schicht dann wiederum der Sn ent- haltende galvanische Prozess ablaufen kann, ohne auf die Zn enthaltende Schicht Rücksicht nehmen zu müssen. Dabei kann es insbesondere sinnvoll sein, bei der galvanischen Zwischenbeschichtung einen Galvanikprozess mit einem pH-Wert im Bereich von etwa 7 bis etwa 10 zu verwenden. Die Zn enthaltende Schicht kann durch saure Prozesse einerseits und durch zu alkalische Prozesse andererseits be- schädigt werden. Diese sind bei der Herstellung der Sn enthaltenden Galvanikschicht möglicherweise erwünscht oder unvermeidlich.

Die erwähnte passivierende Reinigung kann als ersten Schritt eine alkalische Entfet- tung der Leichtmetalllegierungsoberfläche enthalten, woraufhin die entfettete Ober- fläche mit einer Lösung behandelt wird, die einerseits sauer ist, zumindest das Salz einer Säure enthält, und damit die Leichtmetalilegierungsoberfläche etwas beizt, und andererseits die Eigenschaft hat, eine oxidative Passivierung herbeizuführen. Der Begriff der Oxidation ist dabei allgemein im Sinne eines Valenzelektronenübergangs zu verstehen und beinhaltet insbesondere die Bildung von Oxiden wie Al203 und von Fluoriden wie MgF2.

Bei einem wesentlichen Mg-Anteil, vorzugsweise bei einem Mg-Anteil von mindes- tens 50 Gew. -%, insbesondere mindestens 80 Gew. %, bietet sich an, die bereits er- wähnte Behandlung in der sauren bzw. Säuresalz-Lösung in zwei Stufen durchzufüh- ren. Zum einen wird zunächst eine Behandlung in einer relativ schwach sauren Lö- sung mit einem pH-Wert in der Größenordnung von 3-5, vorzugsweise um 4, vorge- nommen. Zum anderen wird danach eine weitere saure Lösung verwendet, die je- doch mit einem pH-Wert in der Größenordnung von 0,5-2, vorzugsweise um 1, sehr viel saurer ist und zum anderen Fluoridionen enthält. Diese Fluoridionen bilden wäh- rend der Beizung der Oberfläche gleichzeitig eine Passivierungsschicht, die MgF2 enthält.

Die schwach saure Lösung kann beispielsweise eine Mischung einer Carbonsäure, z. B. Zitronensäure, Apfelsäure, Oxalsäure oder Milchsäure, und einem Pyrophosphat enthalten. Die stark saure, nachfolgend verwendete Lösung kann beispielsweise eine Mischung von Phosphorsäure und Ammoniumbifluorid enthalten.

Wenn die Leichtmetalllegierung andererseits einen erheblichen Al-Anteil aufweist, insbesondere einen Al-Anteil von mind. 60 Gew. -%, insbesondere mindestens 80 Gew-%, so kann die Behandlung in der sauren bzw. Säuresalz-Lösung vorzugsweise in einer stark oxidierenden Lösung erfolgen, die gleichzeitig beizt und die Passivie- rungsschicht erzeugt. Dabei enthält die Passivierungsschicht Al203. Günstige Bei- spiele für die stark oxidierende Lösung sind Salpetersäure, Peroxomonoschwefel- säure oder Kaliumpersulfatlösung.

Eine andere Möglichkeit für die passivierende Reinigung besteht in einer Behandlung (oder enthält eine Behandlung) in einer Lösung, die einerseits Phosphorsäure und andererseits einen Alkohol enthält. Bei dieser Behandlung soll die Oberfläche ano- disch gepolt sein. Hierzu wird verwiesen auf die Voranmeldung Verfahren zum Rei- nigen und Passivieren von Leichtmetalllegierungsoberflächen"vom 20.06. 01 mit dem Aktenzeichen 01 114981. 2 derselben Anmelderin. Der Offenbarungsgehalt dieser Voranmeldung wird hiermit in Bezug genommen. Mit diesem Reinigungsschritt lässt sich eine sehr wirksame Entfettung der Oberfläche mit einer Anätzung kombinieren, wobei der anodische Betrieb einen sehr flexiblen Optimierungsparameter (anodische Stromdichte, Spannung oder dergleichen) zur Verfügung stellt. Der erwähnte Alkohol können die üblichen Alkohole wie Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol und höherwertige Alkohole sowie deren Derivate wie etwa Isopropanol sein. Es kommen aber auch Diole, Polyether und andere Alkohole in Betracht. Mischungen sind natür- lich auch möglich. Bevorzugt sind Butanol und Isopropanol.

Bei den bereits zuvor erwähnten Legierungen mit wesentlichem Mg-Anteil werden wiederum vorzugsweise Fluoridionen verwendet, um die Oberfläche zu passivieren.

Die Fluoridionen werden dabei in einer die Phosphorsäure enthaltenden Lösung ein- gesetzt, wobei auch bei diesem Behandlungsschritt die Oberfläche anodisch ge- schaltet ist. Dieser Behandlungsschritt kann im übrigen mit dem ferner den Alkohol enthaltenden Behandlungsschritt zusammenfallen, indem die Lösung Phosphorsäu- re, Alkohol und Fluoridionen enthält, oder davon getrennt durchgeführt werden. Im letztgenannten Fall erfolgt der Schritt mit Fluoridionen zeitlich zuletzt. Er kann dann dennoch vorteilhafterweise den oder einen anderen Alkohol enthalten.

Die Fluoridionen können als Ammoniumbifluorid, als Alkalifluorid, als Flusssäure oder in anderer Form vorliegen.

Übrigens sind die beschriebenen Behandlungen mit Fluoridionen, nämlich einerseits die der zweistufig sauren Behandlungen und andererseits die mit der Kombination aus Phosphorsäure und Alkohol, auch dann sinnvoll, wenn die Leichtmetalllegierung zwar kein oder wenig Mg enthält, jedoch einen Si-Anteil von vorzugsweise über 0,1, insbesondere über 0,5 oder 1 oder 2 Gew. -% und darüber. Die Fluoridionenkon- zentration kann dabei auf die Höhe der Si-Konzentration abgestimmt werden.

Die beschriebene Behandlung mit der Kombination aus Phosphorsäure und Alkohol und den Fluoridionen kann vorteilhafterweise mit einem alkalischen Spülschritt, etwa in alkalisiertem Wasser mit einem pH-Wert von etwa 10 oder darüber, abgeschlossen werden.

Allerdings ist der alkalische Spülschritt bei einer weniger von MgF2 und vielmehr von Al203 dominierten Passivierungsoberfläche ungünstig, jedenfalls solange die ge- nannten hohen pH-Werte vorliegen. Man wird dann eher einen zu Al203 oxidierenden Schritt in einem wässrigen Oxidationsmittel verwenden. Wegen eines Si-Anteils kann jedoch die Verwendung von Fluoridionen davor trotzdem sinnvoll sein. Das wässrige Oxidationsmittel könnte eine Persulfatlösung oder eine Lösung von Peroxomo- noschwefelsäure (Carosche Säure) sein. Die Oxidation sollte dabei immer nach der Fluoridbehandlung erfolgen. Andererseits ist der wässrige Oxidationsschritt jedenfalls bei saurem pH-Wert von etwa pH6 und darunter bei hohem Mg-Anteil problematisch, weil er die Fluoridpassivierung beschädigen kann.

Die genannten Fluoridionenanteile können in Bereichen mit 0,1 oder 0,3 oder 0,5 <BR> <BR> Gew. -% als Untergrenze und 30 oder 20 oder 10 Gew.-% als Obergrenze liegen. Die anodischen Stromdichten bei der Behandlung mit Phosphorsäure und Alkohol kön- nen zwischen 10 oder 30 oder 50 A/m2 als Untergrenze und 1000 A/m2 als Ober- grenze liegen. Günstige Temperaturen liegen bei 10-40°C. Die Phosphorsäure kann an den Lösungen einen Anteil von 30-90 Vol% haben und in diesem Volumenanteil 50-95 gewichtsprozentig sein. Vorteilhafterweise besteht die Lösung im Rest im we- sentlichen aus Alkohol und ggfs. dem Fluorid.

Nach den bislang beschriebenen Vorbehandlungen mit einer passivierenden Reini- gung wird, wie zuvor bereits aufgelistet, eine chemische Metallisierung vorgenom- men, die Zn enthält. Diese Metallisierung kann daneben auch die Metalle Cu und/oder Ni enthalten.

Die darauf folgende galvanische Zwischenschicht könnte ebenfalls Cu und/oder Ni enthalten. Die bereits diskutierte nächste galvanische Schicht enthält natürlich Sn, könnte daneben aber z. B. auch Zn, Bi und/oder Pb enthalten, um die Korrosionseigenschaften zu verbessern.

Das bisher beschriebene Verfahren führt zu stabilen und dauerhaften galvanischen Beschichtungen von Leichtmetalllegierungsoberflächen. Da das Verfahren mit nass- chemischen und galvanischen Prozessschritten durchgeführt werden kann, ist es hinsichtlich der verwendbaren Teilegrößen und-geometrien sehr flexibel und im üb- rigen in großem Maßstab kostengünstig durchzuführen. In der bislang beschriebenen Vorgehensweise kommt dabei bereits ohne Laserbeschuss eine metallisch leitfähige Oberfläche zustande.

Ein besonderer Reiz der Erfindung besteht jedoch darin, dass auf die Sn enthaltende galvanische Schicht vor dem Laserbeschuss zusätzlich ein Lack abgeschieden wer- den kann. Damit ergeben sich weitreichende Freiheiten im Hinblick auf die optische Oberflächengestaltung. Beispielsweise kann der Lack deckend oder transparent ge- färbt sein und damit die vielfältigsten Dekorationseffekte erzielen. Er kann auch Strukturen aufweisen, etwa Flächenspritzer, die mit üblichen Lackiermaschinen stan- dardmäßig aufgebracht werden können, und dem behandelten Teil eine individuelle optische und haptische Erscheinungsform verleihen. Vor allem ist die lackierte Ober- fläche jedoch in der Regel elektrisch isolierend, was anwendungsabhängig er- wünscht sein kann. Schließlich ist die Oberfläche durch die Lackschicht auch deutlich besser korrosionsgeschützt.

Dabei hat es sich als sehr vorteilhaft herausgestellt, mit einem Zweikomponentenlack zu arbeiten, der im übrigen je nach Anwendung relativ frei gewählt werden kann. Ein- komponentenlacke sind zwar auch möglich, jedoch im allgemeinen von schlechterer technischer Leistung.

Die Lackhaftung lässt sich deutlich verbessern, wenn vor dem Aufbringen des Lacks eine Passivierung der Oberfläche der Sn enthaltenden galvanischen Schicht durch- geführt wird. Bevorzugt ist hierbei eine alkalische anodische Oxidation, beispielswei- se in einer Lösung, die Phosphate und/oder Carbonate enthält.

Diese alkalische anodische Oxidation kann ergänzt werden durch eine nachfolgende kathodische Behandlung in einer Lösung von sechswertigen Chromionen, etwa in Chromsäure. Hierdurch entsteht eine Belegung der Oberfläche mit dreiwertigem Chrom. Aus gesundheitlichen und Umweltgesichtspunkten ist die Verwendung von sechswertigem Chrom jedoch problematisch (allerdings nicht für das Produkt selbst), weswegen die Lackierung der nur mit der alkalischen anodischen Oxidation vorbe- handelten galvanischen Oberfläche bevorzugt sein kann.

Neben den bereits beschriebenen Vorteilen bietet die lackierte Oberfläche zusätzlich die Möglichkeit, nur die laserbehandelten Teilbereiche nachträglich wieder zu einer metallischen Oberflächenleitfähigkeit zurückzuführen. Dies kann beispielsweise sinn- voll sein, um an bestimmten Stellen elektrische Kontakte zu dem beschichteten Bau- teil anzubringen, wobei jedoch das Bauteil im übrigen isolierend bleiben soll oder be- stimmte optische Oberflächeneigenschaften aufweisen soll oder schließlich beson- ders gut gegen chemische und mechanische Belastung geschützt sein soll.

Allerdings kann die Laserbehandlung auch bei nicht lackierten erfindungsgemäß be- schichteten Teilen vorteilhaft sein, um die an sich bereits gegebene Oberflächenleit- fähigkeit teilweise zu verbessern. Schließlich kann die Laserbehandlung auch einge- setzt werden, wenn die erfindungsgemäß behandelte Oberfläche mit anderen oder zusätzlichen isolierenden Schichten versehen ist, etwa mit gesputterten Oxiden, Nit- riden und dergleichen.

Bevorzugte Schichtdicken der galvanischen Zwischenschicht liegen zwischen 5 und 10 um. Bevorzugte Schichtdicken der Sn enthaltenden galvanischen Schicht liegen ebenfalls bei 5-10 um.

Als Beispiel kann ein in der beiliegenden Figur dargestelltes Druckgussteil aus der Mg-Legierung AZ91 dienen. Es handelt sich dabei um ein Rahmenteil 1 (sog. Chas- sis) eines Mobiltelefongehäuses. Dieses Rahmenteil 1 soll an den in den Figuren eingezeichneten Linien 2 mit anderen metallischen oder metallisch beschichteten Gehäuseteilen verklebt werden. Dabei ist zum einen wesentlich, dass das Mg- Druckgußrahmenteil 1 eine gute Oberflächendauerhaftigkeit bei hochwertigem Er- scheinungsbild bietet. Durch den häufigen Handkontakt und die dadurch gegebene gleichzeitige Einwirkung von Salzen, schwachen Säuren und Feuchtigkeit, sowie durch Witterungseinflüsse und andere Gegebenheiten beim jahrelangen Gebrauch, kann die Außenoberfläche bei unzureichender Beschichtung unansehnlich werden.

Die Innenoberfläche könnte wiederum bei Korrosion zur Partikelerzeugung und damit zu dem Ausfall elektronischer Bauteile führen.

Bei der Verklebung ist außerdem wichtig, dass die verklebten Teile elektrisch gut leit- fähig miteinander verbunden werden, um eine elektromagnetische Abschirmung des Mobiltelefons herzustellen. Insgesamt muss also eine stabile Beschichtung des Mg- Druckgußteils 1 gleichzeitig eine gute elektrische Oberflächenleitfähigkeit der für die Verklebung herangezogenen Oberflächenbereiche 2 ermöglichen. Dies gilt auch für Flächenteile der eingezeichneten Auflagedome 3 für eine Leiterplatte des Mobiltele- fons, die wegen der notwendigen Masseverbindung ebenfalls leitfähig werden. Wei- tere Details des Rahmenteils 1 sind für das Verständnis der Erfindung ohne Belang.

Das Rahmenteil 1 wird daher zunächst konventionell alkalisch entfettet und bei pH4 in einer Lösung mit Zitronensäure und Pyrophosphat behandelt. Daraufhin erfolgt bei pH1 eine Passivierung in einer stark sauren Lösung mit Phosphorsäure und Ammo- niumbifluorid.

Auf die in dieser Weise gereinigte und passivierte Oberfläche wird eine chemische Konversionsschicht aus Zn und Cu aufgebracht, auf die dann mit konventioneller Galvanik eine 7 um starke Cu-Schicht abgeschieden werden kann.

Auf diese schon relativ kräftige galvanische Schicht aus Cu wird daraufhin die für die Erfindung charakteristische galvanische Schicht aus Sn und bei diesem Beispiel zu- sätzlich Zn abgeschieden, und zwar in diesem Fall in einem Massenverhältnis von 70 : 30 (Sn : Zn). Die Schichtdicke liegt dabei bei 8 um.

Diese noch elektrisch leitfähige Oberfläche wird nun für die Lackierung vorbereitet mit einer alkalischen anodischen Oxidation in einer Phosphatlösung. Auf die Behand- lung mit sechswertigem Chrom wird verzichtet. Stattdessen wird direkt auf die anodi- sierte Oberfläche ein kommerzieller Zweikomponentenlack aufgebracht und ausge- härtet.

Damit hat die Oberfläche des Mg-Druckgussteils die endgültige optische und techni- sche Qualität, wobei sie durchaus transparent farbig lackiert sein kann, so dass sich durch das durchscheinende Metall ein attraktives Erscheinungsbild ergibt.

Diese Oberfläche wird daraufhin an den eingezeichneten Rahmen 2 und Auflagedo- men 3 mit einem kommerziellen Nd : YAG-Laser behandelt. Dieser Laser ist gütege- schaltet und hat bei einem Lampenstrom von etwa 32 A eine Leistung von 90W. Es erfolgt ein zweifaches Nachfahren der in der Figur dargestellten Linien und Flächen, wobei genau genommen Punkt an Punkt gesetzt wird. Empirisch können der Punkt- abstand, die Punktgröße und die Energie pro Punkt so ermittelt werden, dass sich einerseits eine durchgehende Bahn und andererseits eine ausreichende Bahnbreite ergeben. Die Bahnbreite sollte nicht zu gering sein, um den elektrischen Übergangs- widerstand zu dem anderen Gehäuseteil zu optimieren. Andererseits sollte die Bahn- breite nicht zu groß sein und vollständig von der später aufgebrachten Klebstoffraupe abgedeckt werden. Sie liegt hier bei 1 mm. Dabei sollte schließlich die eingekoppelte Energie pro Schuss nicht unnötig hoch angesetzt werden, um eine zu starke Erwär- mung in größeren Tiefen zu vermeiden. Durch zweifachen Beschuss kann die Ener- gie pro Schuss noch verkleinert werden. Pro Schuß werden hier 15 W/mm2 verwen- det. Der Vorschub des Lasers beträgt dabei 400 mm/s.

Auf die somit remetallisierten Oberflächenbereiche 2,3 kann danach eine Raupe aus einem mit Silberpartikeln versetzten Silikonkleber aufgetragen werden, so dass eine elektrisch leitfähige Verklebung mit einem hier nicht näher beschriebenen anderen Gehäuseteil erfolgen kann. Dieses andere Gehäuseteil ist ebenfalls metallisch oder metallisch beschichtet und wird so verklebt, dass es einen elektrischen Kontakt zu dem Klebstoff erhält. In dieser Weise kann insgesamt ein dichtes und elektrisch ab- geschirmtes Gehäuse hergestellt werden.