DD269635A1 - ELECTROLYTE FOR THE GALVANIC SEPARATION OF A PALLADIUM ALLOY - Google Patents
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Abstract
Der Elektrolyt dient zum galvanischen Abscheiden einer Palladiumlegierung mit Nickel oder Kobalt als Legierungskomponente. Entsprechend der Aufgabenstellung arbeitet er im neutralen p H-Wert-Bereich bei p H 6,5 bis 7,5 mit sehr guter p H-Wert-Stabilitaet und neigt nur in geringem Masse zum Aufsalzen. Der Elektrolyt wird erfindungsgemaess hergestellt aus 5 bis 25 g/l Pd in Form eines Salzes auf Karbonatbasis (Palladiumtetramminhydrogenkarbonat, -karbonat), 0,5 bis 25 g/l Ni oder 0,1 bis 5 g/l Co (Sulfat) sowie Leitsalz (Ammoniumsulfat, 30 bis 100 g/l) und Puffersalz (Ammoniumpropanat, 1 bis 100 g/l). Die abgeschiedenen Schichten sind bis zu Staerken 100 mm glaenzend, poren- und rissfrei, verschleissfest und genuegen hohen Anspruechen der Elektrotechnik/Elektronik und fuer dekorative Einsatzfaelle.The electrolyte is used for electrodepositing a palladium alloy with nickel or cobalt as an alloying component. According to the task he works in the neutral p H value range at p H 6.5 to 7.5 with very good p H value stability and tends only to a small extent to the salting. The electrolyte is prepared according to the invention from 5 to 25 g / l Pd in the form of a carbonate-based salt (palladium tetrammine bicarbonate, carbonate), 0.5 to 25 g / l Ni or 0.1 to 5 g / l Co (sulphate) and conductive salt (Ammonium sulfate, 30 to 100 g / l) and buffering salt (ammonium propanate, 1 to 100 g / l). The deposited layers are glossy up to 100 mm thick, free of pores and cracks, wear-resistant and meet the high requirements of electrical engineering / electronics and decorative applications.
Description
Die Erfindung betrifft einen Elektrolyten zum Abscheiden einer Palladium-Nickel- oder PaHadium-Kobalt-Legierung, die für Zwecke der Elektrotechnik/Elektronik und für dekorative Zwecke gleichermaßen geeignet ist.The invention relates to an electrolyte for depositing a palladium-nickel or palladium-cobalt alloy, which is equally suitable for electrical engineering / electronics and decorative purposes.
zuzusetzen. Es ist auch bekannt, daß Palladiumiogierungselektrolyte Glanzbildner enthalten, die insbesondere die Aufgabehaben, die Einebnung der Niederschläge zu erhöhen.add. It is also known that palladium-doping electrolytes contain brighteners, which in particular have the task of increasing the leveling of the precipitates.
pH-Wert-Bereich von pH6,5 bis pH 10 und bei Temperaturen zwischen 20 bis 7O0C betriehen.pH range from pH 6.5 to pH 10 and at temperatures between 20 to 7O 0 C betriegen.
— Wegen der geringen Löslichkeit der Palladiumkomponente in Chloridsystemen müssen derartige Elektrolyte bei relativ hohen pH-Werten betrieben werden. Die Einstellung des pH-Wertes erfolgt mit Ammoniak. Bekantlich wird ein groß.erTeil des Ammoniaks, insbesondere bei höheren 3adtemperaturen, wie sie zur Erzielung hoher Abscheidegeschwindigkeitenei forderlich sind, ausgetrieben. Das führt * j einer pH-Wert-Labilität, die sich nachteilig auf das technologische Regime und auf die Schirhtqualität auswirkt.Because of the low solubility of the palladium component in chloride systems, such electrolytes must be operated at relatively high pHs. The pH value is adjusted with ammonia. Mostly a large part of the ammonia is expelled, especially at higher temperatures, which are necessary to obtain high deposition rates. This leads to a pH instability which adversely affects the technological regime and the quality of the screen.
— In chloridhalligen Bädern ;ritt anodisch Chlorentwicklung auf. Das führt einerseits zur Belastung des Arbeitsraumes bzw. der Umwelt und erfordert andererseits entsprechend aufwendige KorrosionsschutzmaCnahmen. Außerdem entstehen Werkstoffprobleme bezüglich des Anodenmaterials.- In chloride-containing baths, anodic chlorine rode up. On the one hand, this leads to stress on the working space or the environment and, on the other hand, requires correspondingly costly corrosion protection measures. In addition, material problems arise with respect to the anode material.
— Elektrolyte auf Sulfatbasis haben einen geringen Metalldurchsatz wegen der Bildung des schwerlöslichen Nickelammoniumdoppelsalzes. Durch Erhöhung des pH-Wertes kann die Standzeit des Elektrolyten zwar erhöht werden, das führt aber zu den bereits genannten Schwierigkeiten.Sulfate based electrolytes have a low metal throughput because of the formation of the sparingly soluble nickel ammonium double salt. By increasing the pH, the service life of the electrolyte can indeed be increased, but this leads to the difficulties already mentioned.
— Die Verwendung von organischen Zusätzen erschwert generell die Badführung, da Kontrolle und Überwachung der Badzusammensetzungen aufwendiger und mitunter, wegen fehlenden Methoden, gar nicht möglich sind. Auch können diese organischen Substanzen Zusetzungsprodukte bilden, die die Abscheidung negativ beeinflussen und demzufolge 'aufend entfernt werden müssen oder aber, falls eine Reinigung nicht möglich ist, eine Aufarbeitung der Bäder bedingen, wenn gewisse Grenzwerte erreicht sind.- The use of organic additives generally complicates the bath management, as control and monitoring of bath compositions consuming and sometimes, because of lack of methods, are not possible. Also, these organic substances can form clogging products which adversely affect the deposition and, consequently, must be removed or, if purification is not possible, require a work-up of the baths when certain limits are reached.
— Durch die wahrem! uos Betreibens der Palladlumbäder, jpozlell dar Bäder auf Sulfatbi>ais, erforderliche Ergänzung an Palladium· und Nickel- bzw. Kobaltsalz »rfolgt eine Aufsagung, d.h. Anreicherung an Ammoniumsalzen im Elektrolyten, wodurch der Metalldurchsatz begrenzt wird und ein relativ häufiger Elektrolytwechsel erforderlich ist. Damit verbinden sich entsprechende Aufwendungen für die Aufarbeitung der verbrauchten Elektrolyten.- By the true! Operation of palladium baths, especially baths on sulphate chloride, required addition of palladium and nickel or cobalt salts. Accumulation of ammonium salts in the electrolyte, whereby the metal flow rate is limited and a relatively frequent change of electrolyte is required. This is associated with corresponding expenses for the processing of the spent electrolytes.
Ziel der EHIn lungAim of the EHIn
Ziel dor Erfindung ist es, einen Elektrolyten zum galvanischen Abscheiden einer Palladiumlegierung /u entwickeln, die Nickel oder Kobalt als Legierungskomponente enthält, wobei die Nachteile dahingehend beseitigt werden sollen, daß sowohl der Aufwand zur Herstellung des Elektrolyten als auch die genannten Schwierigkeiten beim Betreiben des Elektrolyten weitgehend vermieden werden und daß unter einfach einzustellenden Bedingungen hochglänzende Legierungsschichten abgeschieden werden, die für technische und für dekorative Zwecke gleichermaßen geeignet sind.The object of the invention is to develop an electrolyte for the electrodeposition of a palladium alloy containing nickel or cobalt as an alloying component, the disadvantages of which are that both the expense of preparing the electrolyte and the difficulties in operating the electrolyte can be largely avoided and that under easily adjusted conditions high-gloss alloy layers are deposited, which are equally suitable for technical and decorative purposes.
Wesen der ErfindungEssence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Elektrolyten zum galvanischen Abscheiden von Palladiumlegierungsschichten mit Nickol oder Kobalt als Legierungskomponente zu entwickeln, der im neutralen pH-Bereich bei sehr guter pH-Wert-Stabilität arbeitet und der nur in geringem Maße zur Aufsalzung neigt. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst. daP für den Ansatz eines Palladiumelektrolyten 5 bis 25g/l Palladium in Form eines Salzes auf Karbonatbasis, vorzugsweise Palladiumtetramminhydrogenkarbonat, 0,5 bis 25g/l Nickel oder 0,1 bis 5g/l Kobalt, vorzugsweise als Sulfate, sowie Leit- und Putfersalze vevwendet werden und der Elektrolyt bei Arbeitstemperatur auf einen pH-Wert von pH6,5 bis 7fi eingestellt ist. Als Puffersalz dienen Ammoniumsalze einer einfachen Karbonsäure, insbesondere die der Essigsäure, Propansäure, Bernsteinsäure und/oder Malonsäure. Vorzugsweise weden 1 bis 100g/l Ammoniumpropanat eingesetzt. Ais Leitsalz wird vorzugsweise Ammoniumsulfat in einer Menge von 30 bis 100g/l verwendet.The invention has for its object to develop an electrolyte for the electrodeposition of palladium alloy layers with nickel or cobalt cobalt as an alloy component, which works in the neutral pH range with very good pH stability and which tends only to a small extent to salinity. According to the invention, this object is achieved. daP for the batch of a palladium electrolyte 5 to 25g / l palladium in the form of a salt based on carbonate, preferably palladium tetrammine bicarbonate, 0.5 to 25g / l nickel or 0.1 to 5g / l cobalt, preferably as sulfates, and Leit- and Putfersalze vevwendet and the electrolyte is adjusted at operating temperature to a pH of pH 6.5 to 7fi . The buffer salts are ammonium salts of a simple carboxylic acid, in particular those of acetic acid, propionic acid, succinic acid and / or malonic acid. Preferably, from 1 to 100 g / l of ammonium propanate are used. As the conductive salt, ammonium sulfate is preferably used in an amount of 30 to 100 g / l.
Der Elektrolyt wird im Temperaturbereich von 40 bis 8O0C i:nd je nach den hydrodynamischen Bedingungen an der Katode bei Stromdichten von 0,1 bis 100 A/dm2 betrieben.The electrolyte is operated in the temperature range of 40 to 8O 0 C i: n d depending on the hydrodynamic conditions at the cathode at current densities of 0.1 to 100 A / dm 2 .
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert:The invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments:
Bi !spiel 1: Es wurde ein Elektrolyt wie folgt hergestellt: 10 g/l Pd als P i-tetramminhydrogankarbonat 5g/l Ni als ι..SO« x 7H2O 50g/l (NH4J2SO4 Example 1: An electrolyte was prepared as follows: 10 g / l Pd as p-tetrammine hydroguan carbonate 5 g / l Ni as ι..SO "x 7H 2 O 50 g / l (NH 4 J 2 SO 4
3g/l NH4C3H5O2 {Ammoniumpropanat) Der pH-Wert wu. Je auf pH 7,0 eingestellt.3g / l NH 4 C 3 H 5 O 2 {ammonium propanate) The pH wu. Each set to pH 7.0.
Im Stromdichtebereich von 1-3A/drn2 und bei einer Warenbewegung von 3 m/min wurden bei einer Arb"itstemperatur von 50°C hellglänzende, riß- und porenfreie Legierungsschichten mit 19% Ni erhalten. Durch Erhöhung nur des Ni-Gehaltes im' Elektrolyten auf 7,5 bzw. 10g/l wurden 2\im starke Legierungsschichten mit 22 bzw. 26% Ni abgeschieden.In the current density range of 1-3A / drn 2 and with a goods movement of 3 m / min bright bright, crack-free and pore-free alloy layers with 19% Ni were obtained at an operating temperature of 50 ° C. By increasing only the Ni content in the Electrolytes at 7.5 and 10 g / l were deposited 2 \ in the strong alloy layers with 22 and 26% Ni, respectively.
Beispiel 2: Es wurde ein Elektrolyt hergestellt aus:Example 2: An electrolyte was prepared from:
15 g/l Pd als Pd-tetramminhydrogenkarbonat15 g / l Pd as Pd tetrammine bicarbonate
15g/l Ni als NiSO4X 7H2O15g / l Ni as NiSO 4 X 7H 2 O
50g/l (NH4J2SO4 50 g / l (NH 4 J 2 SO 4
60 g/l NH4C3H5O2 60 g / l NH 4 C 3 H 5 O 2
pH - 7.2pH - 7.2
Im Stromdichtebereich von 1-20 A/dm2 und Anströmen der Katode wurden bei 5O0C Badtemperatur hellglänzende, riß- und porenfreie Legierungsschichten mit 30% Ni in einer Stärke von 100pm abgeschieden.In the current density range of 1-20 A / dm 2 and onflow of the cathode brightly bright, crack and pore-free alloy layers were deposited with 30% Ni in a thickness of 100pm at 5O 0 C bath temperature.
Beispiel 3: Elektrolytzusammensetzung:Example 3: Electrolyte composition:
20g/l Pd als Pd-tetramminkarbonat20 g / l Pd as Pd tetrammine carbonate
13g/l Ni als NiSO4X 7H2O13 g / l Ni as NiSO 4 X 7H 2 O
20g/l (NH4I2SO4 20 g / l (NH 4 I 2 SO 4
50g/l (NH4C3H6O2 50 g / l (NH 4 C 3 H 6 O 2
pH = 6,8pH = 6.8
im Stromdichtebereich von 55-75A/dm2 unter Verwendung einer rotierenden Ringelektrode wurden hochglänzende, riß- und porenfreie Legierungsschichten mit 24% Ni abgeschieden. Durch Erhöhen des Ni-Gehaltes im Elektrolyten auf 20g/l enthalten die Schichten bei gleicher Qualität 30% Ni. Die erzielten Schichtstärken Ι*?βη bei «ίΟμηι.in the current density range of 55-75A / dm 2 using a rotating ring electrode high-gloss, crack and pore-free alloy layers were deposited with 24% Ni. By increasing the Ni content in the electrolyte to 20 g / l, the layers contain 30% Ni for the same quality. The achieved layer thicknesses Ι *? Βη at «ίΟμηι.
Beispiel 4: Elektrolytzusammensetzung:Example 4: Electrolyte composition:
10g/l Pd als Pd-tetramminkarbonat 1 g/l Co als CoSO4 50g/l (NH4J2SO4 50 g/l NH4C3H5O2 pH = 7,010g / l Pd as 1 g / l Co as CoSO 4 50 g / l (NH 4 J 2 SO 4 tetramminkarbonat Pd 50 g / l NH 4 C 3 H 5 O 2 pH = 7.0
Bei einer Stromdichte von A/dm2, einer Warenbewegung von 3 m/min und einer Badtemperatur von 50°C wurden glänzende Pd-Co-Legierungsschichtu.i mit 20% Co abgeschiedenAt a current density of A / dm 2 , a goods movement of 3 m / min and a bath temperature of 50 ° C, shiny Pd-Co alloy layers were deposited with 20% Co
Der erfindungsgemäße Elektrolyt zeigt folgende Vorteile: The electrolyte according to the invention has the following advantages:
— Die Neigung zum Aufsalzen ist sehr gering und wird nur bedingt durch den Verbrauch an Legierungskomponente, wodurch lange Elektrolytstandzeiten und hohe Metalldurchsätze erreicht ν'erden.- The susceptibility to salting is very low and is only partially due to the consumption of alloy component, whereby long Elektrolytstandzeiten and high metal throughputs ν'erden.
— Der pH-Wert liegt im Neutralbereich und lot stabil auch bei Badtemperaturen von £500C.- The pH is in the neutral range and stable even at bath temperatures of £ 50 0 C.
— Die erreichbaren Schichtdicken sind bei gleicher, hoher Qualität der Schichten in weiten Grenzen variierbar. Die Schichten sind durch eine ausgezeichnete Mischkristallbildung gekennzeichnet.The achievable layer thicknesses can be varied within wide limits for the same, high quality of the layers. The layers are characterized by excellent mixed crystal formation.
— Die abgeschiedenen Legierungsschichten sind haftfest, hochglänzend, poren- und rißfrei und zeigen gute Verschleißbeständigkeit. Sie genügen hohen Ansprüchen sowie auf dem Gebiet der Elektrotechnik/Elektronik als auch für dekorative Einsatzfälle.- The deposited alloy layers are adherent, high gloss, pore and crack-free and show good wear resistance. They meet high standards as well as in the field of electrical engineering / electronics as well as for decorative applications.
— Durch Variieren der Metallkonzentration und der Temperatur ist der Elektrolyt Ieicnt den vorgegebenen anlagentechnischen Bedingungen anpaßbar, um die geforderten Abscheidungsgnschwindigkeiten zu erreichen.By varying the metal concentration and the temperature, the electrolyte can be adapted to the given technical installation conditions in order to achieve the required deposition rates.
— Der Gehalt an Legierungskomponente Nickel oder Kobalt in der abgeschiedenen Schicht ist unabhängig von der Stromdichte und reproduzierbar regelbar mit dem Gehalt dieser Komponente im Elektrolyten und mit der Badtomperatur.The content of alloying component nickel or cobalt in the deposited layer is independent of the current density and reproducibly controllable with the content of this component in the electrolyte and with the bath temperature.
— Der hohe Glanz der abgeschiedenen Schichten wird auch bei Schichtstärken a ΙΟΟμηι ohne den ZusaU dines speziellen Glanzbildners erreicht, wodurch die Gefahr der Entstehung von Nebenreaktionen, aie die Schichtqual tat und/oder die Standzeit des Elektrolyten negativ beeinflussen, vermieden wird.- The high gloss of the deposited layers is achieved even at layer thicknesses a ΙΟΟμηι without the ZusaU of special brightener, whereby the risk of the formation of side reactions, as the Schichtqual did and / or the lifetime of the electrolyte adversely affect is avoided.
— Der Elektrolyt zeichnet sich insgesamt aus durch eine einfache Zusammensetzung, eine leichte Handhabbarkeit und eine stabile Betriebsweise.The electrolyte is characterized overall by a simple composition, easy handling and stable operation.
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