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Metallabscheidung – chemisch

2018-07-26T22:20:19

Als chemische Metallabscheidung wird die Umwandlung von gelöstem Metall in den festen Metallzustand ohne den Einsatz eines äußeren Stromkreises bezeichnet. Prinzipiell werden auch bei der chemischen Metallabscheidungen in einer (meist) wässrigen Lösungen gelöste Metallionen an einer Festkörperoberfläche in den metallischen Zustand überführt und damit eine Metallschicht auf dem Festkörper erzeugt. Die elektrischen Ladungen stammen in diesem Fall aus einem sogenannten Reduktionsmittel, das ebenfalls in der wässrigen Lösung gelöst ist und hierbei oxidiert wird, während die Metallionen durch die Aufnahme der elektrischen Ladungen zu Metall reduziert werden. Die Reduktion der Metallionen läuft an der Oberfläche des zu beschichtenden Festkörpers ab und führt zur Entstehung einer Metallschicht. Die Metallreduktion läuft an allen Bereichen des zu beschichtenden Festkörpers gleich schnell ab, so lange ausreichende Mengen an Metallionen und Reduktionsmittel vorhanden sind, d.h. so lange die Festkörperoberfläche von der wässrigen Lösung (Elektrolyt) umspült wird. Durch chemische Metallabscheidung werden insbesondere Schichten aus Nickel beziehungsweise Nickel-Phosphor, Kupfer und Gold hergestellt. Die Abscheidegeschwindigkeiten sind bei der chemische Metallabscheidung mit etwa 10 Mikrometer/Stunde bis 20 Mikrometer/Stunde deutlich langsamer als bei der galvanischen Metallabscheidung. Dafür ist die Schichtdicke über den gesamten zu beschichtenden Festkörper gleichmäßig dick und damit absolut konturtreu. Aufgrund der langsameren Abscheidegeschwindigkeit lässt sich die Dicke der Metallschicht in sehr engen Grenzen genau steuern. Damit eignet sich die chemische Metallabscheidung zur passgenauen Beschichtung von Oberflächen mit engsten Toleranzen. 

Prinzip der chemischen Metallabscheidung

 

Eine spezielle Variante ist die chemische Metallabscheidung im Austauschverfahren. Hierbei wird die Tatsache genutzt, dass sich die Metalle in ihrem elektrochemischen Verhalten unterscheiden – dieser Effekt ist auch bekannt als edles und unedles Metall. Kupfer und die Edelmetalle zählen zu den edleren bzw. edlen Metallen. Wird ein unedleres Metall wie Zink oder Eisen in eine Lösung mit beispielsweise mit Kupfer, Silber oder Gold getaucht, so löst sich das Grundmaterial auf und die Oberfläche wird mit Kupfer, Silber oder Gold belegt. Der Vorgang endet, sobald die gesamte Oberfläche mit dem edleren Beschichtungsmetall abgedeckt ist. Die so hergestellten Schichten sind mit deutlich unter 0,1 µm jedoch sehr dünn. Eingesetzt wird diese Technik der Beschichtung vorzugsweise in der Elektrotechnik zu Herstellung von Zwischenschichten oder Kontaktoberflächen.