DE1521490A1 - Waessrige Tauchplattierungsloesung - Google Patents

Description

• Die @rf"indwng.betrifft Verbeseerusgen beim Plattieren von

  Zita auf Kupfer, 1upferlegiermlgen und andere Metalle droh

  ahemiaehen Austausch.

  Tauchplattiernnge38$xuagen zur Herstellung eines Zimüber-

  zuge auf Kupfer und dergleichen, die eJ.n Zinuealz, Thio@-

  harn®toff und. eine Säure enthalten, sind bereits bekamt

  und wurden beispielsweise in den USA-Fatentechriften

  2.282.51 # , 2.369.620 und 2.891.871 besohrieben..Diese

  Lösungen und Verfahren eIM zwar brauchbar, die damit ex-

  halteneu Zinnübexge sind jedoch nicht so reih, hell,

  dicht und ätzmittelbeständig, wie es manahml eünschenewert

  ist: Ausserdem ist die Xake das damit aufbrtigbaren Zinn..

  Überauges durch die Tatwache begrenzt" dass eine länger,

  dauernde Abscheidung- einen qualitativ minderwertigen über-

  .

  Zug liefert.

  Hauptziel der ä:.r@.`' tr_@ @@u; ist die üehafi`ung varbedeerter Zinn-

  absohoidungaverfahren url -löeungenr die stabiler sind,

  einen qualitativ beseoran Überzug liefern und eins Fort-

  setzung der Albscheidung über einen längeren Zeitraum ge-

  statten, als dien bisher möglich war. Zu den anderen Zielen

  gehört die SchaMnp. hellerer, dichterer und gleichmässigerer

  Zinntiberzüge, die gegen Ätzmittel beständiger sind als

  die bisher erzielbaren: Überzüge.

  Erfindun&ageunäea wurde gefunden., dass Zinnabscheidungelöeun#

  gen der oben beschriebenen Art, also eolohe, die Säure,

  2hioharnstoff oder Äquivalente "van und ein lUliohee

  Zinnsalz enthalten, stark verbessert werden, venn ihnen

  Hypophosphitionen zugesetzt werden. Diese Ionen können er-

  halten werden, wenn man in gier Lösung unterphoe@horige säure

  oder die Alkalamotallealze derselben, vorzugsweise Natrium-

  $ypophosphit auflöst. Die Menge dieses Bestandteile ist

  nicht kritieoh, da auch gerife Mengen ein® gewisse Ver-

  besserung ergeben und ,grosse Mengen eaig sind. Bevor-

  zugt werden Mengen, die 3 bis 400 diesen Natr3.u*Ipophoephit

  pro Liter äquivalent sind, besonders bevorzugt 10 bis 100

  Gramm pro Liter. Bekanntlich stellt bei diesen Lösungen das

  Zinnaale die Zinnquelle dar, fihiohaxnstoff dient als Komplet-

  bi.ldungemittel und die Säure liefert den gexünsohten fiert.

  Heim angegebenen pH-Wert reduzieren FLvpophoephitionen Zim-

  II--Ionen nicht zum Metall. unter Bildung das Niederschlags,

  sondern die Abeoheidung wird weiter durch Ersatz von Kupfer

  oder dergleichen in der

  die plattiert- wix, d, ge-

  bildet. B übt jedoch eine Ansah. von anderen nützlieheh

  Punktionen aus, einechlIeeelioh der Aufrechterhaltung d.er

  -Stabilität des PUttierungebades während Lagerung und Ge-

  brauch, 8rhühung der höelichkeit des Zinn-II--KOmploxos im

  Bad und/oder hieferubg eines gleiohmäeoßgeren Überzuges auf

  der Oberfläche während der Mlattierang. Na wird angenommen,

  dass die Ionen eixre Stabilisierung des Bades als Anii-

  oxydationemittel bewirken, um die Bildung von Zinn-IV-Innen"

  die sich als schädlich erwiesen haben, $u verhüten öder

  zübegren$en.

  Vorzugsweise wird der 8ueammensetzung auch eine organiso*he

  Säure, beispielsweise Baeigsäure, Zitronemäure, Äpfelgäure,

  Maleineävare, Qluaoheptonsäure, Hydroayeseigsäure oder GluGon-

  8tagegeben

  deitaleatod.. Diese Säure- ist weder wesentlich noch Ist ihre

  Menge kritisch. Zwar i A xm sowohl eine Mineralsäure als auch

  eine organische Säure allein verwendet werden,.eine Misohimg

  von beiden wird jedoch bevorzugt. Vorzugsweise liegt der

  nicht über etwa 2,0, besondere bevorzugt nicht über etwa

  1,0. Alle Säuren, ob organisch oder mineralisch,-sollten im

  f keine <hrydatiarrexirkunig aufweisen. Vorzugsweise enthält

  die @usammeneetawng auch eine kleine Menge eines geeigioten

  Netzmittels, beiepie38weiae Ootylphenosyäthanol, gber dieses

  ist nicht wesentlich.

  Durch die folgenden Beispiele werden erfindungegemäsee Zu-

  sammensetzungen erläutert, wobei Beispiel 1 derzeit besonders

  bevorzugt wird.

  Snal2 (wasserfrei) 20 g

  Th@ahernetoff ?5 g

  Hai ( cr onO. )5 Q

  isaH27 V2 *x20 1 6 g.

  Netzmittel 1 g

  Wasser auf i 'Liter

  Die erfindungsgemässen Lösungen können bei jeder Temperatur

  verwendet werden, bei der der Zinnkomplex löslich bleibt,

  wes zwischen etwa Zimmertemperatur und etwa dem Siedepunkt

  der Lösung der Fall sein kann. hür das vorstehende Beispiel

  1 liegt der bevorzugte Temperaturbereich zwischen etwa G5°9

  und etwa 820 C. PUr den Betrieb bei niedriger Temperatur

  wird vorzugsweise die Salzsäure durch -Sohx®felsäure- ersetzt

  und die Lösung etwas verdUnnt, beispielsweise um etwa die

  Hafte, um die 'Lögliohkeit des Zinne $u verbessern. Gegebenen-

  falls kann die.gonzentration auch veeentlioh erhöht werden,

  beispielsweise auf des dreifaohe, obwohl es bei höheren

  gonzentrationen notwendig werden kann, die Temperatur au

  erhöhen, um das Zinn in Lösung zu halten. ..

  Zwar werdün die 'obigen Stoffe und Xorurentrationen bevorzugt,

  die Konzentrationen sind jedoch nicht kritisch und

  ebenfalls

  äquivalente Stoffe können/verwendet werden. Erforderlich

  sind das Zinnsalz, Thioharnstoff Wf:r seine Änuisralen"e,

  Hypophoophititm und ausreichend nichtoxydierende Säure,

  um einen geeigneten pR.Vert $u, erhalten..

  Zinn-II-Chlorid stellt zwar die bevorzugte

  dar, aber andere bekannte säurelösliche Zinn-

  11-Salze können ebenfalle-verwendet werden, beispielsweieo

  Zinn-II-Sulfat und Zinxr-II-Fluorborat. Der Thicharn-

  stofi bildet einon Zinnkomplex, wobei zwei.Mol Thio-

  harnstoff auf ein Hol Zinn-II-Ion kommen und vorzugsweise

  wird überschüssiger Thioharnstoff verwendet, vie im

  obigen Beispiel und in den angegebenen Patentschriften

  gezeigt wird. Der Thioharnstoff kann durch Derivate

  desselben ersetzt werden, wie in der

  2.591.8'11 beschrieben. iat. .Andere bekannte Äquivalente

  für die obigen Stoffe wurden ebenfalls schon beeehrieben,

  beispielsweise in den oben zitierten drei bekannten

  Patentschriften.

  Die Menge an in der Lösung -vorbandenem Zinn-II-Ion Ist

  zwar nicht kritisch und geringe Mengen ergeben schon

  eine 4baaheidumg, aber vorzugsweise werden weaentliohe

  Mengen verwendet, um die Abecheidungegesohwindgkei±

  $u erhöhen, wobei etwa 20 bis 60 (ramm Zinn#-II-Ohlorid

  pro Liter sm meisten bevorzugt sind. Gegebenenfalls

  kann die Konzentration 2,0 Hol pro Liter oder die sät'- '_ungs@

  konzüntration bei dex Gebrauchstemperatur betragene Die Ver-

  wendung von iiypophoaphitionen, wie hier geoffenbart, erhöht

  die Menge an Zinn-II-Ionen, die der Lösung ntalioh einver-

  leibt werden können, wesentlich.

  Um einen Zinnüberzug zu erhalten, ist es lediglich notwendig,

  eine saubere Kupferoberfläche mit den obigen Bad, vorzugs-

  weise durch Eintauchen, au behandeln. Die Oberfläche kann

  ausreichend lange behandelt werden, um die geWUn®ahte Dicke

  außsnbauen. Diese Behandlungszeit kam die mit den bisher bew.

  kannten Lösungen maximi möglichen '!'5 bis 30 Minuten weaent»

  lieh übersteigen. In der nachstehenden Tabelle 1 werden

  typische Dicken angegeben, die mit der Lösung deß obigen Bei-

  spiele 1 au . Wupferoberßläohen erzielt werden. Die Diaken

  sind in millionetWj. Zentimeter angegeben:

  5 Minuten 135

  10 241

  Ja 335

  60 " 480

  Weitere Beispiele fUr Lösungen, die bei unterschiedlichen

  Temperatnron am booten wirken, werden in der nachstehenden.

  Tabelle 2. angegeben, W®bei die Bbpophos.tionen dazu dienen,

  die 1Kenge an vorhandenen Zinn#II-Ionen wesentlich nu erhöhen.

  Beete@ndteile : 2

  8a012 (vaeserfrei) , g. 20 40 40 1'50

  Thioharastoif, g. 751 150 150 250

  mi. (aona. ) , n1 80 90

  1,2804 (96%)1, al -- -- 40 45

  po2.a20, g 90 120 120 200

  Hetzmittel, g. 1 i 1 #

  Wasser auf Ziter 1 i 1 1

  Hetriebetemperatur o0 38°0 6010 38°G sooC

  oder da- odor da- oder da-- oder

  rüber rüber riiber darüber

  Die Zeichnung zeigt die durch Verwendung von Hypophost-

  ionen erhaltene Zunehme der Löslichkeit des Zinn-II-$omoleaes.

  In der Zeichnung ist die ohne Umrühren beobeohtete ffristalli-

  egtionetemperatur als Ordinate gegen die Hypophoaphi.tionen-

  kaazentration in. Plattiezungebädern aufgetragen,, die koar-

  etante gm»ntrationen an Zinn-II-Chlorid, Thioharnetca':"

  und Säure aufweisen. Die Zusammensetzungen waren Wie folgt:

  r MM x$a

  w@rswr @sr

  8riC12 (wasserfrei), g. 24 12

  M1 (oona. ), ml 50 50

  Thiornetotf, g. 90 45

  Hypophwphit v Kole 0, bis 0977 0 bis 0977

  Wasser amt 600 a1 600

  Die Hypophosphitioaen wurden in Form einer Lösung zugegeben,

  die durch Zusatz von NaH.POZ.H20 zu einer 50 Volumen-X,4igen

  wässrigen Lösung von unterghoaphoriger Säure in einer -

  aranmenge, die gleich dem Volumen der 50%igen SäUralösung

  utalten wurde.

  in ml war,/Die Lösungen wurden heisa hergestellt, bei etwa

  -82C, und langsam abktiUen gelassen und die Temperatur bei

  der zuerst eine Kristallisation auftrat wurde aufgezeichnet.

  Die obige Lösung kann zwar, via im obigen Beispiel angegebee

  hergestellt und gelagert werden" zur Lagerung und Versehiokung

  ist an jedoch praktisch, die trockenen Bestandteile, bei.

  apieleweiae das Zliur-lT-Chlorid, Thioharaetoff, Natriuar-

  hypophoephit und das Netzmittel von Beispiel 'i zu mischen

  nmd sie dang direkt vor der-Verxendung in Wasser und Säure

  avißzulöaen. Da unterphoephorige Säure eine Plüseigkeit dar-

  stellt, verden für die Trockenmischungen ihre Alkalieal$e

  bevorzugt.

  Ausser der Herstellung von ZinnUberzUgen auf Kupfer und

  seinen begierungen wie Bronze und Messing erzeugt die

  Er-

  findung such erfolgreich ZinnüberzUge auf Gold und Blei

  und. deren Legierungen und liefert brauchbare Zinnüberzüge

  auf aedem'Metail, das durch Zinn aus einem Komplex

  YOV ZUoharnetoffep emetubar ist.

  Die @rtindung soll durch die vorstehende Beschreibung ledig-

  lioh erläutert werden und ist nioht auf die gezeigten

  eonderen Ausffi4rungeformen beschränkt.

Claims (1)

1. w t . Wän®rige Lösung zui# Tauehplattierung von Zinn durch Aus-- taueoh, enthaltend eine nichtoxydierende BäuCe, die aus- reicht, um einen pH-Wert von nicht mehr als etwa 2,0 zu liefern, ein eäur®löaliohee Zinn-II-Sats in auereichender Menge, um eine brauchbare Zinnabeoheidung zu ergeben, die jedoch etwa 2,0 1ö1, pro Liter nicht wesentlich iiber3 'k.eigt, und mindestens 2 Mo1, fhioharnatoff pro Hol Zirzk-II-Ion, gekennzeichnet durch einen Gehalt an unterphoephoriger Säure oder ihren Alkaliealsen, 2. Lösung nach Anspruch i , dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung eine nichtoxydierende Mineralsäure und eine nicht- oxydierende organische Säure enthält, 3. Lösung nach Anepruoh ! , dadurch gekennzelelunet, dass sie als Zimi-II-sale Zinn-II-CUoridl un& als Zusatz hätrium- hypophoephit enthält. 4. Zöeung nach Aneprubh 1, dadurch gekernxeichnet, dass der xuests in einer Menge vorhanden Ist, die etwa 3 bis etwa 400 Gramm Natriumbypophoaphit pro Liter entspricht, 5. Peste Zueamensetzung nach einem. der AneprUche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Zinn®at.z, 2hicharnstoff und Alks' ibypophoephlt als Trockenmischung vorliegen, die mit angesäuertem Nasser sur plattierung von Ziribz auf Kupfer und Legierungen auf Nupferbäsie gemischt wird" ä e ` Zusammensetzung nach Anspruch 5, dadurch gekenn,: - :;..chhet, daea sie auch eine nieht=ydierende organische Säure enthält. ?. Verfahren zur Herstellung einen festhaftenden Zinn- überzuges auf einer kupferhaltigen Oberfläche" dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche mit einer wässrigen Zinnlösung nach einem der An$prUche 1 bis 4 auerelähend lange behandelt wird, um den gewünschten tJberzikc; da- rauf.abzuscheiden und anschliessend die Obexlfläthe aus der Lösung entnommen wird.