DE112013004402T5

DE112013004402T5 - Verfahren zur Erzeugung eines Aluminiumfilmes

Info

Publication number: DE112013004402T5
Application number: DE112013004402.1T
Authority: DE
Inventors: c/o Osaka Works of Sumitomo Goto Kengo; c/o Osaka Works of Sumitomo Hosoe Akihisa; c/o Osaka Works of Sumitomo Nishimura Junichi; c/o Osaka Works of Sumitomo Okuno Kazuki; c/o Osaka Works of Sumitomo Kimura Koutarou; c/o Osaka Works of Sumitomo Sakaida Hideaki
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2013-08-22
Publication date: 2015-06-11
Also published as: CN104619890A; JP6124086B2; WO2014038389A1; US9758887B2; US20150225865A1; JPWO2014038389A1; KR20150052058A

Abstract

Angegeben wird ein Verfahren zur Erzeugung eines Aluminiumfilmes mit einer Spiegeloberfläche und einer reduzierten restlichen Spannung. Ein Verfahren zur Erzeugung eines Aluminiumfilmes umfasst das Elektroniederschlagen von Aluminium auf einer Oberfläche eines Substrates in einer Elektrolytlösung, worin die Elektrolytlösung erhalten wird durch Zugabe von zumindest einer Verbindung A, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem organischen Lösungsmittel, einer organischen Polymerverbindung mit einem Molekulargewicht im Zahlenmittel von 200 bis 80.000 und einer stickstoffhaltigen heterocyclischen Verbindung mit 3 bis 14 Kohlenstoffatomen und einer Verbindung B mit einer Aminogruppe zu einem geschmolzenen Salz, das sich aus Aluminiumchlorid und einem Alkylimidazoliumchlorid zusammensetzt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Aluminiumfilmes mit verminderter restlicher Spannung und einer Spiegeloberfläche.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das Metallplattieren wird in großem Umfang durchgeführt, um Oberflächen von Substraten einen metallischen Glanz zu verleihen und die Korrosionsresistenz und Rostverhinderung zu verstärken.
Jedoch ist bekannt, dass beispielsweise die Ermüdungsfestigkeit eines Teil, mit dem ein übliches Chromplattieren durchgeführt wird, niedriger ist als die Ermüdungsfestigkeit des Teils vor dem Plattieren. Dies wird vermutlich durch die restliche Zugspannung und Mikrorisse verursacht, die in der Chromplattierschicht auftreten, die auf der Oberfläche des Teils gebildet ist. Wenn die Mikrorisse das darunterliegende Teil erreichen, wird die Korrosionsresistenz sich vermindern.
Zur Überwindung eines solchen Problems berichtet beispielsweise Nicht-Patentliteratur 1, dass durch Bildung einer Chromplattierschicht mit hoher restlicher Kompressionsspannung und ohne Mikrorisse auf der Oberfläche eines Substrates durch Steuern der Pulsbedingungen bei der Pulselektrolyse die Ermüdungsfestigkeit des Substrates um 30% erhöht werden kann.
LISTE DER DRUCKSCHRIFTEN
NICHT-PATENTLITERATUR

NPL 1: Koichi Hiratsuka und drei andere: „Effect of microcracks and residual stress of chrome plating layer on fatigue strength”, Journal of the Surface Finishing Society of Japan 2004, Band 55, Nr. 1, Seiten 91–92

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Wie oben beschrieben, gibt es bezüglich einer Plattierung auf Basis einer wässrigen Lösung wie ein Chromplattieren oder Nickelplattieren viele Informationen bezüglich restlicher Spannung. Auf der anderen Seite gibt es bezüglich eines Aluminiumplattierverfahrens unter Verwendung eines geschmolzenen Salzes keine Feststellungen bezüglich der restlichen Spannung.
Angesichts der oben beschriebenen Probleme ist ein Ziel dieser Erfindung, ein Verfahren zur Erzeugung einer Aluminiumfolie/eines Aluminiumfilmes mit einer Spiegeloberfläche und verminderter Restspannung anzugeben.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Zur Lösung der oben beschriebene Probleme haben diese Erfinder zunächst die restliche Spannung in einem Aluminiumfilm analysiert, der durch Verwendung eines geschmolzenen Bades erhalten wird. Als Ergebnis wurde bestätigt, dass dann, wenn das Plattieren unter Verwendung einer Plattierlösung durchgeführt wird, worin 1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid (EMIC) und Aluminiumchlorid (AlCl₃) bei einem Mischungsverhältnis (als mol) von 1:2 ohne irgendwelche Additive vermischt werden, eine kompressive Spannung in dem Aluminiumfilm verbleibt.
Weiterhin wurde festgestellt, dass dann, wenn eine organische Verbindung wie m-Xylol oder 1,10-Phenanthrolin als Additiv zu der Plattierlösung gegeben wird, ein Aluminiumfilm mit einem Spiegelglanz erhalten wird und eine große Zugspannung im Aluminiumfilm verbleibt. In diesem Fall wurde bestätigt, dass dann, wenn ein Substrat, auf dem der Aluminiumfilm gebildet ist, sich deformieren kann, eine Wölbung nach dem Plattieren auftritt und wenn das Substrat sich nicht deformiert oder fixiert ist, so dass es sich nicht deformiert, Risse in dem Aluminiumfilm mit einer Spiegeloberfläche oder eine Trennung auftreten.
Beispielsweise wenn 1,10-Phenanthrolin zum geschmolzenen Salz, das sich aus 1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid und Aluminiumchlorid zusammensetzt, zugegeben wird, wird ein Aluminiumfilm mit höherem Glanz erhalten, wenn die Konzentration erhöht wird. Jedoch wurde festgestellt, dass dann, wenn die restliche Spannung 6 kg/mm² oder mehr ist, die Adhäsion zwischen dem Substrat und dem Aluminiumfilm sich vermindert und die Trennung des Aluminiumfilmes auftreten kann.
Wenn es möglich ist, die restliche Spannung eines solchen Aluminiumfilmes mit einer glanzartigen Spiegeloberfläche zu vermindern, kann ein Aluminiumfilm mit gutem Aussehen und Adhäsion erhalten werden. Demzufolge wurden Studien durchgeführt, worin zur Verminderung der restlichen Spannung eines Aluminiumfilmes verschiedene Additive zum geschmolzenen Salz gegeben werden und Änderungen in der restlichen Spannung des resultierenden Aluminiumfilmes werden geprüft.
Als Ergebnis wurde festgestellt, dass ein Verfahren effektiv ist, worin ein Aluminiumfilm erzeugt wird, indem eine Elektrolytlösung verwendet wird, erhalten durch Zugabe von zumindest einer Verbindung A, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem organischen Lösungsmittel, einer organischen Polymerverbindung mit einem Molekulargewicht im Zahlenmittel von 200 bis 80.000 und einer stickstoffhaltigen heterocyclischen Verbindung mit 3 bis 14 Kohlenstoffatomen und einer Verbindung B mit einer Aminogruppe zu einem geschmolzenen Salz, das sich aus Aluminiumchlorid und einem Alkylimidazoliumchlorid zusammensetzt, und somit wurde diese Erfindung vollendet.
Das heißt, diese Erfindung ist wie folgt charakterisiert:

(1) Ein Verfahren zur Erzeugung eines Aluminiumfilmes umfasst das Elektroniederschlagen von Aluminium auf einer Oberfläche eines Substrates in einer Elektrolytlösung, worin die Elektrolytlösung erhalten wird durch Zugabe von zumindest einer Verbindung A, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem organischen Lösungsmittel, einer organischen Polymerverbindung mit einem Molekulargewicht im Zahlenmittel von 200 bis 80.000 und einer stickstoffhaltigen heterocyclischen Verbindung mit 3 bis 14 Kohlenstoffatomen und einer Verbindung B mit einer Aminogruppe zu einem geschmolzenen Salz, das sich aus Aluminiumchlorid und einem Alkylimidazoliumchlorid zusammensetzt.

Durch das Verfahren zur Erzeugung eines Aluminiumfilmes gemäß (1) ist es möglich, einen Aluminiumfilm mit einer Spiegeloberfläche und verminderter restlicher Spannung zu erzeugen.

(2) Beim Verfahren zur Erzeugung eines Aluminiumfilmes gemäß (1) hat die Alkylgruppe im Alkylimidazoliumchlorid 1 bis 5 Kohlenstoffatome.

In der Erfindung gemäß (2) ist es möglich, einen Aluminiumfilm unter Verwendung des geschmolzenen Salzes in einem flüssigen Zustand bei niedrigerer Temperatur zu erhalten.

(3) Bei dem Verfahren zur Erzeugung eines Aluminiumfilmes gemäß (1) oder (2) ist die Verbindung A 1,10-Phenanthrolin.

In der Erfindung gemäß (3) ist es möglich, einen Aluminiumfilm mit einer besseren Spiegeloberfläche zu erhalten.

(4) In dem Verfahren zur Erzeugung eines Aluminiumfilmes gemäß einem von (1) bis (3) ist die Verbindung B zumindest eine, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Alkylammoniumchlorid und einer Harnstoffverbindung, dargestellt durch die Formel (1) unten.

In der Formel (1) ist R ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder eine Phenylgruppe, und zwei R können gleich oder verschieden sein.
In der Erfindung gemäß (4) ist es möglich, einen Aluminiumfilm mit einer geringeren Restspannung zu erhalten.

(5) Bei dem Verfahren zur Erzeugung eines Aluminiumfilmes gemäß einem von (1) bis (4) ist die Verbindung B Dimethylharnstoff oder Dimethylammoniumchlorid.

In der Erfindung gemäß (5) ist es möglich, einen Aluminiumfilm mit geringer Restspannung bei niedrigen Kosten zu erhalten.

(6) Bei dem Verfahren zur Erzeugung eines Aluminiumfilmes gemäß (5) ist die Verbindung A 1,10-Phenanthrolin und die Konzentration davon in der Elektrolytlösung ist 1 bis 2 g/L; und die Verbindung B ist Dimethylharnstoff und die Konzentration davon in der Elektrolytlösung ist 5 bis 15 g/L.

In der Erfindung gemäß (6) ist es möglich, einen Aluminiumfilm mit einer besseren Spiegeloberfläche und viel geringerer Restspannung zu erhalten.
VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß dieser Erfindung wird ein Verfahren zur Erzeugung eines Aluminiumfilmes mit einer Spiegeloberfläche und verminderter Restspannung angegeben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm, das die Messergebnisse der Restspannung von Aluminiumfilmen, erhalten im Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1, zeigt.
2 ist ein Diagramm, das die Messergebnisse der Restspannung von Aluminiumfilmen zeigt, erhalten gemäß Beispiel 2.
3 ist ein Diagramm, das die Messergebnisse der Oberflächenrauigkeit (arithmetische Mittelrauigkeit) Ra von Aluminiumfilmen zeigt, erhalten im Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1.
4 ist ein Diagramm, das die Messergebnisse der Restspannung von Aluminiumfilmen zeigt, erhalten im Beispiel 3 und Vergleichsbeispiel 2.
5 ist ein Diagramm, das die Messergebnisse der Oberflächenrauigkeit (arithmetische Mittelrauigkeit) Ra von Aluminiumfilmen zeigt, erhalten im Beispiel 3 und Vergleichsbeispiel 2.
6 ist ein Diagramm, das die Messergebnisse der Restspannung von Aluminiumfilmen zeigt, erhalten im Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 1.
7 ist ein Diagramm, das die Messergebnisse der Oberflächenrauigkeit (arithmetische Mittelrauigkeit) Ra von Aluminiumfilmen zeigt, erhalten im Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 1.
8 ist ein Diagramm, das die Messergebnisse der restlichen Spannung von Aluminiumfilmen zeigt, erhalten im Beispiel 5 und Vergleichsbeispiel 3.
9 ist ein Diagramm, das die Messergebnisse der Oberflächenrauigkeit (arithmetische Mittelrauigkeit) Ra von Aluminiumfilmen zeigt, erhalten im Beispiel 5 und Vergleichsbeispiel 3.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ein Verfahren zur Erzeugung eines Aluminiumfilmes gemäß dieser Erfindung umfasst den Elektroniederschlag von Aluminium auf eine Oberfläche eines Substrates in einer Elektrolytlösung, worin die Elektrolytlösung erhalten wird durch Zugabe von zumindest einer Verbindung A, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem organischen Lösungsmittel, einer organischen Polymerverbindung mit einem Molekulargewicht im Zahlenmittel von 200 bis 80.000 und einer stickstoffhaltigen heterocyclischen Verbindung mit 3 bis 14 Kohlenstoffatomen und einer Verbindung B mit einer Aminogruppe zu einem geschmolzenen Salz, das sich aus Aluminiumchlorid und einem Alkylimidazoliumchlorid zusammensetzt.
Wie oben beschrieben wird erfindungsgemäß ein Aluminiumfilm erzeugt durch Verwendung einer Elektrolytlösung, erhalten durch Zugabe einer Verbindung A und einer Verbindung B als Additive zu einem geschmolzenen Salz. Die Verbindung A ist ein Additiv, das ermöglichen kann, dass der resultierende Aluminiumfilm eine glänzende Spiegeloberfläche hat. Wenn nur die Verbindung A verwendet wird, verbleibt eine Zugspannung im Aluminiumfilm. Erfindungsgemäß ist es durch weiteres Zugeben der Verbindung B zu dem geschmolzenen Salz möglich, die Restspannung des resultierenden Aluminiumfilmes zu reduzieren.
Erfindungsgemäß bedeutet der Ausdruck „Restspannung” sowohl Kompressionsspannung als auch Zugspannung. Aus Gründen der Annehmlichkeit wird die Kompressionsrestspannung dargestellt durch einen negativen Wert und eine Zugrestspannung wird dargestellt durch einen positiven Wert.
Als geschmolzenes Salz wird ein geschmolzenes Salz verwendet, das sich aus Aluminiumchlorid und einem Alkylimidazoliumchlorid zusammensetzt. Als Alkylimidazoliumchlorid kann irgendein Alkylimidazoliumchlorid verwendet werden, das ein geschmolzenes Salz beim Mischen mit Aluminiumchlorid bildet, und beispielsweise wird ein Salz, umfassend ein Imidazoliumkation mit Alkylgruppen (mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen) an den Positionen 1 und 3 bevorzugt verwendet.
Als geschmolzenes Salz kann insbesondere ein Aluminiumchlorid – 1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid (AlCl₃-EMIC)-geschmolzenes Salz am meisten bevorzugt verwendet werden, weil es eine hohe Stabilität hat und unwahrscheinlich sich zersetzt.
Als Verbindung A wird zumindest eine Verbindung verwendet, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem organischen Lösungsmittel, einer organischen Polymerverbindung mit einem Molekulargewicht im Zahlenmittel von 200 bis 80.000 und einer stickstoffhaltigen heterocyclischen Verbindung mit 3 bis 14 Kohlenstoffatomen.
Als organisches Lösungsmittel können beispielsweise Benzol, Xylol, Toluol, Tetralin oder dergleichen bevorzugt verwendet werden. Als organische Polymerverbindung mit einem Molekulargewicht im Zahlenmittel von 200 bis 80.000 können beispielsweise Polystyrol, Polyethylenglykol, Polyvinylchlorid, Polypropylen oder dergleichen bevorzugt verwendet werden. Als stickstoffhaltige heterocyclische Verbindung mit 3 bis 14 Kohlenstoffatomen können beispielsweise 1,10-Phenanthrolin, Benzotriazol, Pyridin, Pyrazin, Bipyridin oder dergleichen bevorzugt verwendet werden.
Unter diesen kann 1,10-Phenanthrolin besonders bevorzugt verwendet werden.
Wenn sich die Konzentration der Verbindung A in der Elektrolytlösung erhöht, wird die Oberfläche des resultierenden Aluminiumfilmes glatter. Weil diese Wirkung variiert in Abhängigkeit von dem Typ der Verbindung A, kann die Konzentration der Verbindung A, die in die Elektrolytlösung gegeben wird, angemessen entsprechend dem Oberflächenzustand des resultierenden Aluminiumfilmes eingestellt werden.
Wenn beispielsweise die Verbindung A 1,10-Phenanthrolin ist, wird bevorzugt 1,10-Phenanthrolin bei einer Konzentration von 1 bis 2 g/L in die Elektrolytlösung gegeben. Durch Einstellen der Konzentration von 1,10-Phenanthrolin in die Elektrolytlösung auf 1 g/L oder mehr ist es möglich, einen Aluminiumfilm zu erhalten, der glatt und glänzend ist, um so eine Spiegeloberfläche zu bilden. Durch Einstellen der Konzentration auf 2 g/L oder weniger kann die Zugfestigkeit, die in dem resultierenden Aluminiumfilm verbleibt, reduziert werden.
Weiterhin wird die Verbindung A teilweise in den Aluminiumfilm beim Schritt des Elektroniederschlages des Aluminiumfilmes eingeführt, und somit mindert sich die Konzentration der Verbindung A in der Elektrolytlösung mit Fortschritt des Elektroniederschlages. Daher wird das Plattieren bevorzugt durchgeführt, während der Verlust angemessen aufgefüllt wird.
Die Verbindung ist bevorzugt zumindest eine, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Alkylammoniumchlorid und einer Harnstoffverbindung, dargestellt durch die Formel (1) unten. [Chemische Formel 1]
In der Formel (1) ist R ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder eine Phenylgruppe, und zwei Gruppen R können gleich oder verschieden sein.
Die Zahl der Kohlenstoffatome, die in der Alkylgruppe im Alkylammoniumchlorid vorhanden sind, ist bevorzugt 1 bis 5. Als Alkylammoniumchlorid können beispielsweise Dimethylammoniumchlorid, Trimethylammoniumchlorid, Tetramethylammoniumchlorid oder dergleichen bevorzugt verwendet werden. Unter diesen kann Dimethylammoniumchlorid besonders bevorzugt verwendet werden.
Als Harnstoffverbindung mit der Formel (1) können Harnstoff, Dimethylharnstoff, Dipropylharnstoff, Phenylharnstoff oder dergleichen bevorzugt verwendet werden. Unter diesen kann Dimethylharnstoff besonders bevorzugt verwendet werden.
Wie oben beschrieben hat die Verbindung A die Wirkung der Glättung der Oberfläche des Aluminiumfilmes und gleichzeitig erzeugt sie im Aluminiumfilm Zugspannung. Die Verbindung B hat die Wirkung, die Zugspannung zu lindern. Daher kann die Konzentration der Verbindung B, die in die Elektrolytlösung gegeben wird, angemessen entsprechend der Größenordnung der Zugspannung eingestellt werden, die auf den Aluminiumfilm durch die Verbindung A auferlegt wird.
Wenn beispielsweise 1,10-Phenanthrolin als Verbindung A bei einer Konzentration von 1 bis 2 g/L in die Elektrolytlösung gegeben und Dimethylharnstoff als Verbindung B verwendet wird, wird bevorzugt Dimethylharnstoff so zugegeben, dass die Konzentration von Dimethylharnstoff in der Elektrolytlösung 5 bis 15 g/L ist. Durch Einstellen der Konzentration von Dimethylharnstoff in der Elektrolytlösung auf 5 g/L oder mehr ist es möglich, die restliche Spannung (Zugspannung) im Aluminiumfilm aufgrund der Addition von 1,10-Phenanthrolin zu reduzieren. Durch Einstellen der Konzentration von Dimethylharnstoff in der Elektrolytlösung auf 15 g/L oder weniger ist es möglich, eine überschüssige Auferlegung der Kompressionsspannung auf den Aluminiumfilm durch Dimethylharnstoff zu verhindern.
Die Temperatur der Elektrolytlösung ist bevorzugt 10 bis 100°C und mehr bevorzugt 25 bis 60°C. Durch Einstellen der Temperatur der Elektrolytlösung auf 10°C oder mehr ist es möglich, ausreichend den Stromdichtebereich, der für die Bildung des Aluminiumfilmes erforderlich ist, sicherzustellen. Durch Einstellen der Temperatur auf 100°C oder weniger ist es möglich, die Kosten zu reduzieren, die für das Erwärmen erforderlich sind.
Ein Verfahren zur Erzeugung eines Aluminiumfilmes gemäß dieser Erfindung umfasst den Elektroniederschlag von Aluminium auf einer Oberfläche eines Substrates unter Verwendung der Elektrolytlösung mit der oben beschriebenen Zusammensetzung. Zum Elektroniederschlagen von Aluminium in der Elektrolytlösung wird ein Substrat, das als Kathode dient, elektrisch mit einer Anode verbunden. Als Anode wird beispielsweise eine Aluminiumplatte oder dergleichen verwendet.
Durch das oben beschriebene Verfahren wird ein Aluminiumfilm mit einer Spiegeloberfläche und reduzierter restlicher Spannung erhalten. In jedem Fall kann spezifisch, wenn die Spannung, die im Aluminiumfilm verbleibt, eine Kompressionsspannung ist oder eine Zugspannung ist, die Menge der Spannung auf 6 kg/mm² oder weniger eingestellt werden, und somit ist es möglich, einen Aluminiumfilm mit hoher Adhäsion mit dem Substrat zu erhalten.
Weiterhin ist die Oberfläche des resultierenden Aluminiumfilmes ausreichend glatt und im Spiegeloberflächenzustand. Das heißt es ist möglich, einen glatten Aluminiumfilm mit einer arithmetischen Mittelrauigkeit Ra von 0,03 μm oder weniger zu erhalten.
Das Verfahren zur Erzeugung eines Aluminiumfilmes gemäß dieser Erfindung ermöglicht, dass ein Aluminiumfilm mit einer Spiegeloberfläche und Glanz auf Oberflächen von verschiedenen Substraten gebildet wird. Der Aluminiumfilm hat eine ausgezeichnete Adhäsion mit dem Substrat und eine ausgezeichnete Verarbeitbarkeit nach dem Plattieren und kann daher bei verschiedenen Gebieten verwendet werden.
Wenn beispielsweise ein Aluminiumfilm durch das Produktionsverfahren dieser Erfindung auf einer Oberfläche eines Endes zum Verbinden eines Leiters, der Aluminium verwendet, gebildet wird, ist es möglich, die Verbindung zwischen unterschiedlichen Metallen zu vermeiden, und der elektrische Widerstand kann vermindert werden. Durch Bilden eines Aluminiumfilmes auf einer Stahllage oder dergleichen wird die Korrosionsresistenz weiterhin verbessert.
BEISPIELE
Diese Erfindung wird detailliert auf der Basis der Beispiele erläutert. Jedoch sind die Beispiele lediglich erläuternd und das Verfahren zur Erzeugung eines Aluminiumfilmes dieser Erfindung ist nicht hierauf beschränkt. Es ist bezweckt, dass der Umfang dieser Erfindung durch die beigefügten Patentansprüche bestimmt wird und alle Variationen der äquivalenten Bedeutungen und Bereiche bei den Ansprüchen umfasst.
[BEISPIEL 1]
(Elektrolytlösung)
Ein geschmolzenes Salz wurde hergestellt durch Mischen von 1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid (EMIC) und Aluminiumchlorid (AlCl₃) bei einem Mischungsverhältnis (als mol) von 1:2. Dimethylharnstoff als Verbindung B wurde bei einer Konzentration von 10 g/L zum geschmolzenen Salz gegeben.
Anschließend wurden Elektrolytlösungen hergestellt durch Zugabe von 1,10-Phenanthrolin bei einer Konzentration von 0,10, 0,50, 1,00, 1,50 oder 2,00 g/L zu dem resultierenden geschmolzenen Salz.
(Bildung des Aluminiumfilmes)
Unter Verwendung der oben hergestellten individuellen Elektrolytlösungen wurden Aluminiumfilme auf Oberflächen von Substraten niedergeschlagen.
Kupferplatten wurden als Substrate verwendet. Die Substrate wurden jeweils mit der negativen Seite eines Rektifizierers verbunden, und eine Aluminiumplatte (Reinheit 99,99%) als Gegenelektrode wurde mit der positiven Seite verbunden. Die Temperatur einer jeden Elektrolytlösung wurde auf 45°C eingestellt, und die Stromdichte auf 2,5 A/dm² eingestellt.
[BEISPIEL 2]
(Elektrolytlösung)
Ein geschmolzenes Salz wurde hergestellt durch Mischen von 1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid (EMIC) und Aluminiumchlorid (AlCl₃) bei einem Mischungsverhältnis (bezogen auf mol) von 1:2. 1,10-Phenanthrolin als Verbindung A wurde bei einer Konzentration von 2,00 g/L zum geschmolzenen Salz gegeben.
Anschließend wurden Elektrolytlösungen durch Zugabe von Dimethylharnstoff als Verbindung B bei einer Konzentration von 1,00, 5,00, 10,00 oder 20,00 g/L zu dem resultierenden geschmolzenen Salz hergestellt.
(Bildung des Aluminiumfilms)
Aluminiumfilme wurden auf Oberflächen von Substraten (Kupferplatten) wie bei Beispiel 1 elektroniedergeschlagen, mit der Ausnahme, dass die wie oben beschrieben hergestellten individuellen Elektrolytlösungen verwendet wurden.
[VERGLEICHSBEISPIEL 1]
Elektrolytlösungen wurden hergestellt und Aluminiumfilme wie bei Beispiel 1 gebildet, mit der Ausnahme, dass Dimethylharnstoff nicht verwendet wurde.
[BEISPIEL 3]
(Elektrolytlösung)
Ein geschmolzenes Salz wurde hergestellt durch Mischen von 1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid (EMIC) und Aluminiumchlorid (AlCl₃) bei einem Mischungsverhältnis (bezogen auf mol) von 1:2. Dimethylharnstoff als Verbindung B wurde bei einer Konzentration von 10 g/L zum geschmolzenen Salz gegeben.
Anschließend wurden Elektrolytlösungen durch Zugabe von Polystyrol mit einem Molekulargewicht im Zahlenmittel von 40.000 als Verbindung A bei einer Konzentration von 1,00, 1,50, 2,00, 2,50 oder 5,00 g/L zum resultierenden geschmolzenen Salz hergestellt.
(Bildung des Aluminiumfilmes)
Aluminiumfilme wurden auf Oberflächen von Substraten (Kupferplatten) wie bei Beispiel 1 elektroniedergeschlagen, mit der Ausnahme, dass die individuellen Elektrolytlösungen, hergestellt wie oben beschrieben, verwendet wurden.
[VERGLEICHSBEISPIEL 2]
Elektroytlösungen wurden hergestellt und Aluminiumfilme wie bei Beispiel 3 gebildet, mit der Ausnahme, dass Dimethylharnstoff nicht zugegeben wurde.
[BEISPIEL 4]
(Elektrolytlösung)
Ein geschmolzenes Salz wurde durch Mischen von 1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid (EMIC) und Aluminiumchlorid (AlCl₃) bei einem Mischungsverhältnis (bezogen auf mol) von 1:2 hergestellt. Dimethylammoniumchlorid als Verbindung B wurde bei einer Konzentration von 10 g/L zum geschmolzenen Salz gegeben.
Anschließend wurden Elektrolytlösungen hergestellt durch Zugabe von 1,10-Phenanthrolin als Verbindung A bei einer Konzentration von 0,10, 0,50, 1,00, 1,50 oder 2,00 g/L zum resultierenden geschmolzenen Salz.
Dieses Beispiel wird mit Vergleichsbeispiel 1 verglichen.
(Bildung des Aluminiumfilmes)
Aluminiumfilme wurden auf Oberflächen von Substraten (Kupferplatten) wie bei Beispiel 1 elektroniedergeschlagen, mit der Ausnahme, dass die individuellen Elektrolytlösungen, die wie oben beschrieben hergestellt waren, verwendet wurden.
[BEISPIEL 5]
(Elektrolytlösung)
Ein geschmolzenes Salz wurde durch Mischen von 1-Ethyl-3-methylimidazoliumchlorid (EMIC) und Aluminiumchlorid (AlCl₃) bei einem Mischungsverhältnis (bezogen auf mol) von 1:2 hergestellt. Dimethylharnstoff als Verbindung B wurde bei einer Konzentration von 10 g/L zum geschmolzenen Salz gegeben.
Anschließend wurden Elektrolytlösungen hergestellt durch Zugabe von Pyrazin als Verbindung A bei einer Konzentration von 0,10, 0,30, 0,50, 0,80 oder 1,20 g/L zum resultierenden geschmolzenen Salz.
(Bildung des Aluminiumfilmes)
Aluminiumfilme wurden auf Oberflächen von Substraten (Kupferplatten) wie bei Beispiel 1 elektroniedergeschlagen, mit der Ausnahme, dass die individuellen Elektrolytlösungen, hergestellt wie oben beschrieben, verwendet wurden.
[VERGLEICHSBEISPIEL 3]
Elektrolytlösungen wurden hergestellt und Aluminiumfilme wie bei Beispiel 5 gebildet, mit der Ausnahme, dass Dimethylharnstoff nicht verwendet wurde.
(Messung der restlichen Spannung des Aluminiumfilmes)
Die restliche Spannung eines jeden Aluminiumfilmes, erhalten in den Beispielen 1 bis 5 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 3, wurde durch einen Streifen-Spannungstest gemessen. Die Ergebnisse der Beispiele 1 bis 5 sind in den Tabellen I, II, IV, VI und VII gezeigt, und die Ergebnisse der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 sind in den Tabellen III, V und VIII gezeigt. Weiterhin ist 1 ein Diagramm, das die Ergebnisse von Beispiel 1 und die Ergebnisse von Vergleichsbeispiel 1 vergleicht, und 2 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse von Beispiel 2 zeigt. Weiterhin ist 4 ein Diagramm, das die Ergebnisse von 3 und die Ergebnisse von Vergleichsbeispiel 2 vergleicht, 6 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse von Beispiel 4 und die Ergebnisse von Vergleichsbeispiel 1 vergleicht, und 8 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse von Beispiel 5 und die Ergebnisse von Vergleichsbeispiel 3 vergleicht.
(Messung der arithmetischen Mittelrauigkeit Ra des Aluminiumfilmes)

Die arithmetische Mittelrauigkeit Ra eines jeden Aluminiumfilmes, erhalten in den Beispielen 1 bis 5, und Vergleichsbeispielen 1 bis 3 wurde unter Verwendung eines Lasermikroskopes gemessen. Die Ergebnisse der Beispiele 1 bis 5 sind in den Tabellen I, II, IV, VI und VII gezeigt, und die Ergebnisse der Vergleichsbeispiele 1 bis 3 in den Tabellen III, V und VIII. Weiterhin ist 3 ein Diagramm, das die Ergebnisse von Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 vergleicht, 5 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse von Beispiel 3 und Vergleichsbeispiel 2 vergleicht, 7 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse von Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 1 vergleicht, und 9 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse von Beispiel 5 und Vergleichsbeispiel 3 zeigt. [TABELLE I]

	Beispiel 1
1,10-Phenanthrolin-Konzentration (g/L)	0,10	0,50	1,00	1,50	2,00
Dimethylharnstoff-Konzentration (g/L)	10,00	10,00	10,00	10,00	10,00
restliche Spannung (kg/mm²)	–8,81	–9,14	1,52	0,91	3,94
arithmetische Mittelrauhigkeit Ra (μm)	0,045	0,034	0,026	0,019	0,019

[TABELLE 2]

	Beispiel 2
1,10-Phenanthrolin-Konzentration (g/L)	2,00	2,00	2,00	2,00
Dimethylharnstoff-Konzentration (g/L)	1,00	5,00	10,00	20,00
restliche Spannung (kg/mm²)	7,00	6,27	3,94	–4,30
arithmetische Mittelrauhigkeit Ra (μm)	0,018	0,019	0,018	0,020

[TABELLE III]

	Vergleichsbeispiel 1
1,10-Phenanthrolin-Konzentration (g/L)	0,10	0,50	1,00	1,50	2,00
Dimethylharnstoff-Konzentration (g/L)	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
restliche Spannung (kg/mm²)	–2,34	–2,27	2,16	6,31	7,00
arithmetische Mittelrauhigkeit Ra (μm)	0,042	0,037	0,024	0,020	0,020

[TABELLE IV]

	Beispiel 3
Polystyrol-Konzentration (g/L)	1,00	1,50	2,00	2,50	5,00
Dimethylharnstoff-Konzentration (g/L)	10,00	10,00	10,00	10,00	10,00
restliche Spannung (kg/mm²)	–8,81	–9,14	1,52	0,91	3,94
arithmetische Mittelrauhigkeit Ra (μm)	0,078	0,061	0,048	0,022	0,019

[TABELLE V]

	Vergleichsbeispiel 2
Polystyrol-Konzentration (g/L)	1,00	1,50	2,00	2,50	5,00
Dimethylharnstoff-Konzentration (g/L)	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
restliche Spannung (kg/mm²)	–2,10	–1,99	1,12	6,21	7,50
arithmetische Mittelrauhigkeit Ra (μm)	0,072	0,063	0,051	0,026	0,019

[TABELLE VI]

	Beispiel 4
1,10-Phenanthrolin-Konzentration (g/L)	0,10	0,50	1,00	1,50	2,00
Dimethylammoniumchlorid-Konzentration (g/L)	10,00	10,00	10,00	10,00	10,00
restliche Spannung (kg/mm²)	–10,20	–8,80	–6,50	–4,20	–3,88
arithmetische Mittelrauhigkeit Ra (μm)	0,044	0,031	0,021	0,018	0,018

[TABELLE VII]

	Beispiel 5
Pyrazin-Konzentration (g/L)	0,10	0,30	0,50	0,80	1,20
Dimethylharnstoff-Konzentration (g/L)	10,00	10,00	10,00	10,00	10,00
restliche Spannung (kg/mm²)	–2,21	–1,58	1,56	2,37	4,22
arithmetische Mittelrauhigkeit Ra (μm)	0,038	0,029	0,021	0,020	0,019

[TABELLE VIII]

	Vergleichsbeispiel 3
Pyrazin-Konzentration (g/L)	0,10	0,30	0,50	0,80	1,20
Dimethylharnstoff-Konzentration (g/L)	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
restliche Spannung (kg/mm²)	1,20	2,86	5,57	7,81	9,21
arithmetische Mittelrauhigkeit Ra (μm)	0,037	0,035	0,021	0,018	0,018

In Beispiel 1 wurde die Dimethylharnstoff-Konzentration in der Elektrolytlösung auf einen konstanten Wert von 10,00 g/L eingestellt. Durch Einstellen der 1,10-Phenanthrolin-Konzentration auf 1,00 bis 2,00 g/L war es möglich, die restliche Spannung auf –5 bis 5 kg/mm² einzustellen.
Weiterhin war in diesem Fall die arithmetische Mittelrauigkeit Ra der Oberfläche des Aluminiumfilmes 0,030 μm oder weniger und es war möglich, einen Aluminiumfilm mit einer ausreichend glatten Spiegeloberfläche zu erhalten.
Im Beispiel 2 wurde die 1,10-Phenanthrolin-Konzentration in der Elektrolytlösung auf einen konstanten Wert von 2,00 g/L eingestellt. Durch Einstellen der Dimethylharnstoff-Konzentration auf 10,00 bis 20,00 g/L war es möglich, die restliche Spannung auf –5 bis 5 kg/mm² einzustellen. In diesem Fall war die arithmetische Mittelrauigkeit Ra der Oberfläche des Aluminiumfilmes 0,020 μm oder weniger und es war möglich, einen Aluminiumfilm mit einer ausreichend glatten Spiegeloberfläche zu erhalten.
In Beispiel 3 wurde die Dimethylharnstoff-Konzentration in der Elektrolytlösung auf einen konstanten Wert von 10,00 g/L eingestellt und ein Polystyrol mit einem Molekulargewicht im Zahlenmittel von 40.000 wurde als Verbindung A verwendet. Durch Einstellen der Polystyrol-Konzentration auf 2,50 bis 5,00 g/L war es möglich, einen Aluminiumfilm mit einer ausreichend glatten Spiegeloberfläche zu erhalten, worin die restliche Spannung –5 bis 5 kg/mm² war, und die arithmetische Mittelrauigkeit Ra der Oberfläche des Aluminiumfilmes 0,030 μm oder weniger war.
In Beispiel 4 wurde Dimethylammoniumchlorid als Verbindung B in der Elektrolytlösung verwendet, die Konzentration davon wurde auf einen konstanten Wert von 10,00 g/L eingestellt und 1,10-Phenanthrolin wurde als Verbindung A verwendet. Durch Einstellen der 1,10-Phenanthrolin-Konzentration auf 1,50 bis 2,00 g/L war es möglich, die restliche Spannung auf –5 bis 5 kg/mm² einzustellen. In diesem Fall war die arithmetische Mittelrauigkeit Ra der Oberfläche des Aluminiumfilmes 0,020 μm oder weniger, und es war möglich, einen Aluminiumfilm mit einer ausreichend glatten Spiegeloberfläche zu erhalten.
In Beispiel 5 wurde die Dimethylharnstoff-Konzentration in der Elektrolytlösung auf einen konstanten Wert von 10,00 g/L eingestellt, und Pyrazin wurde als Verbindung A verwendet. Durch Einstellen der Pyrazin-Konzentration auf 0,30 bis 1,20 g/L war es möglich, einen Aluminiumfilm mit ausreichend glatter Spiegeloberfläche zu erhalten, worin die Restspannung –5 bis 5 kg/mm² und die arithmetische Mittelrauigkeit Ra der Oberfläche des Aluminiumfilmes 0,030 μm oder weniger war.

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines Aluminiumfilmes, umfassend das Elektroniederschlagen von Aluminium auf einer Oberfläche eines Substrates in einer Elektrolytlösung, worin die Elektrolytlösung erhalten wird durch Zugabe von zumindest einer Verbindung A, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem organischen Lösungsmittel, einer organischen Polymerverbindung mit einem Molekulargewicht im Zahlenmittel von 200 bis 80.000 und einer stickstoffhaltigen heterocyclischen Verbindung mit 3 bis 14 Kohlenstoffatomen und einer Verbindung B mit einer Aminogruppe zu einem geschmolzenen Salz, das sich aus Aluminiumchlorid und einem Alkylimidazoliumchlorid zusammensetzt.
Verfahren zur Erzeugung eines Aluminiumfilmes nach Anspruch 1, worin die Alkylgruppe im Alkylimidazoliumchlorid 1 bis 5 Kohlenstoffatome hat.
Verfahren zur Erzeugung eines Aluminiumfilmes nach Anspruch 1 oder 2, worin die Verbindung A 1,10-Phenanthrolin ist.
Verfahren zur Erzeugung eines Aluminiumfilmes nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Verbindung B zumindest eine ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Alkylammoniumchlorid und einer Harnstoffverbindung, dargestellt durch die Formel (1) [Chemische Formel 1]
worin in der Formel (1) R ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen oder eine Phenylgruppe ist und zwei Gruppen R gleich oder verschieden sein können.
Verfahren zur Erzeugung eines Aluminiumfilmes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Verbindung B Dimethylharnstoff oder Dimethylammoniumchlorid ist.
Verfahren zur Erzeugung eines Aluminiumfilmes nach Anspruch 5, worin die Verbindung A 1,10-Phenanthrolin ist und die Konzentration davon in der Elektrolytlösung 1 bis 2 g/L ist, und worin die Verbindung B Dimethylharnstoff und die Konzentration in der Elektrolytlösung 5 bis 15 g/L ist.