DE1097231B - Acid galvanic copper bath - Google Patents

Acid galvanic copper bath

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DE1097231B DEW21874A DEW0021874A DE1097231B DE 1097231 B DE1097231 B DE 1097231B DE W21874 A DEW21874 A DE W21874A DE W0021874 A DEW0021874 A DE W0021874A DE 1097231 B DE1097231 B DE 1097231B
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Robert E Harrover Jun
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    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/38Electroplating: Baths therefor from solutions of copper

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Description

Saures galvanisches Kupferbad Die Erfindung betrifft ein saures galvanisches Kupferbad; es liegt ihr die Aufgabe zugrunde, durch Zusatz eines neuartigen Zusatzmittels zu dem galvanischen sauren Kupferbad beim Galvanisieren hellere und glattere Kupferniederschläge zu erzeugen.Acid electroplating copper bath The invention relates to an acid electroplating copper bath Copper bath; it is based on the task by adding a novel additive to the galvanic acid copper bath during galvanizing lighter and smoother copper deposits to create.

Es sind bereits zahlreiche Zusatzmittel vorgeschlagen worden, welche sauren Kupferelektrolyten einverleibt werden sollen, damit verbesserte Kupferüberzüge erzeugt werden können. Die bisher vorgeschlagenen Zusatzmittel waren jedoch nicht befriedigend. Zum Beispiel hat man mit einigen der bisher vorgeschlagenen Zusatzmittel nur dürftige Ergebnisse, was die Helligkeit und Glätte anbelangt, erreichen können. Außerdem ist der mit einigen dieser Zusatzmittel erreichbare Helligkeitsbereich verhältnismäßig eng, und in manchen Fällen leidet die Fähigkeit der Galvanisierlösung, Metall gleichmäßig auf einer unregelmäßig geformten Kathode niederzuschlagen, beträchtlich durch die Beimischung des Zusatzmittels.Numerous additives have been proposed which acidic copper electrolytes are to be incorporated, so that improved copper coatings can be generated. However, the additives heretofore proposed were not satisfactory. For example, one has with some of the previously proposed additives can only achieve poor results in terms of brightness and smoothness. Also is the range of brightness achievable with some of these additives relatively tight, and in some cases the plating solution's ability to Depositing metal evenly on an irregularly shaped cathode is considerable by adding the additive.

Ein weiterer Nachteil, welcher bei der Verwendung vieler der bisher verfügbaren Zusatzmittel auftrat, liegt darin, daß das aus elektrolytischen Bädern, welche solche Zusatzmittel enthalten, niedergeschlagene Kupfer häufig ziemlich bröckelig ist. Dieser bröckelige Zustand ist deshalb unerwünscht, da er die Bearbeitung der galvanisierten Teile wesentlich erschwert. Auch treten gewöhnlich Streifen und Rippen auf, wenn saure Kupferelektrolyten bisher bekannte Zusatzmittel enthalten.Another disadvantage of using many of the previously available additives occurred, is that that from electrolytic baths, which contain such additives, precipitated copper is often quite crumbly is. This friable condition is undesirable because it makes the processing of the galvanized parts much more difficult. Stripes and ribs also usually appear when acidic copper electrolytes contain previously known additives.

Es sind auch bereits Zusatzmittel für Kupfersulfat- und Schwefelsäuregalvanisierbäder bekanntgeworden, welche aus Azetylthioharnstoff bestehen. Auch mit diesen bekannten Zusätzen sollten gleichmäßige Überzüge von hohem Glanz erzeugt werden. Azetylthioharnstoff ist jedoch nur dann geeignet, wenn es unter Beigabe eines anderen bekannten Zusatzes wie Dextrin, Karamel oder Melasse verwendet wird und wenn der Gehalt von Chloridanionen in dem Galvanisierbad innerhalb verhältnismäßig enger Grenzen gehalten wird. Bessere Ergebnisse hat man durch den Zusatz eines 2-Thiohydantoins, z. B. von 1-Azetyl-2-Thiohydantoin, gewonnen, aber auch bei diesem Zusatz wiesen die Überzüge noch Schleierstreifen auf, wenigstens bei bestimmten Stromdichten. Auch war der Glanz der galvanisierten Überzüge manchmal ungleichmäßig; matte und grobkörnige Strukturen ergaben sich, wenn mit Gleichstrom von hoher Stromdichte gearbeitet wurde.There are also additives for copper sulfate and sulfuric acid plating baths become known, which consist of acetylthiourea. Even with these well-known Additives should produce uniform, high-gloss coatings. Acetylthiourea however, it is only suitable if it is accompanied by another known addition such as dextrin, caramel or molasses is used and when the content of chloride anions is kept within relatively narrow limits in the electroplating bath. Better ones Results are obtained by adding a 2-thiohydantoin, e.g. B. of 1-acetyl-2-thiohydantoin, won, but even with this addition, the coatings still had veil streaks on, at least at certain current densities. Also was the shine of the galvanized Coatings sometimes uneven; matt and coarse-grained structures resulted, when working with direct current of high current density.

Durch den Erfindungsvorschlag werden alle diese Nachteile beseitigt. Es wird ein Bad zum galvanischen Abscheiden von Kupferüberzügen vorgeschlagen, welches aus Kupfersulfat und Schwefelsäure besteht und gekennzeichnet ist durch einen Gehalt eines beim Mischen und Erhitzen erhaltenen Reaktionsprodukts äquimolarer Mengen von mindestens einer Verbindung mit dem Kern und mindestens einem Alkylolamin aus der Gruppe der primären, sekundären und tertiären Alkylolamine, in welchen die für das Stickstoffatom substituierten Gruppen Wasserstoff-, Alkyl- oder Alkylolgruppen mit mindestens 1 bis 4 Kohlenstoffatomen sind, wobei mindestens eine Alkylolgruppe auf ein Molekül entfällt.All these disadvantages are eliminated by the proposed invention. A bath for the electrodeposition of copper coatings is proposed, which consists of copper sulfate and sulfuric acid and is characterized by a content of a reaction product obtained during mixing and heating in equimolar amounts of at least one compound with the core and at least one alkylolamine from the group of primary, secondary and tertiary alkylolamines in which the groups substituted for the nitrogen atom are hydrogen, alkyl or alkylol groups having at least 1 to 4 carbon atoms, at least one alkylol group being present in one molecule.

Aus der nun folgenden Beschreibung gehen weitere Einzelheiten der Erfindung hervor.From the description that follows, further details of the Invention.

In dieser Beschreibung werden auch Verfahrensschritte zur Herstellung des Zusatzmittels beschrieben. Diese Verfahrensschritte sind jedoch nicht Gegenstand der Erfindung.This description also describes process steps for production of the additive described. However, these procedural steps are not the subject matter the invention.

Setzt man diese Reaktionsprodukte dem Elektrolyten zu, so erhält man ein Bad, dessen Fähigkeit, Metall gleichförmig auf einer unregelmäßig geformten Kathode, wie Körper mit Vertiefungen, niederzuschlagen, verhältnismäßig groß ist. Außerdem ist der Helligkeitsbereich sowohl an der oberen als auch der unteren Grenze der Stromdichte weit über das Ausmaß erweitert, welches normalerweise mit den bisher verfügbaren Zusatzmitteln erreicht wird. Die Ausdehnung des Helligkeitsbereiches für hohe Stromdichte gestattet es, daß höhere Stromdichten verwendet werden, wodurch sich die Niederschlagsdauer bei gleicher Niederschlagsstärke verkürzen läßt.If these reaction products are added to the electrolyte, one obtains a bath whose ability to make metal uniformly on an irregularly shaped Cathode, like body with depressions, to deposit, is relatively large. In addition, the brightness range is at both the upper and lower limits the current density is expanded far beyond the extent normally achieved with the previously available additives is achieved. The expansion of the brightness range for high current density allows higher current densities to be used, thereby the duration of precipitation can be shortened with the same precipitation intensity.

Ein weiterer Vorteil der Einverleibung des erfindungsgemäßen Zusatzmittels in saure Kupferelektrolyten ist darin zu sehen, daß die Polierfähigkeit des niedergeschlagenen Kupfers verbessert ist. Gewöhnlich ist jedoch das niedergeschlagene Kupfer, welches aus Bädern mit erfindungsgemäßen Zusatzmitteln gewonnen wird, bereits so hell, daß ein Polieren überhaupt nicht notwendig ist. Sollte jedoch aus irgendeinem Grunde der gewonnene Kupferüberzug seinen vollen Glanz nicht besitzen, so kann er wegen seiner hohen Qualität und seiner feinkörnigen Konsistenz durch sehr leichtes Polieren seinen Glanz erhalten, um anschließend mit hellen Überzügen aus Nickel, Chrom od. dgl. versehen zu werden.Another advantage of incorporating the additive according to the invention in acidic copper electrolytes it can be seen that the polishing ability of the precipitated Copper is improved. However, it is common the downcast Copper, which is obtained from baths with additives according to the invention, already so bright that polishing is not necessary at all. But it should be for some If the copper coating obtained does not have its full shine, it can because of its high quality and its fine-grained consistency through very light Polishing to keep its shine, then with bright coatings of nickel, Chrome or the like. To be provided.

Beispiele besonders geeigneter Verbindungen mit dem Kern sind Azetylthioharnstoff, 2-Thiohydantoin und Substitutionsderivate von 2-Thiohydantoin mit mindestens einem organischen Substituenten in- Stellung 1 und 5. Der Kern dieser Substitutionsderivate von 2-Thiohydantoin hat die folgende Struktur: Verschiedene organische Radikale können in Stellung 1 oder 5 oder an beiden substituiert werden, solange die Verbindung nicht derart unlöslich wird, daß sie sich in den sauren Kupferelektrolyten nicht mehr ausreichend auflöst, um eine wesentliche Verbesserung in der Helligkeit und Glätte des niedergeschlagenen Kupfers hervorzurufen. Beispiele geeigneter Verbindungen sind: 1-Azetyl-2-Thiohydantoin, 5-(2-Hydroxylbenzal) 2-Thiohydantoin, 5-Furfural-2-Thiohydantoin, 5-Benzal-2-Thiohydantoin, 1-Methyl-2-Thiohydantoin. Weitere Beispiele von Verbindungen mit dem Kern welche sich für die Reaktion mit Alkylolaminen zur Erzeugung von erfindungsgemäßen Verbindungen eignen, sind 2-Thiobarbitursäure und Substitutionsderivate der 2-Thiobarbitursäure. Der Kern dieser 2-Thiobarbitursäure-Derivate hat die folgende Struktur: Verschiedene organische Radikale können an Stelle des Wasserstoffs in Stellung 1, 5 und/oder 6 substituiert werden, vorausgesetzt, daß die resultierende nach der Reaktion mit dem Alkylolamin erhaltene Verbindung in dem sauren Galvanisierbad löslich ist. Beispiele geeigneter Verbindungen dieser Art sind: 2-Thiobarbitursäure, 1-Azetyl-2-Thiobarbitursäure, 1-Benzoyl-2-Thiobarbitursäure, 1,5-Diazetyl-2-Thiobarbitursäure. Beispiele von Alkylolaminen sind: Monoäthanolamin, Diäthanolamin, Triäthanolamin, Monopropanolamin, Dipropanolamin, Tripropanolamini, Monobutanolamin, Dibutanolamin, Tributanolamin, Monoisopropanolamin, Diisopropanolamin, Triisopropanolamin, Monoisobutanolamin, Düsobutanolamin, Trüsobutanolamin, Methyläthanolamin, Dimethyläthanolamin und Methyldiäthanolamin.Examples of particularly suitable compounds with the core are acetylthiourea, 2-thiohydantoin and substitution derivatives of 2-thiohydantoin with at least one organic substituent in positions 1 and 5. The core of these substitution derivatives of 2-thiohydantoin has the following structure: Various organic radicals can be substituted at the 1 or 5 position, or both, so long as the compound does not become so insoluble that it does not dissolve in the acidic copper electrolyte sufficiently to cause a substantial improvement in the brightness and smoothness of the deposited copper. Examples of suitable compounds are: 1-acetyl-2-thiohydantoin, 5- (2-hydroxylbenzal) 2-thiohydantoin, 5-furfural-2-thiohydantoin, 5-benzal-2-thiohydantoin, 1-methyl-2-thiohydantoin. More examples of connections to the core which are suitable for reaction with alkylolamines to produce compounds according to the invention are 2-thiobarbituric acid and substitution derivatives of 2-thiobarbituric acid. The core of these 2-thiobarbituric acid derivatives has the following structure: Various organic radicals can be substituted for the hydrogen in the 1, 5 and / or 6 position, provided that the resulting compound obtained after the reaction with the alkylolamine is soluble in the acidic plating bath. Examples of suitable compounds of this type are: 2-thiobarbituric acid, 1-acetyl-2-thiobarbituric acid, 1-benzoyl-2-thiobarbituric acid, 1,5-diacetyl-2-thiobarbituric acid. Examples of alkylolamines are: monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, monopropanolamine, dipropanolamine, tripropanolamine, monobutanolamine, dibutanolamine, tributanolamine, monoisopropanolamine, diisopropanolamine, triisopropanolamine, monoisobutanolamine, diisobutanolamine, methylethanutanolamine, methylethanutanolamine, methylethanutanolamine, and methylethanutanolamine.

Das neuartige Reaktionsprodukt gemäß der vorliegenden Erfindung kann leicht dadurch hergestellt werden, daß man ungefähr äquimolare Mengen der beiden wesentlichen Ausgangsverbindungen miteinander vermischt und diese erhitzt, so daß sie reagieren und die erwünschten Zusatzsubstanzen ergeben. Es sollte im allgemeinen Alkylolamin im Überschuß verwendet werden. Die Herstellung der Reaktionsprodukte wird aus dem folgenden spezifischen Beispiel klar. Beispiel A 1 Mol Azetylthioharnstoff und 1 Mol 1-Azetyl-2-Thiohydantoin werden in 1,5 Mol Monoäthanolamin und 1 Mol Isopropanolamin aufgelöst; das Gemisch wird auf eine Temperatur von über 80°C erhitzt. Nach der Abkühlung kristallisiert sich ein festes Produkt aus der Lösung heraus. Die Kristalle werden mit Alkohol gewaschen und eignen sich dann als Zusatz für das saure Kupferbad.The novel reaction product according to the present invention can can easily be prepared by taking approximately equimolar amounts of the two essential starting compounds mixed together and heated so that they react and produce the desired additional substances. It should in general Alkylolamine can be used in excess. The preparation of the reaction products is clear from the following specific example. Example A 1 mole of acetylthiourea and 1 mole of 1-acetyl-2-thiohydantoin are in 1.5 moles of monoethanolamine and 1 mole of isopropanolamine dissolved; the mixture is heated to a temperature above 80 ° C. After After cooling, a solid product crystallizes out of the solution. The crystals are washed with alcohol and are then suitable as an additive for the acidic copper bath.

Die erfindungsgemäßen Zusatzmittel können allein oder zusammen mit gewissen bereits bekannten Zusatzmitteln den sauren Kupfergalvanisierbädern zugesetzt werden. So hat man z. B. das Reaktionsprodukt aus 1-Azetyl-2-Thiohydantoin und Monoäthanolamin einer Reihe von sauren Kupferbädern zugesetzt, welche erstens Phenolsulfonsäure, zweitens Thioharnstoff, drittens Leim und viertens metallische Zusatzmittel wie Kadmium u. dgl. enthielten. In jedem Fall wurden mit Bädern, welche entweder das erfindungsgemäße Zusatzmittel allein oder zusammen mit bekannten Zusatzmitteln enthielten, bessere Kupferniederschläge erzielt als mit Bädern, welche nur die bekannten Zusatzmittel enthielten.The additives according to the invention can alone or together with certain already known additives added to the acidic copper plating baths will. So one has z. B. the reaction product of 1-acetyl-2-thiohydantoin and monoethanolamine added to a series of acidic copper baths, which firstly contain phenolsulfonic acid, secondly, thiourea, thirdly, glue, and fourthly, metallic additives such as Contained cadmium and the like. In each case, bathrooms that either do that additives according to the invention contained alone or together with known additives, Better copper precipitation is achieved than with baths which only use the known additives contained.

Der Zusatz der neuartigen Reaktionsprodukte zu sauren Kupferbädern ermöglicht einen Kupferüberzug mit feiner Körnung, hoher Glätte und glänzendem Aussehen.The addition of the novel reaction products to acidic copper baths enables a copper coating with a fine grain, high smoothness and a shiny appearance.

Der erhöhte Glanz und die verbesserte Glätte des Kupferniederschlags treten bereits bei einem Zusatz von 7,5 .10-4 g pro Liter Zusatzmittel auf. Das Zusatzmittel kann in Mengen bis zu 3,75 g/1 verwendet werden. Das günstigste Mengenverhältnis liegt bei 7,5 .10-3 bis 7,5 # 10-2 g pro Liter.The increased gloss and smoothness of the copper deposit occur with an addition of 7.5-10-4 g per liter of additive. That Additive can be used in amounts up to 3.75 g / l. The most favorable proportion is 7.5 .10-3 to 7.5 # 10-2 g per liter.

Es hat sich herausgestellt, daß noch bessere Resultate dann erhalten werden, wenn man eine kleinere Menge von Chloriden in Form von Chloridionen in das die erfindungsgemäßen Zusatzmittel enthaltende Bad gibt. Zu diesem Zweck kann handelsübliche Salzsäure (370/,) verwendet werden, und zwar in einer Menge, welche ausreicht, um etwa 7,5 - 10-3 bis 0,45 g Chloridionen pro Liter Elektrolyt zu ergeben, je nach der Menge des in dem Galvanisierbad enthaltenen Zusatzmittels. -Die bekannten sauren Kupferbäder bestehen gewöhnlich aus einer wäßrigen Lösung, in welcher 150 bis 300 g Kupfersulfat sowie 9,75 bis 97,5 g Schwefelsäure pro Liter enthalten sind. Ein gegenwärtig in der In lustrie weit verbreitetes saures Kupferbad besteht aus einer Lösung von 210g Kupfersulfatkristallen und 60g 98°/piger Schwefelsäure pro Liter. In diesen sauren Kupferelektrolyten werden die erfindungsgemäßen Zusatzmittel in einer Menge von 7,5 . 10-4 bis 3,75 g pro Liter Elektrolyt eingeführt. Die besten Resultate hat man bei einem Zusatzmittel von 7,5 # 10-3 bis 7,5 - 10-2 pro Liter erhalten. Natürlich muß das Zusatzmittel von Zeit zu Zeit erneuert werden. Bei Verwendung dieser Zusatzmittel erhält man sehr gute Resultate dann, wenn die Temperatur des elektrolytischen Bades bei 4,5 bis 65°C liegt. Hervorragende Kupferniederschläge werden bei Radtemperaturen von 21 bis 52°C erhalten. Diese letzteren Temperaturen entsprechen dem günstigsten Temperaturbereich.It has been found that even better results are obtained if a smaller amount of chlorides in the form of chloride ions is added to the bath containing the additives according to the invention. Commercial hydrochloric acid (370/1) can be used for this purpose, in an amount sufficient to produce about 7.5-10-3 to 0.45 g of chloride ions per liter of electrolyte, depending on the amount of in the additive contained in the electroplating bath. The known acidic copper baths usually consist of an aqueous solution containing 150 to 300 g of copper sulfate and 9.75 to 97.5 g of sulfuric acid per liter. An acidic copper bath currently in widespread use in industry consists of a solution of 210 g of copper sulfate crystals and 60 g of 98% sulfuric acid per liter. In these acidic copper electrolytes, the additives according to the invention are used in an amount of 7.5. 10-4 to 3.75 g per liter of electrolyte introduced. The best results have been obtained with an additive of 7.5 # 10-3 to 7.5-10-2 per liter. Of course, the additive must be renewed from time to time. When using these additives, very good results are obtained when the temperature of the electrolytic bath is between 4.5 and 65 ° C. Excellent copper deposits are obtained at bike temperatures of 21 to 52 ° C. These latter temperatures correspond to the most favorable temperature range.

Der elektrische Strom kann entweder kontinuierlich fließen oder periodisch seine Richtung wechseln. Bei Verwendung von Gleichstrom werden sehr gute Resultate erzielt. Ausgezeichnete Überzüge ergeben sich jedoch bei Strömen mit periodisch wechselnder Richtung. Die mit solchen Strömen erzeugten Niederschläge zeichnen sich durch das Fehlen von Knoten aus sowie durch Kanten und Flächen, welche wesentlich glatter sind als die mit Gleichstrom erreichten.The electric current can flow either continuously or periodically change direction. Using direct current will give very good results achieved. However, excellent coatings are obtained with periodic currents changing direction. The precipitates generated with such streams stand out due to the lack of nodes as well as due to edges and faces which are essential are smoother than those achieved with direct current.

Die nachfolgenden Beispiele zeigen die Verwendung von Zusatzmitteln nach der Erfindung. Beispiel I Kupfersulfat [Cu SO, - 5 H2 O] . . . . . . . . . . . 210 g/1 Schwefelsäure (98 %) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 g/1 Reaktionsprodukt aus 1-Azetyl- 2-Thiohydantoin und Monoäthanol- amin (s. Beispiel A) . . . . . . . . . . . . . 2,25 - 10-2 g/1 Dieses Bad wurde bei verschiedenen Temperaturen zwischen 4,5 und 65°C mit sehr guten Ergebnissen verwendet. Badtemperaturen von 21 bis 52°C lieferten beste Ergebnisse.The following examples show the use of additives according to the invention. Example I. Copper sulfate [Cu SO, -5 H2 O]. . . . . . . . . . . 210 g / 1 Sulfuric acid (98%). . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 g / 1 Reaction product from 1-acetyl- 2-thiohydantoin and monoethanol amine (see example A). . . . . . . . . . . . . 2.25-10-2 g / 1 This bath was used at various temperatures between 4.5 and 65 ° C with very good results. Bath temperatures of 21 to 52 ° C gave the best results.

Auf rechteckigen Messingplatten wird Kupfer abgeschieden, und zwar unter Verwendung von Gleichstrom bei einer Stromdichte von 0,5 bis 20 A/dm2. In allen Fällen ergab sich ein Kupferüberzug von feiner Körnung und gutem Glanz.Copper is deposited on rectangular brass plates, namely using direct current at a current density of 0.5 to 20 A / dm2. In in all cases there was a copper coating of fine grain and good gloss.

Es wurde auch mit periodisch wechselndem Strom gearbeitet. Dabei war der Stromverlauf folgender: Abscheidungszeit Abtragungszeit (a) 2 Sekunden i/3 Sekunde (b) 5 Sekunden I Sekunde (c) 10 Sekunden 2-Sekunden (d) 15 Sekunden 3 Sekunden (e) 5 Sekunden 5 Sekunden (f) 40 Sekunden 20 Sekunden (g) 60 Sekunden 30 Sekunden Für denVerlauf (a) und (b) wardieStromdichte5A/dm2, für den Verlauf (c) und (d) 6 A/dm2 in beiden Stromrichtungen. Während der Abscheidungszeit der Perioden (e), (f) und (g) betrug die Stromdichte 7,5 A/dm2. Während der Abtragungszeit des Verlaufs (e) war die Stromdichte 0,75 A/dm2 (10°/o der durchgegangenen Ladungsmenge flossen zurück). Während der Abtragungsperioden des Verlaufs (f) und (g) war die Stromdichte 7,5 A/dm2. Durch den periodisch seine Richtung wechselnden Strom wurden in allen Fällen hervorragend glatte Kupferniederschläge erhalten.Periodically changing currents were also used. The course of the current was as follows: Deposition time Removal time (a) 2 seconds i / 3 seconds (b) 5 seconds I second (c) 10 seconds 2 seconds (d) 15 seconds 3 seconds (e) 5 seconds 5 seconds (f) 40 seconds 20 seconds (g) 60 seconds 30 seconds For the course (a) and (b) the current density was 5A / dm2, for the course (c) and (d) 6 A / dm2 in both current directions. During the deposition time of periods (e), (f) and (g) the current density was 7.5 A / dm2. During the removal time of course (e), the current density was 0.75 A / dm2 (10% of the amount of charge that had passed through flowed back). During the ablation periods of course (f) and (g) the current density was 7.5 A / dm2. Because of the periodically changing direction of the current, extremely smooth copper precipitates were obtained in all cases.

Im Verlauf der weiteren Prüfung wurden 0,375 g des Reaktionsprodukts von 2-Thiohydantoin und Monoäthanolamin pro Liter an Stelle des im Beispiel I verwendeten Reaktionsprodukts benutzt. Mittels dieser Lösung wurden bei Gleichstromverfahren Kupferüberzüge auf Körpern hergestellt, welche den im Beispiel I beschriebenen voll gleichwertig waren.In the course of further testing, 0.375 g of the reaction product was obtained of 2-thiohydantoin and monoethanolamine per liter instead of that used in Example I. Reaction product used. This solution was used for direct current methods Copper coatings made on bodies that fully match those described in Example I. were equivalent.

In einer weiteren Untersuchung wurden 7,5 - 10-4 g des Reaktionsproduktes von Azetylthioharnstoff und Diäthanolamin pro Liter an Stelle des Reaktionsproduktes des Beispiels I verwendet. Die so gebildete Lösung lieferte Kupferniederschläge, welche halb glänzend waren und eine solche Qualität besaßen, daß eine sehr leichte Politur genügte, um die Oberflächen für das anschließende Abscheiden von glänzendem Nickel oder Chrom vorzubereiten. Beispiel II Kupfersulfat [Cu SO, - 5 H20] . . . . . . . . . . . 210 g/1 Schwefelsäure (98 °/o) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 g j1 Reaktionsprodukt aus 2-Thio- hydantoin und Monoäthanolamin.. . 7,5 - 10-3 g/l Wird an diesen Elektrolyten Gleichstrom angelegt, so erzielt man ausgezeichnete Niederschläge bei Stromdichten zwischen 0,5 und 20 A/dm2. Ein periodisch wechselnder Strom mit einer Abscheidungsdauer von 20 Sekunden pro Periode und einer Abtragungsdauer von 4 Sekunden pro Periode lieferte bei Stromdichten bis zu 20 A/dm- ausgezeichnete Kupferüberzüge.In a further investigation, 7.5-10-4 g of the reaction product of acetylthiourea and diethanolamine per liter were used in place of the reaction product from Example I. The solution so formed provided copper deposits which were semi-glossy and of such a quality that a very light polish was sufficient to prepare the surfaces for the subsequent deposition of glossy nickel or chromium. Example II Copper sulfate [Cu SO, -5 H20]. . . . . . . . . . . 210 g / 1 Sulfuric acid (98 ° / o). . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 g j1 Reaction product from 2-thio- hydantoin and monoethanolamine ... 7.5-10-3 g / l If direct current is applied to this electrolyte, excellent precipitations are achieved at current densities between 0.5 and 20 A / dm2. A periodically changing current with a deposition time of 20 seconds per period and an ablation time of 4 seconds per period produced excellent copper coatings at current densities of up to 20 A / dm.

Das Bad des Beispiels II wurde dadurch verändert, daß nach und nach größere Mengen des Reaktionsprodukts (bis zu) 4,5 - 10-2 g/1 zugesetzt würden. Die Qualität der Kupferniederschläge stieg dabei nach und nach an. Das niedergeschlagene Kupfer zeichnet sich besonders dadurch aus, daß die Korngröße des Kupfers sehr fein war.The bath of Example II was changed by gradually larger amounts of the reaction product (up to) 4.5-10-2 g / l would be added. the The quality of the copper precipitates gradually increased. The downcast Copper is particularly characterized by the fact that the grain size of the copper is very fine was.

Es wurde ferner festgestellt, daß durch Zusatz von wasserlöslichen Karbonsäuren oder von Dextrin oder Dextrose zu dem sauren Kupferelektrolyten, welcher die erfindungsgemäßen Zusätze enthält, die Lebensdauer der Zusätze bei maximaler Wirksamkeit länger wird als bei Verwendung der erfindungsgemäßen Reaktionsprodukte allein.It was also found that by adding water-soluble Carboxylic acids or from dextrin or dextrose to the acidic copper electrolyte, which contains the additives according to the invention, the service life of the additives at maximum Effectiveness is longer than when using the reaction products according to the invention alone.

Zitronensäure, Aconitsäure und Bernsteinsäure sind Beispiele von Säuren, welche sich als solche Zusätze bewährt haben. Jede dieser Säuren, aber auch Gemische solcher Säuren können in Mengenanteilen von 7,5 - 10-3 bis 22,5 g/1 oder aber bis zu ihrer Löslichkeitsgrenze in dem Elektrolyten verwendet werden, Dextrin oder Dextrose können in Mengen zwischen 6 - 10-2 und 1,875 g/l des Elektrolyten zugesetzt werden; es können aber auchMengen herab bis zu 7,5 - 10-3 und hinauf bis zu 37,5 g des Elektrolyten angewandt werden. Dextrin, Dextrose und Karbonsäure können allein oder zusammen angewandt werden.Citric acid, aconitic acid, and succinic acid are examples of acids that which have proven themselves as such additives. Any of these acids, but also mixtures Such acids can be used in proportions of 7.5-10-3 to 22.5 g / 1 or up to to their solubility limit in the electrolyte can be used, dextrin or dextrose can be added in amounts between 6-10-2 and 1.875 g / l of the electrolyte; however, quantities down to 7.5-10-3 and up to 37.5 g of the electrolyte can also be used can be applied. Dextrin, dextrose and carboxylic acid can be used alone or together can be applied.

Die folgenden Beispiele zeigen die Anwendung einiger der letztgenannten Zusatzstoffe in sauren Kupferelektrolytbädern, welche die erfindungsgemäßen Reaktionsprodukte enthalten. Beispiel III Kupfersulfat [GU S 04 - 5 H2 O] . . . . . . . . . . . . 210 g/1 Schwefelsäure (98 0%) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 g/1 Reaktionsprodukt aus 1-Azetyl-2-Thio- hydantoin und Monoäthanolamin .. 7,5 -10-3 g/1 Dextrin (gelb) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 10-2 g/1 Die Kupferniederschläge, welche aus diesem Elektrolyten gewonnen wurden, besaßen eine bessere Farberscheinung als diejenigen, welche aus Elektrolyten ohne Dextrin gewonnen wurden. Aus diesem Elektrolyten wurden glänzende Kupferüberzüge in ungefähr doppelt so langer Zeit erzeugt als mit dem Elektrolyten des Beispiels I. Beispiel IV Kupfersulfat [Cu S 0, - 5 H2 O] . . . . . . . . . . . . 210 g/1 Schwefelsäure (98 0/0) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 g/1 Reaktionsprodukt aus 1-Azetyl 2-Thio- hydantoin und Monoäthanolamin .. 7,5 - 10-3 g/1 Salzsäure (370/0) .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 4,5 -10-2 g/1 Die mit diesem Elektrolyten gewonnenen Kupferüberzüge besaßen eine etwas bessere Farberscheinung als diejenigen, welche mit dem Elektrolyten des Beispiels III gewonnen wurden, obwohl, sie mit ihrer Helligkeit nicht wesentlich stärker waren. Beispiel V Kupfersulfat [Cu S 0, - 5 H2 O] . . . . . . . . . . . . 210 g/1 Schwefelsäure (98 0/0) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 g/1 Reaktionsprodukt aus 1-Azetyl-2-Thio- hydantoin und Monoäthanolamin ... 7,5 . 10-3 g/1 Zitronensäure ......................... 1,875 g/1 Dieser Elektrolyt führte zu hellglänzenden Kupferniederschlägen, aber die Herstellung der Überzüge nahm mehr Zeit in Anspruch als bei Verwendung des Elektrolyten des Beispiels IV.The following examples show the use of some of the last-mentioned additives in acidic copper electrolyte baths which contain the reaction products according to the invention. Example III Copper sulfate [GU S 04-5 H2 O]. . . . . . . . . . . . 210 g / 1 Sulfuric acid (98 0%). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 g / 1 Reaction product from 1-acetyl-2-thio- hydantoin and monoethanolamine .. 7.5 -10-3 g / 1 Dextrin (yellow). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 10-2 g / 1 The copper precipitates obtained from this electrolyte had a better color appearance than those obtained from electrolytes without dextrin. Shiny copper coatings were produced from this electrolyte in approximately twice as long as with the electrolyte of Example I. Example IV Copper sulfate [Cu S 0, -5 H2 O]. . . . . . . . . . . . 210 g / 1 Sulfuric acid (98 0/0). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 g / 1 Reaction product from 1-acetyl 2-thio- hydantoin and monoethanolamine .. 7.5 - 10-3 g / 1 Hydrochloric acid (370/0) ... . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5 -10-2 g / 1 The copper coatings obtained with this electrolyte had a slightly better color appearance than those obtained with the electrolyte of Example III, although they were not significantly stronger with their brightness. Example V Copper sulfate [Cu S 0, -5 H2 O]. . . . . . . . . . . . 210 g / 1 Sulfuric acid (98 0/0). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 g / 1 Reaction product from 1-acetyl-2-thio- hydantoin and monoethanolamine ... 7.5. 10-3 g / 1 Citric acid ......................... 1.875 g / 1 This electrolyte resulted in bright, shiny copper deposits, but the coatings took longer to produce than when the electrolyte of Example IV was used.

Ein weiteres befriedigendes Galvanisierbad wird dadurch gewonnen, daß man 6 # 10-2 g Dextrose pro Liter dem Elektrolyten des Beispiels V zusetzt. Beispiel VI Es wird folgender Elektrolyt hergestellt: Kupfersulfat [Cu S 04 - 5 H2 O] . . . . . . . . . . . . 210 g/1 Schwefelsäure (98°/0) . . . . . . ... .. . . . . . . . . . 60 gß Reaktionsprodukt aus 5-Furfural- 2-Thiohydantoin und Methylmono- äthanolamin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7,5 10-3 g/1 Salzsäure (370%) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,25 10-2 g/1 Dextrin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 10-2 g/1 Die unter Verwendung dieses Elektrolyten erzeugten Niederschläge besitzen eine bessere Farberscheinung, er- fordern aber für ihre Herstellung eine längere Zeit als die aus dem Elektrolyten des Beispiels I gewonnen.Another satisfactory electroplating bath is obtained by adding 6 # 10-2 g of dextrose per liter to the electrolyte of Example V. Example VI The following electrolyte is produced: Copper sulfate [Cu S 04-5 H2 O]. . . . . . . . . . . . 210 g / 1 Sulfuric acid (98 ° / 0). . . . . . ... ... . . . . . . . . 60 g Reaction product from 5-furfural 2-thiohydantoin and methyl mono- ethanolamine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.5 10-3 g / 1 Hydrochloric acid (370%). . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.25 10-2 g / 1 Dextrin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 10-2 g / 1 Those generated using this electrolyte Precipitation has a better color appearance, but require a longer time for their production than that obtained from the electrolyte of Example I.

Um die Chloridionen in den Elektrolyten einzuführen, können Alkalimetallchloride, wie Natriumchlorid und andere ionisierfähige Chloridsalze zugesetzt werden.To introduce the chloride ions into the electrolyte, alkali metal chlorides, such as sodium chloride and other ionizable chloride salts can be added.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Bad zum galvanischen Abscheiden von Kupferüberzügen, bestehend aus Kupfersulfat und Schwefelsäure, gekennzeichnet durch einen Gehalt eines beim Mischen und Erhitzen erhaltenen Reaktionsprodukts äquimolarer Mengen von mindestens einer Verbindung mit dem Kern und mindestens einem Alkylolamin aus der Gruppe der primären, sekundären und tertiären Alkylolamine, in welchen die für das Stickstoffatom substituierten Gruppen Wasserstoff-, Alkyl- oder Alkylolgruppen mit mindestens 1 bis 4 Kohlenstoffatomen sind, wobei mindestens eine Alkylolgruppe auf ein Molekül entfällt. z. Bad nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt des Reaktionsprodukts in einer Menge von 7,5 - 10-4 bis 3,75 g/1. 3. Bad nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch den Gehalt eines Reaktionsprodukts mit 1-Azetyl-2-Thiohydantoin als Reaktionskomponente. 4. Bad nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Gehalt an Chloridionen in einer Menge von 7,5 - 10-3 bis 0,45 g/1. 5. Bad nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch den zusätzlichen Gehalt einer wasserlöslichen Karbonsäure in einer Menge von 7,5 - 10-3 bis 22,5 g/1. 6. Bad nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Gehalt an Dextrin und/oder Dextrose in einer Menge von 7,5 - 10-3 bis 37,5 g/1. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 710 474; USA.-Patentschrift Nr. 2 602 774.PATENT CLAIMS: 1. Bath for the galvanic deposition of copper coatings, consisting of copper sulfate and sulfuric acid, characterized by a content of a reaction product obtained during mixing and heating in equimolar amounts of at least one compound with the core and at least one alkylolamine from the group of primary, secondary and tertiary alkylolamines in which the groups substituted for the nitrogen atom are hydrogen, alkyl or alkylol groups having at least 1 to 4 carbon atoms, at least one alkylol group being present in one molecule. z. Bath according to Claim 1, characterized by a content of the reaction product in an amount of 7.5-10-4 to 3.75 g / 1. 3. Bath according to claim 1 and 2, characterized by the content of a reaction product with 1-acetyl-2-thiohydantoin as a reaction component. 4. Bath according to claim 1 to 3, characterized by an additional content of chloride ions in an amount of 7.5-10-3 to 0.45 g / 1. 5. Bath according to claim 1 to 4, characterized by the additional content of a water-soluble carboxylic acid in an amount of 7.5-10-3 to 22.5 g / l. 6. Bath according to claim 1 to 5, characterized by an additional content of dextrin and / or dextrose in an amount of 7.5-10-3 to 37.5 g / 1. References considered: British Patent No. 710,474; U.S. Patent No. 2,602,774.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2602774A (en) * 1948-05-11 1952-07-08 John F Beaver Method of plating copper
GB710474A (en) * 1951-07-05 1954-06-16 Westinghouse Electric Int Co Improvements in or relating to electro plating

Patent Citations (2)

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