DE1804970B2 - GALVANIC CYANIDIC ORGANIC SELENIUM COMPOUND, SHINY COPPER BATH - Google Patents
GALVANIC CYANIDIC ORGANIC SELENIUM COMPOUND, SHINY COPPER BATHInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein galvanisches, cyanidisches, organische Selenverbindungen enthaltendes Glanzkupferbad zum Abscheiden glänzender Kupferüberzüge.The present invention relates to a galvanic, cyanidic, organic selenium compound containing Bright copper bath for depositing shiny copper coatings.
Es sind zahlreiche Versuche angestellt worden, derartige glänzende Überzüge zu erhalten. Beispielsweise ist die Verwendung von Alkalimetallselenit als Zusatzmittel zu einem Elektrolytbad in relativ großen Mengen vorgeschlagen worden. Derartige Bäder sind aber insofern nachteilig, als die Selenite die Neigung haben, sich zu zersetzen, was den Glanzgalvanisierbereich ungünstig beeinflußt. Während der Elektrolyse werden die Anoden durch zersetzte Selenite geschwärzt. Die gebildeten, unlöslichen Verbindungen werden von den Anoden abgelöst und zusammen mit dem galvanisch niedergeschlagenen Metall abgeschieden, was zu rauhen Ablagerungen führt. Im technischen Betrieb ergibt sich auch wegen des sehr engen Glanzgalvanisierbereichs ein ungleichmäßiges Aussehen der Niederschläge, und die Niederschläge sind in vielen Fällen nicht ausreichend glänzend, so daß sie geschwabbelt werden müssen.Numerous attempts have been made to obtain such glossy coatings. For example is the use of alkali metal selenite as an additive to an electrolyte bath in relatively large Quantities have been suggested. Such baths are disadvantageous insofar as the selenite has the tendency have to decompose, adversely affecting the bright plating area. During electrolysis the anodes are blackened by decomposed selenite. The insoluble compounds formed are detached from the anodes and deposited together with the electrodeposited metal, which leads to rough deposits. In technical operation, this also results from the very narrow bright electroplating area an uneven appearance of the precipitations, and the precipitations are in many Cases not shiny enough that they need to be buffed.
In der USA.-Patentschrift 2 770 567 sind verschiedene Selenverbindungen mit einer Wertigkeit von —2 als glanzerzeugende Mittel bei der alkalischen Kupfergalvanisierung beschrieben. Der Glanz des Niederschlages wird dadurch über einen weiteren Stromdichtebereich verbessert.U.S. Patent 2,770,567 discloses various selenium compounds with a valence of -2 described as a gloss-producing agent in alkaline copper electroplating. The shine of the precipitation is thereby improved over a wider current density range.
Aus der USA.-Patentschrift 2 770 587 ist der Zusatz verschiedener organischer Selenverbindungen mit nur einem Stickstoffatom je Molekül als Glanzbildner zu cyanidischen Kupferbädern bekannt. Die Wirkung dieser bekannten Glanzbildner läßt aber noch zu wünschen übrig, weil sie in verhältnismäßig großen Mengen angewandt werden müssen und weil der Glanz noch nicht befriedigend ist.US Pat. No. 2,770,587 discloses the addition of various organic selenium compounds with only one nitrogen atom per molecule known as a brightener for cyanidic copper baths. the The effect of these known brighteners leaves something to be desired because they are in proportion have to be used in large quantities and because the gloss is not yet satisfactory.
Die vorliegende Erfindung soll nun die Schwierigkeiten und Nachteile überwinden, die den bekannten Bädern anhaften. Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Glanzkupferbades, in das relativ kleine Mengen an Zusatzmitteln eingeführt werden und das einen deutlich erhöhten Glanz der galvanisch niedergeschlagenen Oberfläche und einen weiteren, gleichmäßigeren Galvanisierbereich ergibt.The present invention is now intended to overcome the difficulties and disadvantages associated with the known Adhere to baths. The aim of the present invention is to create a bright copper bath in which relatively small amounts of additives are introduced and that significantly increases the gloss of the electroplated surface and a further, more uniform electroplating area results.
Die mit diesem Bad erzielten Überzüge sollen nicht nur glänzen, sondern auch weich und duktil sein und gewünschtenfalls leicht poliert bzw. geschwabbelt werden können, um das Gleiten des Überzuges, beispielsweise auf Stahl, zu ermöglichen. Ziel der vorliegenden Erfindung ist weiterhin die Schaffung eines Glanzkupferbades, bei dem auch nach langem Gebrauch keine Zersetzung auftritt.The coatings obtained with this bath should not only have a gloss, but should also be soft and ductile and, if desired, can be slightly polished or buffed to prevent the coating from sliding, for example on steel. Another object of the present invention is to provide a Bright copper bath that does not decompose even after long use.
Gegenstand der Erfindung ist ein galvanisches, cyanidisches, organische Selenverbindungen enthaltendes Glanzkupferbad zum Abscheiden glänzender Kupferüberzüge, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Bad als Glanzmittel organische Selenverbindungen der allgemeinen FormelThe invention relates to a galvanic, cyanidic, organic selenium compound containing Bright copper bath for the deposition of shiny copper coatings, which is characterized by that the bath as a brightener organic selenium compounds of the general formula
SeSe
R —R'R —R '
-C/ -C /
enthält, in der R Teil einer Ringstruktur ist, die in Verbindung mit den beiden C-Atomen, an die R gebunden ist, einen Benzol-, Naphthylen-, Pyridin-, Chinolin-, Pyrimidin-, Pyridazin-, Pyrazin-, Thiophen- oder Pyrolring bildet und R' einen Substituenten aus Brom, Chlor oder eine Alkyl-, Amino-, Acetyl-, Hydroxyl-, Nitrogruppe oder einen Rest der folgenden Formelncontains, in which R is part of a ring structure which, in connection with the two carbon atoms to which R is bound, a benzene, naphthylene, pyridine, quinoline, pyrimidine, pyridazine, pyrazine, thiophene or pyrene ring and R 'is a substituent of bromine, chlorine or an alkyl, amino, acetyl, Hydroxyl, nitro group or a residue of the following formulas
SeSe
\1s1_r/\ 1s1_r /
R —R -
und Seand Se
RO —RO -
N-C7 NC 7
darstellt.represents.
In den obenstehenden Formeln ist Selen mit einer Wertigkeit von 4 dargestellt. Es sei jedoch bemerkt, daß die erfindungsgemäß verwendeten Verbindungen ihren aromatischen Charakter beibehalten und auch durch die folgenden Resonanzformeln dargestellt werden können:In the above formulas, selenium is shown with a valency of 4. It should be noted, however, that the compounds used according to the invention retain their aromatic character and also can be represented by the following resonance formulas:
Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Selenverbindungen kann durch Umsetzung der entsprechenden o-Diaminoringverbindung mit seleniger Säure erfolgen.The selenium compounds used according to the invention can be prepared by reacting the corresponding o-diamino ring compound with selenous acid.
Die Glanzmittel gemäß der vorliegenden Erfindung wirken in einem alkalischen Glanzkupferbad in Konzentrationen von etwa 0,001 bis 0,5 g/l. Der bevorzugte Konzentrationsbereich liegt zwischen 0,001 und 0,02 g/l. In diesem bevorzugten Bereich tritt nur ein sehr geringer sichtbarer Unterschied im Aussehen des Niederschlags über den Bereich hin auf, was insofern vorteilhaft ist, als die genaue Konzentration nicht in hohem Maß kritisch ist.The brightening agents according to the present invention act in an alkaline bright copper bath in concentrations of about 0.001 to 0.5 g / l. The preferred concentration range is between 0.001 and 0.02 g / l. There is very little visible difference in appearance in this preferred area of precipitation over the area, which is advantageous in that the precise concentration is not highly critical.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Zusatzmittels ruft eine glanzerzeugende Wirkung bei allen bekannten alkalischen Glanzkupferbädern hervor. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Zusätze beeinflußt die Glanzbildung der Kupferniederschläge in einem Stromdichtebereich von 5 bis 100 A/0,09 m2. Für solche alkalischen Glanzkupferbäder sind die in den nachfolgenden Beispielen angegebenen Galvanisierbäder typisch. Diese alkalischen Kupferbäder arbeiten bei Temperaturen im Bereich von etwa 54 bis etwa 85° C, und die Stromdichte kann in weitem Maß variieren, wie nachfolgend im einzelnen diskutiert wird. In den nachfolgenden Beispielen sind alle Mengenangaben in Gramm pro Liter angegeben.The use of the additive according to the invention produces a gloss-producing effect in all known alkaline bright copper baths. The use of the additives according to the invention influences the gloss formation of the copper deposits in a current density range from 5 to 100 A / 0.09 m 2 . The electroplating baths given in the following examples are typical of such alkaline bright copper baths. These alkaline copper baths operate at temperatures in the range of about 54 to about 85 ° C and the current density can vary widely, as discussed in detail below. In the following examples, all quantities are given in grams per liter.
Es wird eine Grundlösung mit der folgenden Zusammensetzung und den folgenden Eigenschaften hergestellt:It becomes a base solution having the following composition and properties manufactured:
CuCN 75 g/lCuCN 75 g / l
Freies KCN 18 g/lFree KCN 18 g / l
KOH 25 g/lKOH 25 g / l
K2CO3 40 g/lK 2 CO 3 40 g / l
pH 12,5 bis 13,5pH 12.5 to 13.5
Temperatur 68,5°CTemperature 68.5 ° C
Diese Lösung wird in einer Hullzelle mit einer Kathode verwendet, die etwa 9,84 cm lang und 5,08 cm hoch ist. Es wird ein Strom von 3 Ampere mit einem unterbrochenen Zyklus verwendet, wobei 8 Sekunden angeschaltet und 2 Sekunden abgeschaltet ist. Es wird eine sich hin- und herbewegende Bewegungseinrichtung mit etwa 60 Schwenkungen pro Minute verwendet. Die Galvanisierzeit beträgt 10 Minuten. Unter Verwendung der normalen Länge-Stromdichteskala für die Hullzelle kann der Glanz des Niederschlags folgendermaßen beschrieben werden:This solution is used in a Hull cell with a cathode that is approximately 9.84 cm long and 5.08 cm is high. A current of 3 amps is used with an intermittent cycle, taking 8 seconds switched on and switched off for 2 seconds. It becomes a reciprocating mover used at about 60 rotations per minute. The electroplating time is 10 minutes. Using the normal length-current density scale for the Hull cell, the shine of the precipitation can be described as follows:
A/0,09 m2 A / 0.09 m 2
0 bis 10 glanzlos/halbglänzend0 to 10 dull / semi-glossy
10 bis 60 halbglänzend10 to 60 semi-gloss
60 bis 90 glanzlos/halbglänzend60 to 90 dull / semi-glossy
über 90 mattover 90 matt
Zu dieser Lösung werden 0,005 g/l Dithioammelid gegeben, mit den folgenden Ergebnissen:To this solution 0.005 g / l dithioammelide are added, with the following results:
A/0,09 m2 A / 0.09 m 2
0 bis 30 sehr glänzend0 to 30 very shiny
30 bis 40 sehr glanzlos/30 to 40 very lackluster /
halbglänzendsemi-glossy
40 bis 90 glänzend/halbglänzend40 to 90 glossy / semi-glossy
über 90 mattover 90 matt
Wenn die Dithioammelidmenge auf 0,15 g/l erhöht wird, werden folgende Ergebnisse erhalten:If the amount of dithioammelide is increased to 0.15 g / l, the following results are obtained:
A/0,09 m2 A / 0.09 m 2
0 bis 37 sehr glänzend0 to 37 very shiny
37 bis 60 glanzlos37 to 60 lackluster
60 bis 1000 halbglänzend60 to 1000 semi-gloss
über 100 mattover 100 matt
Es wird darauf hingewiesen, daß das glanzlose Band, das sich bei mittlerer Stromdichte bei HuIlzellenplatten zeigt, nicht so augenscheinlich ist, wenn die Platten bei oder in der Nähe dieser Stromdichte in Bechergefäßen oder wenn Teile in Produktionsbehältern galvanisiert werden. It should be noted that the lack of luster, which occurs at medium current density in the case of thin cell plates shows is not as apparent when the plates are at or near this current density in beaker vessels or when parts are electroplated in production containers.
Zu der gleichen Grundlösung wie im Beispiel 1 werden 0,005 g/l 1,2-Selenodiazolbenzol mit der Formel 0.005 g / l 1,2-selenodiazolebenzene with the formula are added to the same basic solution as in Example 1
gesetzt werden, wird der niedrige Stromdichtebereich 0 bis 3 A/0,09 m2 glänzend.are set, the low current density range of 0 to 3 A / 0.09 m 2 becomes shiny.
Zu der gleichen Grundlösung wie im Beispiel 1 werden 0,015 g/l 1,2-Selenodiazolnaphthylen mit der FormelTo the same basic solution as in Example 1, 0.015 g / l 1,2-selenodiazole naphthylene with the formula
N=SeN = Se
gegeben, und es wird eine Hullzellenplatte wie oben galvanisiert:given, and a hull cell plate is electroplated as above:
A/0,09 m2 A / 0.09 m 2
0 bis 3 halbglänzend0 to 3 semi-gloss
3 bis 150 glänzend3 to 150 glossy
über 150 glanzlosover 150 lackluster
Wenn 0,005 g/l Dithioammelid dieser Lösung zu-If 0.005 g / l dithioammelide is added to this solution
gegeben. In diesem Fall sind die Stromdichtebereiche: A/0,09 m2 given. In this case the current density ranges are: A / 0.09 m 2
0 bis 15 glanzlos/halbglänzend0 to 15 dull / semi-glossy
15 bis 80 glänzend15 to 80 glossy
über 80 mattover 80 matt
Wenn 0,01 g/l Thioammelid zugegeben werden, ergibt sich für die Stromdichtebereiche:If 0.01 g / l thioammelide is added, the following results for the current density ranges:
A/0,09 m2 A / 0.09 m 2
0 bis 90 glänzend0 to 90 glossy
über 90 mattover 90 matt
Es wird eine der Lösung von Beispiel 1 äquivalente Lösung, jedoch als Natriumformulierung verwendet, d. h. NaCN, NaOH und Na2CO3 werden an Stelle der Kaliumsalze verwendet. Wenn 0,006 g/l 1,2-Selenodiazolbenzol zugegeben werden, hat der Niederschlag auf der Hullzellenplatte folgendes Aussehen:A solution equivalent to the solution from Example 1 is used, but as a sodium formulation, ie NaCN, NaOH and Na 2 CO 3 are used instead of the potassium salts. If 0.006 g / l 1,2-selenodiazolebenzene are added, the precipitate on the Hull cell plate has the following appearance:
A/0,09 m2 A / 0.09 m 2
0 bis 5 halbglänzend0 to 5 semi-gloss
5 bis 25 glänzend5 to 25 glossy
25 bis 30 halbglänzend25 to 30 semi-gloss
30 bis 60 glänzend30 to 60 glossy
60 bis 75 halbglänzend60 to 75 semi-gloss
über 75 mattover 75 matte
Es ist festzuhalten, daß dieser Niederschlag nicht so glänzend ist wie der entsprechende Niederschlag im Beispiel 1 und daß die obere begrenzte Stromdichte niedriger ist. Dies ist allgemein der Fall für Natriumformulierungen im Vergleich mit Kaliumformulierungen. Zu der obigen Lösung werden 0,005 g/l Dithioammelid mit den folgenden Ergebnissen gegeben:It should be noted that this precipitate is not as shiny as the corresponding precipitate in Example 1 and that the upper limited current density is lower. This is generally the case for Sodium formulations versus potassium formulations. Become the above solution 0.005 g / L dithioammelide given with the following results:
A/0,09 m2 A / 0.09 m 2
0 bis 50 glänzenü0 to 50 shine
50 bis 80 halbglänzend50 to 80 semi-gloss
über 80 mattover 80 matt
Wenn die Dithioammelidmenge auf 0,05 g/l erhöht wird, wird ein sehr glanzloses Stromdichteband bei 40 bis 70 A/0,09 m2 erhalten.When the amount of dithioammelide is increased to 0.05 g / l, a very lackluster current density band at 40 to 70 A / 0.09 m 2 is obtained.
Zu der im Beispiel 1 verwendeten Grundlösung werden 0,002 g/l l,2-Selenodiazol-3-aminobenzol derThe basic solution used in Example 1 is 0.002 g / l of l, 2-selenodiazole-3-aminobenzene
Formelformula
NHNH
4. 1,2-Selenodiazol-4,6-dimethylbenzol CH3 4. 1,2-Selenodiazole-4,6-dimethylbenzene CH 3
mit den folgenden Ergebnissen gegeben: A/0,09 m2 given with the following results: A / 0.09 m 2
0 bis 100 glänzend0 to 100 glossy
100 bis 140 glanzlos/halbglänzend100 to 140 dull / semi-glossy
über 140 mattover 140 matt
Wenn die Menge der Selenverbindung auf 0,01 g/l erhöht wird, verliert die glänzende Fläche etwas an Glanz, obwohl sie noch als glänzend zu bezeichnen ist, und die obere begrenzende Stromdichte wird auf etwa 150 A/0,09 m2 erhöht.If the amount of the selenium compound is increased to 0.01 g / l, the glossy surface loses some of its gloss, although it can still be called glossy, and the upper limiting current density is increased to about 150 A / 0.09 m 2 .
20 Beispiel 6 20 Example 6
Es wird wie im Beispiel 5 verfahren, wobei jedoch 0,002 g/l 2,3-Selenodiazolpyridin mit der FormelThe procedure is as in Example 5, except that 0.002 g / l 2,3-selenodiazole pyridine with the formula
5. 2,3-Selenodiazolphenol OH5. 2,3-selenodiazole phenol OH
6. 1 ^-Selenodiazol-S-chlorbenzol6. 1 ^ -Selenodiazole-S-chlorobenzene
ei Wn.ei Wn.
SeSe
7. 1 ^-Selenodiazol-S-nitrobenzol7. 1 ^ -Selenodiazole-S-nitrobenzene
NO-NO-
verwendet werden. Es werden die nachfolgenden Ergebnisse erhalten:be used. The following results are obtained:
A/0,09 m2 A / 0.09 m 2
0 bis 5 halbglänzend0 to 5 semi-gloss
5 bis 100 glänzend5 to 100 glossy
100 bis 120 halbglänzend100 to 120 semi-gloss
über 120 mattover 120 matt
Durch Zugabe von mehr 2,3-Selenodiazolpyridin oder durch eine kleine Konzentration (0,002 bis 0,01 g/l) Dithioammelid wird auch im Bereich von 0 bis 5 ein glänzendes Aussehen erreicht.By adding more 2,3-selenodiazole pyridine or by adding a small concentration (0.002 to 0.01 g / l) dithioammelide a glossy appearance is achieved even in the range from 0 to 5.
Zu anderen typischen erfindungsgemäßen Verbindungen gehören:Other typical compounds of the invention include:
2,3-Selenodiazol-5-aminopyridin2,3-selenodiazole-5-aminopyridine
NH2YVn^ SeNH 2 YVn ^ Se
2-Methyl-4,5-selenodiazolpyridin2-methyl-4,5-selenodiazole pyridine
N=SeN = Se
1. 1 ^-Selenodiazol^-carboxybenzol1. 1 ^ -Selenodiazol ^ -carboxybenzene
4545
COOHCOOH
2. 1 ^-Selenodiazol^o-dibrombenzol Br2.1 ^ -Selenodiazol ^ o-dibromobenzene Br
10. 3,4-Selenodiazolpyridin10. 3,4-Selenodiazole pyridine
N = SeN = Se
5555
6060
11. 3,4-Selenodiazol-6-brompyridazin11. 3,4-Selenodiazole-6-bromopyridazine
•N\ N• N \ N
3. l,2-Selenodiazol-4-äthylbenzol3. 1,2-selenodiazole-4-ethylbenzene
C2H5 C 2 H 5
12. 4,5-Selenodiazol-3-aminopyridazin12. 4,5-Selenodiazole-3-aminopyridazine
NH2 NH 2
Se = NSe = N
13. 4,5-Selenodiazol-2-methylpyrimidin13. 4,5-Selenodiazole-2-methylpyrimidine
14. 5,6-Selenodiazolpyrimidin14. 5,6-selenodiazole pyrimidine
/Ns/ Ns
15. 2,3-Selendiazol-5-aminopyrazin15. 2,3-Selendiazole-5-aminopyrazine
NH9 NH 9
16. 2,3-Selenodiazol-6-brompyrazin16. 2,3-Selenodiazole-6-bromopyrazine
/Ns/ Ns
17. 1 ^-Selenodiazol-S-aminonaphthalin17. 1 ^ -Selenodiazole-S-aminonaphthalene
N=SeN = Se
NH2 18. 2,3-Selenodiazol-l-benzazinNH 2 18. 2,3-selenodiazole-1-benzazine
19. 2,3-Selenodiazolthiophen19. 2,3-Selenodiazolthiophene
20. 3,4-Selenodiazolpyrrol20. 3,4-selenodiazole pyrrole
/Nx / N x
N NN N
21. Di-(3,4-selenodiazolbenzol)-äther21. Di (3,4-selenodiazolbenzene) ether
Se = N N = SeSe = N N = Se
22. 3,4,3',4'-Di-(selenodiazol)-diphenyl22. 3,4,3 ', 4'-di (selenodiazole) diphenyl
N = SeN = Se
Se = NSe = N
Aus den vorstehenden Beispielen geht hervor, daß die Zugabe einer kleinen Menge Dithioammelid den Glanz in den extrem niedrigen Stromdichtebereichen verbessert. Die Verwendung von Dithioammelid und den Äquivalenten davon in cyanidischen Kupferbädern ist in der USA.-Patentschrift 2 862 861 im einzelnen beschrieben.From the preceding examples it can be seen that the addition of a small amount of dithioammelide Gloss in the extremely low current density areas improved. The use of dithioammelide and the equivalents thereof in cyanide copper baths is disclosed in U.S. Patent 2,862,861 im individually described.
Typische dort erwähnte Beispiele sind 2,4,6-Trimercaptotriazin, Dithioammelid, Thioammelin, 4,6 - Diamino - 2 - mercaptopyrimidin, 4,6 - Diamino-2 - methylmercaptopyrimidin, 2,4 - Dimercaptopyrimidin, 4-Amino- 6- hydroxy - 2 - mercaptopyrimidin, 6 - Amino - 4 - hydroxy - 2 - methylmercaptopyrimidin, 4 - Hydroxy - 2 - mercapto - 6 - methylpyrimidin und 2-Mercaptopyrimidin. Alle diese Verbindungen sind in Verbindung mit dem erfindungsgemäß verwendeten Glanzmittel zur Verbesserung des Glanzes des galvanischen Kupferniederschlages in Bereichen extrem niedriger Stromdichte brauchbar. Jedoch muß dafür gesorgt werden, daß die Konzentration dieser heterocyclischen Verbindungen unter 0,05 g/l gehalten wird, wenn ein glanzloser galvanischer Niederschlag in den mittleren Stromdichtebereichen vermieden werden soll. Wenn jedoch die gesamte Galvanisierung in dem niedrigen Stromdichtebereich durchgeführt wird, können bis zu 10 g/l dieser Verbindungen verwendet werden, um einen vollglänzenden galvanischen Niederschlag in den Bereichen extrem niedriger Stromdichte zu bewirken. Vorzugsweise wird jedoch die Konzentration des Dithioammelids zwischen 0,001 und 0,05 g/l gehalten.Typical examples mentioned there are 2,4,6-trimercaptotriazine, dithioammelide, thioammelin, 4,6 - diamino - 2 - mercaptopyrimidine, 4,6 - diamino-2 - methylmercaptopyrimidine, 2,4 - dimercaptopyrimidine, 4-amino-6-hydroxy-2-mercaptopyrimidine, 6-amino-4-hydroxy-2-methyl-mercaptopyrimidine, 4 - hydroxy - 2 - mercapto - 6 - methylpyrimidine and 2-mercaptopyrimidine. All of these connections are in connection with the brightener used according to the invention to improve the gloss of galvanic copper deposition can be used in areas of extremely low current density. However, must it must be ensured that the concentration of these heterocyclic compounds is kept below 0.05 g / l is avoided if a dull galvanic deposit in the middle current density ranges is avoided shall be. However, if all of the electroplating is in the low current density range is carried out, up to 10 g / l of these compounds can be used to create a full gloss to cause galvanic precipitation in the areas of extremely low current density. Preferably however, the concentration of the dithioammelide is kept between 0.001 and 0.05 g / l.
Mit den erfindungsgemäßen glanzerzeugenden Mitteln kann ein breiter Kupfercyanidkonzentrationsbereich verwendet werden, und die Kupfercyanidkonzentration kann im Bereich von etwa 45 bis etwa 120 g/l liegen. Wenn keine Bewegung angewendet wird, werden die besten Ergebnisse erhalten, wenn die Konzentration etwa 75 bis etwa 120 g/l beträgt. Wenn die Konzentration unter etwa 75 g/l abnimmt, so ist festgestellt worden, daß der Glanz ohne Bewegung nachteilig beeinflußt wird. Im allgemeinen beeinflußt eine Erhöhung der Kupfercyanidkonzentration über etwa 120 g/l den Glanz des in nicht bewegten Lösungen erhaltenen Niederschlages nicht merklich. Wenn andererseits die Galvanisierlösung bewegt wird, so ist festgestellt worden, daß die bevorzugte Kupfercyanidkonzentration für die Erreichung optimaler Ergebnisse beträchtlich zu vermindern ist. Wenn starke Bewegung angewendet wird, ist eine Kupfercyanidkonzentration, die im allgemeinen imA broad copper cyanide concentration range can be achieved with the gloss-producing agents according to the invention can be used and the copper cyanide concentration can range from about 45 to about 120 g / l. When no movement is applied, the best results are obtained when the concentration is about 75 to about 120 g / l. If the concentration decreases below about 75 g / l, it has been found that gloss is adversely affected without agitation. In general an increase in the copper cyanide concentration above about 120 g / l does not affect the gloss of the in agitated solutions not noticeably precipitate obtained. On the other hand, when the plating solution is moved, it has been found that the preferred concentration of copper cyanide for achieving is to be reduced considerably for optimal results. When strong movement is used, there is one Copper cyanide concentration, which is generally in
109 545/350109 545/350
Bereich von etwa 55 bis etwa 85 g/l liegt, für am besten befunden worden. Wenn die Lösung gerührt wird, wird deshalb festgestellt, daß der den erfindungsgemäßen Verbindungen zuzuschreibende Glanz beeinträchtigt wird, wenn nicht die Kupfercyanidkonzentration eingestellt wird, um den Bewegungsgrad zu kompensieren, oder umgekehrt.Range of about 55 to about 85 g / L has been found to be best. When the solution is stirred is, therefore, it is found that the gloss attributable to the compounds of the present invention deteriorates becomes, unless the copper cyanide concentration is adjusted to increase the degree of agitation compensate, or vice versa.
Es ist festgestellt worden, daß im allgemeinen größere Mengen an freiem Cyanid vorliegen müssen, wenn die Lösung bewegt bzw. gerührt wird, im Vergleich damit, wenn die Lösung nicht bewegt wird. Wenn beispielsweise die Lösung nicht bewegt wird, so ist festgestellt worden, daß dann, wenn die Konzentration des freien Cyanids unter etwa 4,0 g freies Kaliumcyanid pro Liter abfällt, sich ein glanzloser Niederschlag ergibt. Eine ähnliche Glanzlosigkeit wird oberhalb einer Konzentration an freiem Cyanid von etwa 30 g/l festgestellt. Die besten Ergebnisse in nicht bewegten Lösungen werden erhalten, wenn die Konzentration an freiem Cyanid im Bereich von etwa 10 bis etwa 20 g/l liegt. Wenn andererseits, wie oben beschrieben, eine starke Bewegung angewendet wird, so ist gefunden worden, daß die besten Ergebnisse erhalten werden, wenn die Konzentration an freiem Cyanid im allgemeinen im Bereich von etwa 14 bis etwa 25 g/l liegt. Wenn die Konzentration an freiem Cyanid etwa 25 g/l überschreitet, nimmt die Kathodenwirksamkeit merklich ab. Auf Grund der Notwendigkeit des Vorliegens von »freiem Cyanid« ist ersichtlich, daß die begrenzende maximale Menge an Kaliumcyanid etwa 171 g/l beträgt, wenn die Kupfercyanidkonzentration etwa 100 g/l ausmacht. Die 171 g/l Kaliumcyanid sind die Summe des mit dem Kupfercyanid assoziierten Kaliumcyanids und des freien Cyanids.It has been found that generally larger amounts of free cyanide must be present when the solution is agitated compared with when the solution is not agitated. For example, if the solution is not agitated, it has been determined that if the concentration of free cyanide falls below about 4.0 g of free potassium cyanide per liter, a lackluster one Precipitation results. A similar lack of gloss appears above a concentration of free cyanide of about 30 g / l was found. The best results in stationary solutions are obtained when the The concentration of free cyanide is in the range from about 10 to about 20 g / l. If on the other hand, as above described above, when a strong movement is applied, it has been found to give the best results can be obtained when the concentration of free cyanide is generally in the range of about 14 to is about 25 g / l. When the concentration of free cyanide exceeds about 25 g / l, the cathode efficiency decreases noticeably off. Because of the need for "free cyanide" to be present, it can be seen that the limiting maximum amount of potassium cyanide is around 171 g / l when the copper cyanide concentration is around 100 g / l. The 171 g / l potassium cyanide are the sum of the potassium cyanide associated with the copper cyanide and of free cyanide.
Im allgemeinen kann in der Lösung ein weiterer pH-Bereich toleriert werden, wobei optimale Ergebnisse in dem pH-Bereich zwischen etwa 11,5 und 13,5, wenn keine Bewegung vorliegt, und in einem pH-Bereich zwischen etwa 12,5 und 13,5 bei heftiger Bewegung erhalten werden. Gute Ergebnisse können jedoch in jedem Fall bei pH-Werten im Bereich von etwa 9 bis 14 erhalten werden.In general, a wider pH range can be tolerated in the solution with optimal results in the pH range between about 11.5 and 13.5, when there is no agitation, and in a pH range between about 12.5 and 13.5 with vigorous agitation can be obtained. However, good results can in any case at pH values in the range of about 9-14 can be obtained.
Zur Pufferung der Lösung gegen pH-Änderungen und als Komplexierungsmittel für zweiwertige Kupferionen und Verunreinigungsionen ist Kaliumeitrat in Mengen für geeignet befunden worden, die im allgemeinen im Bereich von etwa 35 bis etwa 75 g/l liegen. Beste Ergebnisse sind erhalten worden, wenn das Kaliumeitrat in Mengen im Bereich von etwa 45 bis etwa 65 g/l verwendet wird. Andere Puffermittel, wie Rochelle-Salze, Äthylendiamintetraessigsäure u. dgl., können ebenfalls verwendet werden, und die Rochelle-Salze können im allgemeinen in Mengen im Bereich von etwa 5 bis etwa 55 g/l verwendet werden. Gewöhnlich sind die Rochelle-Salze in den bewegten Lösungen für wirksamer als in den nicht bewegten Lösungen befunden worden.For buffering the solution against pH changes and as a complexing agent for divalent copper ions and impurity ions, potassium citrate has been found useful in amounts that are generally range from about 35 to about 75 g / l. Best results have been obtained when the potassium citrate is used in amounts ranging from about 45 to about 65 grams per liter. Other buffering agents, such as Rochelle salts, ethylenediaminetetraacetic acid and the like can also be used, and the Rochelle salts can generally be used in amounts ranging from about 5 to about 55 grams per liter will. Usually the Rochelle salts are more effective in the agitated solutions than in the not moving solutions have been found.
Das Natrium- oder Kaliumcarbonat kann von 0 bis 160 g/l variieren, wobei jedoch 30 g/l bevorzugt sind.The sodium or potassium carbonate can vary from 0 to 160 g / l, but 30 g / l is preferred are.
Hinsichtlich der Temperatur der Galvanisierlösung während des Galvanisierverfahrens können in nicht bewegten Lösungen optimale Ergebnisse über einen etwas weiteren Temperaturbereich erhalten werden als bei Anwendung von starker Bewegung. Beispielsweise können ohne Bewegung der Lösung Temperaturen im Bereich von etwa 60 bis etwa 82° C verwendet werden, während vorzugsweise eine Temperatur von etwa 66 bis etwa 710C angewendet wird, wenn die Lösung stark bewegt wird. Wiederum ist ersichtlich, daß die vorstehend angegebenen Bereiche bezüglich einer bewegten und einer nicht bewegten Lösung die Erfindung hauptsächlich veranschaulichen und daß die Arbeitsbedingungen bezüglich ihres Optimums variieren. Zwischen dem veranschaulichten extremen Fall der Bewegung und dem anderen Extrem, wo relativ keine Bewegung vorliegt, können Lösungstemperaturen von etwa 60 bis etwa 85° C angewendet werden. Temperaturen von nur 54° C sind zwar erfolgreich angewendet worden, sie werden jedoch nicht sehr empfohlen, da die Neigung zur Verminderung des Glanzes des erhaltenen galvanischen Überzugs besteht, wenn die Temperatur der Galvanisierlösung unter etwa 6O0C fällt, für den Fall, daß keine Bewegung angewendet wird. Wenn andererseits Temperaturen über etwa 71 ° C ohne Bewegung angewendet werden, so sollen etwas höhere Stromdichten verwendet werden. Der Stromdichtebereich für die Glanzgalvanisierung neigt etwas zur Erhöhung, wenn höhere Temperaturen angewendet werden. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß Temperaturen von etwa 85° C erfolgreich unter Verwendung der erfindungsgemäßen glanzerzeugenden Mittel angewendet worden sind.With regard to the temperature of the electroplating solution during the electroplating process, optimal results can be obtained in non-moving solutions over a somewhat wider temperature range than when using strong movement. For example, can without agitation of the solution temperatures in the range of about 60 to about 82 ° C, while preferably a temperature is employed from about 66 to about 71 0 C when the solution is greatly moved. Again it can be seen that the ranges given above with respect to a moving and a non-moving solution mainly illustrate the invention and that the working conditions vary with regard to their optimum. Between the illustrated extreme case of agitation and the other extreme where there is relatively no agitation, solution temperatures of about 60 to about 85 ° C can be employed. Temperatures as low as 54 ° C have been indeed used successfully, but they are not highly recommended as the tendency to reduce the gloss of the resulting galvanized coating is, when the temperature of the plating solution drops below about 6O 0 C, for the case that no Movement is applied. On the other hand, if temperatures above about 71 ° C are used without agitation, somewhat higher current densities should be used. The current density range for bright electroplating tends to increase somewhat as higher temperatures are used. It should be noted, however, that temperatures of about 85 ° C. have been successfully applied using the gloss-producing agents of the invention.
Allgemein können erfindungsgemäß Stromdichten bis zu etwa 150 A/0,09 m2 Kathodenoberfläche angewendet werden. Unterbrochener Strom scheint einen weiteren und etwas höheren Bereich an Stromdichten zu erlauben und ist gewöhnlich bevorzugt, da er die Eliminierung der Polarisation unterstützt und außerdem Filmniederschläge auf der Anode minimal hält.In general, current densities of up to about 150 A / 0.09 m 2 cathode surface can be used according to the invention. Interrupted current appears to allow a wider and slightly higher range of current densities and is usually preferred because it helps eliminate polarization and also minimizes film build-up on the anode.
Geeignete Zyklen für die Anwendung eines unterbrochenen Stromes können bis zu etwa 90 Sekunden »eingeschaltet« und für etwa 5 bis etwa 50% der »eingeschalteten« Zeitspanne »abgeschaltet« sein. Ein geeigneter Zyklus ist 7 Sekunden angeschaltet und 2 Sekunden abgeschaltet. Periodischer Gegenstrom kann ebenfalls angewendet werden, hat jedoch in den meisten Fällen keine vorteilhafte Wirkung. Mit einem kontinuierlichen Strom sind optimale Ergebnisse in Form von maximalem Glanz in nicht bewegten Lösungen erhalten worden, wenn die Stromdichte im Bereich von etwa 10 bis etwa 35 A/0,09 m2 Kathodenoberfläche liegt. Bei Anwendung von starker Bewegung und bei einem kontinuierlichen Strom ist gefunden worden, daß ein bevorzugter Bereich von Stromdichten von etwa 5 bis 50 A/0,09 m2 am besten ist, während bei einem unterbrochenen Strom der Bereich ausgeweitet ist und auf etwa 5 bis 60 A/ 0,09 m2 erhöht werden kann.Suitable cycles for the application of an interrupted current can be "switched on" for up to about 90 seconds and "switched off" for about 5 to about 50% of the "switched on" period of time. A suitable cycle is on for 7 seconds and off for 2 seconds. Periodic countercurrent can also be used, but in most cases will not have a beneficial effect. With a continuous current, optimal results in the form of maximum gloss in stationary solutions have been obtained when the current density is in the range from about 10 to about 35 A / 0.09 m 2 cathode surface. Using high agitation and continuous current, it has been found that a preferred range of current densities of about 5 to 50 amps / 0.09 m 2 is best, while with interrupted current the range is widened to about 5 to 60 A / 0.09 m 2 can be increased.
VergleichsbeispielComparative example
Die Wirkung der erfindungsgemäßen Verbindungen l,2-Selenodiazol-3-aminobenzol (Verbindung 1, Beispiel 5), 2,3-Selenodiazolpyridin (Verbindung 2, Beispiel 6) und 1,2-Selenodiazolbenzol (Verbindung 3, Beispiel 2) als Glanzbildner in cyanidischen Glanzkupferbädern wurde mit der Wirkung der zum Stande der Technik gehörenden Verbindungen 2-Methylbenzselenozol The effect of the compounds according to the invention 1,2-selenodiazole-3-aminobenzene (compound 1, example 5), 2,3-selenodiazole pyridine (compound 2, example 6) and 1,2-selenodiazole benzene (compound 3, Example 2) as brightener in cyanidic bright copper baths was achieved with the effect of 2-Methylbenzselenozol compounds belonging to the art
C-CH3 C-CH 3
(Verbindung 4), Benzoselenazol(Compound 4), benzoselenazole
(Verbindung 5; USA.-Patentschrift 2 770 587), Selenoharnstoff (Compound 5; U.S. Patent 2,770,587), selenourea
SeSe
H2N — C — NH2
(Verbindung 6) und SelenophenolH 2 N - C - NH 2
(Compound 6) and selenophenol
SeHSee
(Verbindung 7) verglichen.(Compound 7) compared.
Alle Versuche wurden unter folgenden Bedingungen durchgeführt: Als Standardbad diente ein Kupfercyanid-Galvanisierungsbad mit einem pH-Wert von 13. Die Bäder befanden sich bei den Versuchen in einer 500 ecm fassenden Kunststoffzelle nach Hull. Als Substrate dienten normale geschwabbelte HuIlzellenplatten aus Messing (6,35 χ 10,2cm; »272 x 4«). Das Galvanisierungsbad wurde gerührt, und die Versuche wurden bei einer Stromstärke von 3 Ampere 5 Minuten lang und bei einer Badtemperatur von 65,6 bis 68,3° C ausgeführt.All tests were carried out under the following conditions: A copper cyanide galvanizing bath with a pH value of 13 was used as the standard bath. In the tests, the baths were in a 500 ecm plastic cell according to Hull. Normal, buffed shell cell plates made of brass (6.35 10.2 cm; "27 2 x 4") were used as substrates. The electroplating bath was stirred and the experiments were carried out at a current of 3 amps for 5 minutes and at a bath temperature of 65.6 to 68.3 ° C.
Ohne Glanzmittelzusatz war bei jedem Versuch der Niederschlag aus der Stammlösung ungleichmäßig und glanzlos.Without the addition of a brightener, the precipitate from the stock solution was uneven in every attempt and lackluster.
Wenn 0,005 g/l der Verbindung 1 der Stammlösung zugesetzt wurden, ergab sich bei einer Stromdichte zwischen 0,54 und 13,45 Ampere/dm2 (5 und 125 asf) ein glänzender oder sehr glänzender Niederschlag. Wenn die Glanzmittelmenge auf 0,01 g/l erhöht wurde, bildete sich zwischen 0,86 und 12,9 Ampere/dm2 ein sehr glänzender Niederschlag.When 0.005 g / l of Compound 1 was added to the stock solution, a shiny or very shiny precipitate resulted at a current density between 0.54 and 13.45 amps / dm 2 (5 and 125 asf). When the amount of brightener was increased to 0.01 g / l, a very glossy precipitate formed between 0.86 and 12.9 amps / dm 2.
Der Zusatz von 0,005 g/l der Verbindung 2 rief im gesamten Bereich von 0 bis 14,0 Ampere/dm2 einen glänzenden Niederschlag hervor, während eine Zugabe von 0,01 g/l derselben Verbindung einen sehr glänzenden Niederschlag im Bereich von 0,54 bis 12,9 Ampere/ dm2 ergab.The addition of 0.005 g / l of compound 2 produced a glossy precipitate in the entire range from 0 to 14.0 amps / dm 2 , while an addition of 0.01 g / l of the same compound produced a very glossy precipitate in the range of 0, 54 to 12.9 amps / dm 2 resulted.
Ein Zusatz von 0,005 g/l der Verbindung 3 ergab im Bereich von 0,323 bis 13,45 Ampere/dm2 einen glänzenden Überzug, der jedoch von einem leichten Schleier bedeckt war. Wurde die Konzentration auf 0,01 g/l erhöht, so ergab sich im Bereich von 0,86 bis 13,45 Ampere/dm2 ein glänzender galvanischer Niederschlag, der ebenfalls einen leichten Schleier aufwies.An addition of 0.005 g / l of compound 3 gave a glossy coating in the range from 0.323 to 13.45 amperes / dm 2 , which, however, was covered by a slight haze. If the concentration was increased to 0.01 g / l, then in the range from 0.86 to 13.45 amperes / dm 2 there was a shiny galvanic deposit, which also had a slight haze.
Nun wurden die Monoazole, nämlich die Verbindungen 4 und 5, die zum Stande der Technik gehören, untersucht.Now the monoazoles, namely the compounds 4 and 5, which belong to the state of the art, examined.
Bei Verwendung von 0,005 g/l der Verbindung 4 als Glanzmittel in dem Standardglanzkupferbad ergab
sich ein nicht gleichmäßiger, halbglänzender Überzug im Bereich von 0 bis 10,8 Ampere/dm2. Wurde die
Glanzmittelmenge auf 0,01 g/l erhöht, so ergab sich im Bereich von etwa 0,54 bis 8,07 Ampere/dm2 ein
halbglänzender überzug und ein ungleichmäßiger, halbglänzender überzug im Bereich von 8,07 bis
11,8 Ampere/dm2. Nachfolgende Versuche bei Konzentrationen
von 0,05, 0,1 und 0,25 g/l zeitigten dieselben Ergebnisse wie die Konzentration 0,01 g/l.
Somit war selbst bei verhältnismäßig hohen Konzentrationen das Glanzmittel nicht so wirksam wie die
erfindungsgemäßen Verbindungen 1 bis 3.
Bei Verwendung der Verbindung 5 wurde in einer Konzentration von 0,005 g/l ein ungleichmäßiger,
glanzloser Niederschlag erhalten. Bei der Konzentration 0,01 g/l ergab sich ein matter, halbglänzender
überzug im Bereich von 0 bis 3,23 Ampere/dm2 undWhen 0.005 g / l of compound 4 was used as brightening agent in the standard bright copper bath, a non-uniform, semi-glossy coating in the range from 0 to 10.8 amps / dm 2 resulted. If the amount of brightener was increased to 0.01 g / l, the result was a semi-glossy coating in the range from about 0.54 to 8.07 amperes / dm 2 and a non-uniform, semi-glossy coating in the range from 8.07 to 11.8 amperes / dm 2 . Subsequent tests at concentrations of 0.05, 0.1 and 0.25 g / l gave the same results as the concentration 0.01 g / l. Thus, even at relatively high concentrations, the brightener was not as effective as compounds 1 to 3 according to the invention.
When compound 5 was used, a non-uniform, lusterless precipitate was obtained at a concentration of 0.005 g / l. At a concentration of 0.01 g / l, a matt, semi-glossy coating in the range from 0 to 3.23 amperes / dm 2 and
ίο ein glänzender überzug im Bereich von 3,23 bis 9,15 Ampere/dm2. Mit Erhöhung der Konzentration auf 0,03 und 0,05 g/l erhielt man wirklich glänzende überzüge zwischen 1,29 und 9,15 Ampere/dm2 bzw. 0,646 und 9,15 Ampere/dm2. Das heißt also, daß zwar glänzende überzüge erhalten werden konnten, daß aber dazu allgemein höhere Konzentrationen an Glanzmitteln erforderlich waren.ίο a glossy coating in the range of 3.23 to 9.15 amps / dm 2 . When the concentration was increased to 0.03 and 0.05 g / l, really glossy coatings between 1.29 and 9.15 amperes / dm 2 or 0.646 and 9.15 amperes / dm 2 were obtained . This means that although glossy coatings could be obtained, this generally required higher concentrations of glossing agents.
Die Verbindung 6 führte selbst bei niedrigen Konzentrationen von 0,005 g/l zu sehr guten Ergebnissen.Compound 6 gave very good results even at low concentrations of 0.005 g / l.
So wurde ein wirklich glänzender überzug im Bereich von 0,969 bis 12,9 Ampere/dm2 erhalten. Diese Verbindung zersetzte sich aber sehr rasch in dem Galvanisierungsbad und war also für den beabsichtigten Zweck ungeeignet.A really glossy coating in the range from 0.969 to 12.9 amps / dm 2 was thus obtained. However, this compound decomposed very quickly in the electroplating bath and was therefore unsuitable for the intended purpose.
Die Verbindung 7 ergab bei Konzentrationen zwischen 0,005 g/l und 0,02 g/l ungleichmäßige, glanzlose Niederschläge; sie war also bei diesen niedrigen Konzentrationen unbefriedigend. Jedoch ließ sich mit ihr ein wirklich glänzender überzug im Bereich von 1,29 bis 4,84 Ampere/dm2 bei einer Konzentration von 0,04 g/l erzielen. Diese Konzentration liegt aber beträchtlich oberhalb der Konzentrationen, die bei den erfindungsgemäßen Verbindungen 1 bis 3 erforderlich sind, außerdem ist der anwendbare Stromdichtebereich relativ klein.Compound 7 gave uneven, lackluster precipitates at concentrations between 0.005 g / l and 0.02 g / l; so it was unsatisfactory at these low concentrations. However, a really glossy coating in the range of 1.29 to 4.84 amps / dm 2 at a concentration of 0.04 g / l could be achieved with it. However, this concentration is considerably above the concentrations required for compounds 1 to 3 according to the invention, and the applicable current density range is also relatively small.
Es ergibt sich also, daß die erfindungsgemäßen Diazole (Verbindungen 1 bis 3) bei niedrigeren Glanzmittelkonzentrationen deutlich bessere Ergebnisse erzielen lassen als die übrigen geprüften, zum Stand der Technik gehörenden Selenverbindungen, die alle verschiedene Nachteile aufwiesen.It thus follows that the diazoles according to the invention (compounds 1 to 3) at lower concentrations of gloss agent can achieve significantly better results than the rest of the tested, at the status of Technology belonging to selenium compounds, all of which had various disadvantages.
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