DE1621128B2 - Glavanisches goldbad - Google Patents
Glavanisches goldbadInfo
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- DE1621128B2 DE1621128B2 DE1967N0031214 DEN0031214A DE1621128B2 DE 1621128 B2 DE1621128 B2 DE 1621128B2 DE 1967N0031214 DE1967N0031214 DE 1967N0031214 DE N0031214 A DEN0031214 A DE N0031214A DE 1621128 B2 DE1621128 B2 DE 1621128B2
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- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
- C25D3/62—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of gold
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
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Description
r;3_„-n-
Il
R-P-OH2
N—
R-P-(OH)2
N-
CH2-P-(OH)2
20
enthält, in der R ein niederes Alkylidenradikal, R' ein Wasserstoffatom oder ein niederes Alkylradikal
und η eine ganze Zahl zwischen 1 und 3 bedeutet.
5. Bad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es als Chelatbildner eine Verbindung der
allgemeinen Formel
40
enthält.
6. Bad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es als Chelatbildner eine Verbindung der
allgemeinen Formel
enthält.
7. Bad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als Chelatbildner eine Alkylendiamintetraalkylphosphonsäure
enthält.
8. Bad nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es als Chelatbildner eine Äthylendiamintetramethylphosphonsäure
oder eine Hexamethylendiamin-tetramethylphosphonsäure enthält.
9. Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bad eine
wirksame Menge eines wasserlöslichen Citrats enthält.
10. Bad nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Bad Kaliumeitrat enthält.
11. Verfahren zur Herstellung von überzügen
aus Gold oder Goldlegierungen durch elektroly
55
60
65 tische Abscheidung aus einem Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abscheidung mit einer Stromdichte von mehr als 0,1 A/dm2 durchgeführt wird.
Die Erfindung bezieht sich auf ein galvanisches, ein Goldcyanid, gegebenenfalls t eine Verbindung eines
Legierungsmetalls und eine organische Phosphorverbindung enthaltendes Goldbad zum Abscheiden
von Gold- oder Goldlegierungsüberzügen. Es ist aus der USA.-Patentschrift 3 035 991 bekannt, in galvanischen
Goldbädern Phosphonsäuren mit hohem Molekulargewicht als Netzmittel zu verwenden. Mit solchen
Netzmitteln durchgeführte Versuche haben ergeben, daß sie in Goldbädern keine Pufferwirkung
haben und daher zu erheblichen Schwierigkeiten bei der Steuerung des pH-Wertes des Bades führen. Es
hat sich gezeigt, daß bei der Verwendung eines solchen Phosphat-Netzmittels der pH-Wert die Tendenz hat
ständig zu steigen und es daher ständig erforderlich war, den pH-Wert zu korrigieren. Da es jedoch in der
Praxis nicht möglich ist, den pH-Wert eines Goldbades ständig genau zu steuern, ist es praktisch unmöglich,
ein solches Netzmittel allein bei der Abscheidung von Gold zu verwenden. Vielmehr kann ein solches Netzmittel
ausschließlich als Zusatz zu einem im übrigen einwandfrei zusammengesetzten elektrolytischen Bad
dienen, um dessen Oberflächenspannung zu vermindern. Im Gegensatz dazu befaßt sich die Erfindung
nicht mit der Verbesserung der Benetzungseigenschaften eines Goldbades, sondern es liegt ihr die Aufgabe
zugrunde, ein galvanisches Goldbad zu schaffen, das die Erzeugung von Goldniederschlägen mit besserer
Qualität und bei höherer Stromdichte gestattet.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Bad als Phosphorverbindungen Chelatbildner,
Arylphosphonsäuren, Arylphosphinsäuren oder deren wasserlöslichen Salze oder die eine niedere
Alkylgruppe enthaltenden Alkylester der Phosphorsäure oder der phosphorigen Säure enthält.
Im Gegensatz zu den als Netzmittel verwendeten Phosphorverbindungen haben die nach der Erfindung
verwendeten Phosphorverbindungen eine gute Pufferwirkung, so daß der pH-Wert des Goldbades gut eingehalten
werden kann, und es werden außerdem Goldoder Goldlegierungsüberzüge erzielt, die in einem großen
Stromdichtebereich eine verbesserte Qualität aufweisen. Das erfindungsgemäße Goldbad kommt
ohne die Zugabe von sonst verwendeten Phosphaten und sogar ohne die Verwendung üblicher Glanzbildner
aus und ergibt Gold- oder Goldlegierungsüberzüge, deren Glanz höher ist als er mit herkömmlichen
Bädern unter der Verwendung von Glanzbildnern erzielt werden kann. Zur Abscheidung von Goldlegierungen
können dem Bad Legierungsmetalle, wie Nickel, Kobalt, Eisen, Zink und Kupfer in Form von
wasserlöslichen Salzen oder Metallchelaten dem Bad hinzugefügt werden, wie es in der Galvanotechnik allgemein
üblich ist.
Insbesondere zur Abscheidung von reinem, 24karätigem Gold wird bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Bades außer einer der angegebenen Phosphorverbindungen dem Bad ein wasserlösliches
Citrat, insbesondere Kaliumeitrat, hinzugefügt. Durch die Zugabe des Citrats wird eine synergistische Reak-
tion erzielt, die zur Folge hat, daß mit einer höheren Abscheidungsrate gearbeitet werden kann. Weiterhin
kann das erfindungsgemäße Goldbad auch bei einem höheren pH-Wert benutzt werden, der sich dem neutralen
Zustand nähert und zwischen 6,5 und 7,5 liegen kann. Das Betreiben des Goldbades in einem nahezu
neutralen Bereich ist insbesondere für das Vergolden von Grundmetallen vorteilhaft, die in einem sauren
Bad von der Säure angegriffen werden würden.
Um ganz besonders glänzende Gold- oder Goldlegierungsüberzüge zu erzielen, kann das Goldbad ein
Amin enthalten, wie es beispielsweise in der USA.-Patentschrift 2 967 135 beschrieben ist. Ein solches Goldbad ist dann besonders zur Abscheidung von Goldüberzügen
mit Spiegelglanz aus 24karätigem Gold geeignet, deren Dicke 10 μηι überschreitet.
Beispiele für chelatbildende organische Phosphorverbindungen und Verbindungen der Formel
1 -Hydroxyäthyliden-1,1-diphosphonsäure
H2PO3
AU \Jr\.
H2PO3
Äthylendiamintetra(methylphosphonsäure)
Äthylendiamintetra(methylphosphonsäure)
H, PO,-H7C
H2PO3-H2C
N-CH2-CH2-N
CH,- H, PO,
CH2-H2PO3
Hexamethylendiamintetra(methylphosphonsäure)
r;3_„-n-
R-P-(OH)2
20. H7PO,-H7C
CH2-H2PO3
N-
(CH2)6-
-N
H2PO3 H2C
In dieser Formel bedeutet R ein niederes Alkyliden-Radikal oder dessen wasserlösliches Salz, R' Wasserstoff
oder ein niederes Alkyl-Radikal und η eine ganze Zahl von 1 bis 3.
Einige spezielle Beispiele für Phosphonsäuren, die die oben angegebene Formel erfüllen, umfassen die 30 ,
Säuren mit den folgenden Strukturformeln: un
CH2-H2PO3
Hexamethylphosphontriamid [(CH3)2N]3PO
H,C
CH,
N R-P-(OH)2
O
HN R-P-(OH)2
HN R-P-(OH)2
H2N-R-P-(OH)2
(a) Ν—Ρ—Ν / I N
H2C N
CH,
H7C-
CH2
(b)
40
(C)
Das Radikal R enthält bei diesen Phosphonsäuren 1 bis 5 Kohlenstoffatome. Als besonders geeignet hat
sich Amino-Tri(methylidenphosphonsäure) erwiesen, so daß sie bevorzugt als Zusatz Verwendung findet.
Diese Verbindung hat die folgende Strukturformel:
N-
CH2-P-(OH)2
Andere Phosphonsäuren, die Verwendung finden können, sind unter anderem Amino-Tri(äthylidenphosphonsäure)
und Amino-Tri(isopropylidenphosphonsäure).
Weitere Beispiele für chelatbildende organische Phosphorverbindungen, die für die erfindungsgemäßen
Bäder geeignet sind, sind unter anderem Nichtchelatbildende organische Phosphorverbindungen,
die gemäß der Erfindung benutzt werden können, umfassen unter anderem Benzolphosphonsäure,
Benzolphosphinsäure, Äthylester der Phosphonsäure (C2H5O—PO(OH)2) und Diäthylester der
phosphorigen Säure ((C2HSO)2PHO).
Die organischen Phosphorverbindungen können allein oder mit anderen organischen Phosphorverbindungen
vermischt angewendet werden.
Die löslichen Salze sind die Natriumsalze und andere Alkalimetallsalze, wie Kalium- und Lithiumsalze,
sowie deren Mischungen. Ammoniumsalze und wasserlösliche Aminsalze, die die Eigenschaften von
Alkalimetallsalzen haben, können ebenfalls verwendet
55 werden.
Die organischen Phosphorverbindungen, die besonders gute und verbesserte Ergebnisse liefern, sind
die chelatbildenden Verbindungen. Die Ergebnisse, die mit den angegebenen nichtchelatbildenden Verbindungen
erzielt wurden, können als befriedigend bezeichnet werden.
Die vorgeschlagenen Phosphorverbindungen, insbesondere die chelatbildenden Verbindungen, verbessern,
wenn sie in sauren Goldbädern verwendet werden, erheblich die Abscheidungseigenschaften dieser
Bäder. Die erzielten Bäder haben eine ausgezeichnete Stabilität und sind in der Lage, in einem großen
Temperaturbereich sowie einem weiten pH-Bereich
zu arbeiten und dabei glänzende, feinkörnige Niederschläge geringer Porosität zu liefern, auch bei sehr
dicken Niederschlägen in der Größenordnung von 10 μΐη und mehr.
Der pH-Wert des Bades, das ohne einen Zusatz an einem löslichen Citrat Verwendung findet, wird vorzugsweise
im Bereich zwischen 3 und 5 gehalten. Der pH-Wert kann auf diesen Bereich durch die Zugabe
eines Alkalimetall-Hydroxids, vorzugsweise von KOH, oder einer Säure, vorzugsweise Phosphorsäure, eingestellt
werden.
Die Wirksamkeit der organischen Phosphorverbindung bezüglich der Verbesserung der Abscheidung
von Gold und Goldlegierungen ist nicht auf irgendein bestimmtes wäßriges Goldbad beschränkt. Geeignete
Bäder sind beispielsweise die Goldcyanidbäder mit den folgenden Zusammensetzungen:
Metallisches Gold als
KAu(CN)2
KAu(CN)2
Dikaliumcitrat
Wenig Metall
in g/l
in g/l
Viel Metall
in g/l
in g/l
20
25
30
30
Die Zugabe der organischen Phosphorverbindung zu diesen Bädern verbessert infolge ihrer synergistischen
Wirkung, wie oben festgestellt, wesentlich den Abscheidungsbereich des Bades. Die Menge des verwendeten
Citrats kann in Abhängigkeit von den Verfahrensparametern im Bereich zwischen 1 und 400 g/l
liegen. Der pH-Wert solcher Bäder kann sich infolge der Zugabe der organischen Phosphorverbindung über
einem weiteren Bereich erstrecken und zwischen etwa 2 und 8 liegen.
Wie bereits angegeben, wird für glänzende Goldniederschläge die organische Phosphorverbindung vorzugsweise
dem Bad in Verbindung mit einer Aminoverbindung zugegeben. Geeignete Amine, wie sie in
dem obengenannten Patent offenbart sind, umfassen Äthylendiamin, Diäthylentriamin, Triäthylentetramin,
Hydroxyäthyläthylendiamin,Aminoäthyläthanolamm, Monoäthanolamin, Triäthanolamin und Triisopropanoamin.
Polymere dieser Verbindungen haben sich ebenfalls als außerordentlich brauchbar herausgestellt. Allgemein
sind diese Amine mit 1 bis 2 Kohlenstoffatomen und ihre Polymere mit Molekulargewichten bis zu
2500 für diesen Zweck geeignet.
Um glänzende Überzüge aus Goldlegierungen herzustellen,
können Legierungsmetalle, wie Nickel, Kobalt, Eisen, Zink und Kupfer benutzt werden. Vorteilhaft
werden diese Legierungsmetalle dem Bad in Form eines löslichen Metallsalzes hinzugefügt, wie
beispielsweise Nickelsulfat, Nickeltartrat, Kobaltsulfat und Kobaltgluconat.
Die Menge der Phosphonsäure, die dem Bad hinzuzufügen
ist, hängt von den Verfahrensparametern, den Legierungsmetallen, der Goldkonzentration und
weiteren Größen ab. Im allgemeinen werden mit einer Menge im Bereich von 0,01 bis 400 g/l bei der galvanischen
Abscheidung von Gold und Legierungen auf Goldbasis gute Ergebnisse erzielt. Um die Erfindung
weiter zu veranschaulichen, werden nachstehend einige spezielle Beispiele beschrieben.
Beispiel 1
24karätiger glänzender Goldniederschlag
24karätiger glänzender Goldniederschlag
Es wird eine genügende Menge von Wasser benutzt, um 1 1 Lösung zu bilden, in der 8 g Kaliumgoldcyanid
und 50 g Amino-tri(methylphosphonsäure) enthalten sind. Der pH-Wert der Lösung wird durch die
Zugabe von Kaliumhydroxid auf etwa 4 eingestellt. Die Abscheidung von Gold wird dann in üblicher
Weise bei einer Temperatur von etwa 38° C und einer Stromdichte von etwa 0,1 bis 0,6 A/dm2 ausgeführt.
Auf diese Weise wird ein glänzender, feinkörniger Goldüberzug auf einem Grundkörper aus Messing
erhalten.
Beispiel 2
24karätiger glänzender Goldniederschlag
24karätiger glänzender Goldniederschlag
Es wird eine genügende Menge von Wasser benutzt, um 1 1 Lösung zu bilden, in dem 8 g Kaliumgoldcyanid,
80 g Amino-tri(methylphosphonsäure) und 90 g Kaliumeitrat gelöst sind. Der pH-Wert der Lösung
wird durch die Zugabe von Kaliumhydroxid auf etwa 6,0 eingestellt. Die Abscheidung wird dann in üblicher
Weise bei einer Temperatur von etwa 63° C und einer Stromdichte von 0,1 bis 0,6 A/dm2 ausgeführt. Auch
hier wird ein glänzender Goldüberzug erhalten.
Beispiel 3
Glänzender Niederschlag einer Goldlegierung
Glänzender Niederschlag einer Goldlegierung
Es wird eine genügende Menge von Wasser benutzt, um 1 1 einer Lösung zu bilden, in der 4 g Kaliumgoldcyanid,
150 g Amino-tri(methylphosphonsäure) und 0,25 g Kobalt als wasserlösliches Salz enthalten sind.
Die Lösung wird dann durch die Zugabe von Kaliumhydroxid auf einen pH-Wert von etwa 4,3 eingestellt.
Die Abscheidung wird bei einer Temperatur von etwa 38° C ausgeführt.
Die Stromdichte kann im Bereich zwischen etwa 0,1
Goldlegierung ist glänzend und von ausgezeichneter Qualität.
B e i s ρ i e 1 4
24karätiger glänzender Goldniederschlag
24karätiger glänzender Goldniederschlag
Es wird ein Goldbad hergestellt, in dem 12 g/l Kaliumgoldcyanid, 150 g/l Amino-tri(methylphosphonsäure)
und 25 g/l Tetraäthylenpentamin enthalten sind. Der pH-Wert der Lösung wird durch die Zugabe
von Kaliumhydroxid auf etwa 6 eingestellt. Dann läßt man das Bad etwa 10 Tage vor der Inbetriebnahme
altern. Die Abscheidung des Goldes wird in üblicher Weise bei einer Temperatur von etwa 6O0C und mit
einer Stromdichte von 0,1 bis 0,2 A/dm2 vorgenommen. Es wird auf diese Weise ein 24karätiger Goldniederschlag
mit Spiegelglanz erzielt.
Die Goldkonzentration, die für das erfindungsgemäße Bad geeignet ist, liegt zwischen 1 und 25 g/l.
Bevorzugt wird eine Konzentration im Bereich von 8 bis 12 g/l.
1,2 A/dm2 variiert werden. Die resultierende Γ
Claims (4)
1. Galvanisches, ein Goldcyanid, gegebenenfalls eine Verbindung eines Legierungsmetalls und eine
organische Phosphorverbindung enthaltendes Goldbad zum Abscheiden von Gold- oder Goldlegierungsüberzügen,
dadurch gekennzeichnet, daß das Bad als Phosphorverbindungen
Chelatbildner, Arylphosphonsäuren, Aryl- ίο
phosphinsäuren oder deren wasserlöslichen Salze oder die eine niedere Alkylgruppe enthaltenden
Alkylester der Phosphorsäure oder der phosphorigen Säure enthält.
2. Bad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Chelatbildner 1-Hydroxyäthyliden-1,1-diphosphonsäure
enthält.
3. Bad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Chelatbildner eine Mono- oder
Polyaminphosphorverbindung enthält.
4. Bad nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als Chelatbildner eine Verbindung der
allgemeinen Formel
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-
1967
- 1967-08-29 GB GB3955467A patent/GB1198527A/en not_active Expired
- 1967-09-08 CH CH1257467A patent/CH477559A/fr not_active IP Right Cessation
- 1967-09-08 DE DE1967N0031214 patent/DE1621128C3/de not_active Expired
Also Published As
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---|---|
GB1198527A (en) | 1970-07-15 |
DE1621128A1 (de) | 1971-05-13 |
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