DE2104873A1 - Process for galvanic copper deposition - Google Patents

Process for galvanic copper deposition

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DE2104873A1
DE2104873A1 DE19712104873 DE2104873A DE2104873A1 DE 2104873 A1 DE2104873 A1 DE 2104873A1 DE 19712104873 DE19712104873 DE 19712104873 DE 2104873 A DE2104873 A DE 2104873A DE 2104873 A1 DE2104873 A1 DE 2104873A1
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John Kenneth Huntington N.Y.; Romolo John Biagio West Roxbury; Levy Charles Newton; Mass.; Shaw (V.St.A.)
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/38Electroplating: Baths therefor from solutions of copper

Description

Zur Zeit schenken Metallveredlungsbetriebe der Behandlung ihrer Abfallösungen besondere Beachtung. Die meisten Galvaniseure verwenden Kupfercyanidbäder, bei denen die Bereit stellung und der Abbau des Cyan!ds infolge der außerordent lieh giftigen Natur desselben besonders strenge und kostspielige Behandlungsverfahren nach sich ziehen.Metal finishing companies are currently paying particular attention to the treatment of their waste solutions. Most depositors use copper cyanide baths in which the provision and the degradation of cyanide as a result of the extraordinarily lent toxic nature of the same entail particularly strict and costly treatment procedures.

Wenn ferner Kupfer auf ein elektronegativeres Metall, wie z.B. Stahl oder Zink, galvanisch aufgebracht wird, dann hat das Kupfer die Tendenz, sich anfänglich dadurch abzuscheiden, daß es einen Teil des Metalls an seiner Oberfläche verdrängt. Die auf diese Weise erzielte galvanische Ablagerung ist fast immer locker und nicht haftend und verhindert die anschließende galvanische Ablagerung eines guten Kupferüberzugs. Dies macht das Aufbringen einer anfänglichen, dünnen galvanischen Vorbeschichtung (" strike-coating ") aus Kupfer aus einem gesonderten Kupferbad mit einer sehr niedrigen Kupferionen -Furthermore, when copper is applied to a more electronegative metal such as e.g. steel or zinc, is electroplated, then the copper has the tendency to initially deposit, that it displaces part of the metal on its surface. The electrodeposition achieved in this way is almost always loose and non-sticking and prevents the subsequent galvanic deposition of a good copper coating. this makes the application of an initial, thin strike-coating of copper from a separate one Copper bath with a very low copper ion -

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konzentration erforderlich. Die galvanische Kupferablagerung wird dann durch ein normales galvanisches Bad mit wesentlich höheren Kupferionenkonzentrationen bewirkt.concentration required. The electroplated copper deposition is then substantially removed by a normal electroplating bath causes higher copper ion concentrations.

Obgleich Kupferbäaer mit Gyanid als Hauptkomplexbildner für das Kupferion zu den besten galvanischen Vorbe Schichtungen sowie normalen Überzügen aus Kupfer führen, ist es wegen der Nachteile, die bei der Verwendung von Bädern auf Cyanidgrundlage auftreten, in hohem Grade erwünscht, die Verwendung von gleichermaßen wirksamen Bädern ohne Cyanid -Although Kupferbäaer with gyanide as the main complexing agent for the copper ion lead to the best galvanic precoatings as well as normal coatings of copper it is highly desirable because of the disadvantages associated with the use of cyanide-based baths Use of equally effective baths without cyanide -

gehalt zu entwickeln.to develop salary.

Die Kupfergalvanisierung ohne Cyanid ist nicht neu. Ansätze auf der Grundlage von Kupfersulfat und Kupferfluoborat werden bei der sauren Kupfergalvanisierung, und Pyrophosphatbäaer werden in der Industrie für alkalische Kupfergalvanisierungsverfahren verwendet. Diese ohne Gyanid ar beitenden Bäder weisen jedoch im Vergleich zu den cyanid haltigen Bädern nicht die gleiche Leistung auf. Lösungen aus Kupfersulfat und Schwefelsäure können nicht als Lösung für die dünne galvanische Vorbeschichtung von Stahl wegen der galvanischen Wirkung verwendet werden, die zu einer nichthaftenden galvanischen Ablagerung führt. Außerdem greifen diese sauren Lösungen bei Zink und Zinklegierungen die Zinkober fläche schnell an und verändern die Dimensionen des zu überziehenden Gegenstandes. Sowohl Fluoborat- als auch Pyro phosphatbäder erfordern bei Stahl- und Zinkgußstücken eine anfängliche dünne galvanische Vorbeschichtung mit Kupfer aus einem Cyanidbad, um aus beiden Bädern einen konsistenten, guten, normalen Kupferüberzug zu erhalten. Zwar kann man die Verwendung von Gyanid reduzieren, jedoch wurde sie nicht ausgeschaltet. Copper plating without cyanide is not new. Approaches based on copper sulfate and copper fluorate are used in acidic copper plating, and pyrophosphate baths are used in the alkaline copper plating industry used. However, these baths which do not use gyanide ar compared to the cyanide-containing baths Do not bathe the same performance. Solutions of copper sulfate and sulfuric acid cannot be used as a solution for The thin galvanic precoating of steel can be used because of the galvanic effect that results in a non-adhesive galvanic deposition leads. In addition, these acidic solutions attack the zinc surface of zinc and zinc alloys quickly and change the dimensions of the object to be coated. Both fluoborate and pyrophosphate baths require an initial thin galvanic precoating with copper for steel and zinc castings a cyanide bath to get a consistent, good, normal copper plating from both baths. You can Reduce the use of gyanide, but has not turned it off.

Bei bislang bekannten Verfahren zur galvanischen Kupferabscheidung auf einem Metallsubstrat wurde Zitronen-In previously known processes for galvanic copper deposition on a metal substrate, lemon

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säure oaer ein Salz derselben als Zusatz zu den Kupf er-Galvanisierungslösungen verwendet, um den zulässigen Bereich der Kathodenstromdichte zu erweitern, die Leitfähigkeit des Bades zu vergrößern, den Glanz der Kathodenablagerung zu steigern, die Toleranz des Bades im Hinblick auf Verunreinigungen zu erhöhen sowie die Anodenkorrosion zu unterstützen.acid or a salt thereof as an additive to the copper plating solutions used to expand the permissible range of cathode current density, the conductivity of the bath, to increase the gloss of the cathode deposit, the tolerance of the bath with respect to To increase impurities as well as to support the anode corrosion.

Zitronensäure und ihre Salze wurden zwar bisher oft als Zusätze verwendet, jedoch niemals zuvor kamen sie als Hauptkomplexbildner für Kupfer bei Galvanisi erungsbädern zur Anwendung.Citric acid and its salts have often been used as additives, but never before have they come as Main complexing agent for copper in electroplating baths.

Im Gegensatz zur bisherigen Technik wurde über raschenderweise gefunden, daß Kupfer auf einem Gegenstand galvanisch abgeschieden werden kann, der dadurch zur Kathode gemacht wurde, daß man ihn einer wässrigen Kupfer-II-salzlösung bei einem pH-Wert von etwa 0,4 bis 8,9 aus setzte, wobei die Lösung etwa 16 bis 64 g pro Liter Kupfer-II-ionen und etwa 48 bis 192 g pro Liter Zitronensäure enthielt, und eine Stromdichte von etwa 10,76 bis etwa 430 Ampere pro m (1-40 Amp./seuare foot) anwendet, um den gewünschten Überzug zu erhalten.In contrast to the previous technology, surprisingly found that copper can be electrodeposited on an object, which thereby becomes the cathode was made to be an aqueous copper (II) salt solution at a pH of about 0.4 to 8.9, the solution was about 16 to 64 g per liter of copper (II) ions and contained about 48 to 192 grams per liter of citric acid, and a current density of about 10.76 to about 430 Apply amps per m (1-40 amp./seuare foot) to the desired To obtain coating.

Wo der mit Kupfer zu überziehende Gegenstand aus einem Metall besteht, das stärker elektronegativ als Kupfer ist, wodurch faet immer nienthaftende galvanische Ablagerungen des Kupfers auf dem Gegenstand die Folge sind, wird zuerst eine dünne Vorbeschichtung mit Kupfer bei dem Gegenstand vorgenommen, bevor der normale Kupferüberzug galvanisch auf dem Gegenstand abgelagert wird, Wieder wurde überraschenderweise gefunden, daß die dünne galvanische Vorbeschichtung mit Kupfer bei dem Gegenstand dadurch vorge nommen werden kann, daß man diesen in eine wässrige Kupfer-Il-salzlösung bei einem pH-Wert von etwa 1 bis 12 gibt,Where the object to be coated with copper is made of a metal that is more electronegative than copper is, which means that there are always non-adherent galvanic deposits of the copper on the object, a thin pre-coating of copper is first applied to the object made before the normal copper plating galvanically is deposited on the object, again surprisingly it has been found that the thin electroplated precoat with copper in the object can be made by placing it in an aqueous copper-II-salt solution gives at a pH of about 1 to 12,

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wobei die lösung etwa 3 bis 16 g pro Liter Kupfer-II-ionen und etwa 20 bis 100 g pro Liter Zitronensäure enthält, und man eine Stromdichte von etwa 10,76 bis etwa 430 Am-the solution being about 3 to 16 g per liter of copper (II) ions and contains about 20 to 100 g per liter of citric acid, and a current density of about 10.76 to about 430 Am-

x 2x 2

pere pro m anwendet, um den gewünschten Streichüberzugpere pro m applies to the desired coating

zu erhalten.to obtain.

Zitronensäure kann also als Hauptkomplexbildner für Kupfer in Lösungen für die Vorbeschichtung und Plattierung verwendet werden, wobei man Ergebnisse erzielt, die mit den Ergebnissen bei Gyanid- und Säureplatt ie riaigs bädern vergleichvar sind, bei denen jedoch die bei deren Verwendung auftretenden Nachteile vermieden werden.Thus, citric acid can be used as the main complexing agent for copper in precoating and plating solutions with results that with the results for gyanide and acid plate ie riaigs baths are comparable, but in which the disadvantages associated with their use are avoided.

Ein Hauptvorteil des Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung besteht in der Ausschaltung von Gyanid- und Pyrophosphationen im Galvanisierungsbad und dem anschließend verwendeten Spülwasser. Die Beseitigung von Abfällen ist daher insofern verhältnismäßig leicht, als die Zitrate leicht biologisch zersetzbar sind.A major advantage of the method of the present invention is the elimination of gyanide and pyrophosphate ions in the electroplating bath and the rinsing water used afterwards. The elimination of waste is there therefore relatively easy in that the citrates are easily biodegradable.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Kupferablagerung gleichzeitig einen Glanz erhält, im Gegensatz zu ähnlichen Ablagerungen, die bei Verwendung von her kömmllchen unspezifischen Kupfer-Galvanisi erungslösungen erhalten werden.Another advantage is that the copper deposit is given a gloss at the same time, in contrast to similar deposits that are common when using unspecific copper electroplating solutions can be obtained.

Noch ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Beseitigung der Notwendigkeit, ein Cyanidbad für die galvanische Vo rbe schichtung zu verwenden. Bei anderen Kupfergalvanisieiungsbädern, wie beispielsweise Bäder auf der Basis von Fluoborat oder Pyrophosphat, ist eine Vorbeschichtung mit einem Cyanidbad erforderlich, bevor ein entsprechendes Anhaften des Kupferüberzugs erzielt werden kann. Dank der vorliegenden Erfindung ist es mög-Yet another advantage of the present invention is the elimination of the need for a cyanide bath To be used for galvanic pre-coating. at other copper plating baths such as Fluoborate or pyrophosphate-based baths, a precoating with a cyanide bath is required before a corresponding adhesion of the copper coating is achieved can be. Thanks to the present invention it is possible

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lieh, die Zitrat- und Kupfersalzmengen so einzustellen, daß sowohl das Vorbeschichten als auch das Galvanisieren durchgeführt werden können.lent to adjust the citrate and copper salt quantities so that both precoating and electroplating can be carried out.

Ferner ist bei Galvanisierungslösungen auf der Ba sis von Zitronensäure die Wirkung der Lagerung unwichtig im Hinblick auf den aus Kupfer bestehenden galvanischen Überzug, der bei Verwendung dieser Lösungen anschließend erhalten wird.It is also based on electroplating solutions of citric acid the effect of storage is unimportant with regard to the galvanic consisting of copper Coating that is subsequently obtained using these solutions.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können glänzende, anhaftende und dichte Kupferüberzüge auf einem Gegenstand dadurch galvanisch abgelagert werden, daß man den Gegen stand als Kathode in eine wässrige Kupfer-II-salzlösung bringt, in der Zitronensäure der Hauptkomplexbildner für das Kupfer in Lösung ist. Gewöhnlich ist die zur Durch führung der erfindungsgemäßen Verfahrensstufen vorgesehene Anode Kupfermetall.In accordance with the present invention, shiny, adherent and dense copper coatings can be applied to an object be electrodeposited by the fact that the object stood as a cathode in an aqueous copper (II) salt solution brings, in citric acid the main complexing agent for the copper is in solution. The process steps according to the invention are usually provided for carrying out the process steps according to the invention Anode copper metal.

Der zu galvanisierende Gegenstand kann aus einem beliebigen geeigneten Metall, wie beispielsweise Alu minium, Stahl, Zink, Messing oder anderen Metallen und ihren Legierungen bestehen. Besteht der Gegenstand aus einem Metall, das elektronegativer als Kupfer ist, so erhält man ohne Anwendung jeglicher Stromdichte Ablagerungen vom galvanischen Typ auf der Oberfläche des Gegenstandes. Ablagerungen, die durch Eintauchverfahren erhalten werden, haben gewöhnlich keine gute Qualität und haften nicht, so daß man einen Kupferüberzug von geringer Qualität erhält, wenn anschließend die Strombelastung erfolgt. Hierdurch ent steht die Notwendigkeit, den Gegenstand mit einem ersten Kupferüberzug zu versehen, der als dünne galvanische Vorschicht (" strike coating ") bekannt ist, und durch den einThe object to be electroplated can be made of any suitable metal, such as aluminum, Steel, zinc, brass or other metals and their alloys are made. If the item consists of a Metal, which is more electronegative than copper, results in galvanic deposits without the use of any current density Type on the surface of the object. Have deposits obtained by immersion processes usually not of good quality and will not adhere so that a poor quality copper plating will result if then the current load takes place. This creates the need for the object with a first To provide copper plating as a thin galvanic pre-layer ("strike coating") is known, and by the one

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erster anhaftender Überzug erhalten und die Bildung eines anerwünschten Überzugs vom galvanischen Typ verhindert wird. Es ist also notwendig, dort eine dünne galvanische Vorschicht aus Kupfer aufzubringen, wo der zu galvanisierende Gegenstand aus Stahl oder Zink besteht, die beide stärker elektronegativ sind als Kupfer; bei einem aus Messing bestehenden Gegenstand ist eine dünne galvanische Vorbe schichtung nicht erforderlicn. Überraschenderweise wurde jedoch gefunden, daß die Überzüge vom galvanischen Typ, bei denen Zitronensäure der Hauptkomplexbildner für das Kupfer in Lösung ist, besser haften als die normalerweise zur Verwendung kommenden Überzüge, bei denen andere Komplexbildner verwendet werden. Dieser Kupferüberzug entsteht wahrscheinlich durch galvanische Verdrängung durch das Kupfer und kann auch durch eine chemische Reduktion ent standen sein.obtain a first adherent coating and prevent the formation of a desirable galvanic type coating will. It is therefore necessary to apply a thin galvanic pre-layer of copper where the to be galvanized Item is made of steel or zinc, both of which are more electronegative than copper; with one made of brass a thin galvanic pre-coating is not necessary. Surprisingly it was found, however, that the galvanic-type coatings in which citric acid is the main complexing agent for the Copper in solution adheres better than the coatings normally used in which other complexing agents are used be used. This copper coating is probably caused by galvanic displacement by the Copper and can also be produced by chemical reduction.

Es können zwar beliebige wasserlösliche Kuofer-II- oder -I-salze bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, es wird jedoch vorgezogen, Kupfer-II-salze, insbesondere Kupfer-II-sulfat (z.B. CuSOi und CuSO4.5H2O) oder Kupfer-II-carbonat /"z.B. 2 CuCO3.Cu(OH)2 und CuCO^.Cu(OH)ο_7 zu verwenden, da sie leicht zugang lieh und preiswert sind.While any water-soluble Kuofer II or I salts can be used in the practice of the present invention, it is preferred to use copper (II) salts, especially copper (II) sulfate (e.g., CuSOi and CuSO 4 .5H 2 O ) or copper-II-carbonate / "eg 2 CuCO 3 .Cu (OH) 2 and CuCO ^ .Cu (OH) ο_7 to use, as they are easy to access and inexpensive.

Die Temperatur der Galvanisierungsbäder kann von Raumtemperatur bis zum Siedepunkt der Lösung schwanken; zweckmäßigerweise wird die Temperatur jedoch bei Raumtemperatur (etwa 20-300C) gehalten.The temperature of the electroplating baths can vary from room temperature to the boiling point of the solution; Conveniently, the temperature is kept (about 20-30 0 C) at room temperature.

Die optimale Stromdichte hängt von den anderen Elektrolysebedingungen und der Zusammensetzung des Bades ab. Stromdichten von etwa 10,76 bis etwa 430 Ampere pro m sind, wie gefunaen wurde, zufriedenstellend.The optimal current density depends on the other electrolysis conditions and the composition of the bath. Current densities from about 10.76 to about 430 amps per meter are found to be satisfactory.

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Menge und Qualität der erzielten Kupferüberzüge hängen stark von den relativen Konzentrationen der Kupferionen und Zitronensäure sowie von dem pH-Wert der G-alvanisierungslösung ab. Es wird vorgezogen, bei der Durch führung der Erfindung Zitronensäure zu verwenden, ob gleich die Verwendung von Zitraten hierdurch nicht ausge schlossen wird. Die bevorzugte Konzentration der Zitronensäure in normalen Kup f ergal vani si erungsbä dem beträgt etwa 48 bis 192 g pro Liter, am besten werden 160 bis 192 g pro liter verwendet. Bei den Bädern für die dünne galvanische Vorbeschicktung mit Kupfer wird eine Konzentration der Zitronensäure von etwa 20 bis 100 g pro Liter vorgezogen. The amount and quality of the copper coatings obtained depend to a large extent on the relative concentrations of the copper ions and citric acid as well as the pH of the galvanizing solution away. It is preferred to use citric acid in practicing the invention, whether the same this does not exclude the use of citrates. The preferred concentration of citric acid in normal copper plating baths this is about 48 to 192 g per liter, 160 to 192 g is best used per liter. In the baths for the thin galvanic pre-charging with copper, there is a concentration preferred to citric acid of about 20 to 100 g per liter.

Pur normale Galvanisi erungsbäuer wird eine Kupfer-Il-ionenkonzentration von etwa 16 bis 65 g pro Liter bevorzugt; eine Konzentration von 50 bis 64 g pro Liter wird am meisten bevorzugt. Für die Bäder für die dünne galvaniscne Vorbeschichtung wird eine Kupfer-II-ionenkonzentration von etwa 5 bis 16 g pro Liter vorgezogen. Besonders wird eine Kupfer-II-ionenKonzentration von etwa 12 big 16 g pro Liter vorgezogen, wenn Kupfer-II-carbonat ver wendet wird, und eine Konzentration von etwa 3 bis 5 g pro Liter, wenn Kup'fer-II-sulfat zur Verwendung gelangt.A copper-II-ion concentration becomes pure normal electroplating farmers from about 16 to 65 grams per liter preferred; a concentration of 50 to 64 g per liter becomes most preferred. A copper (II) ion concentration is used for the baths for the thin galvanic precoating preferred from about 5 to 16 g per liter. A copper (II) ion concentration of about 12 big is particularly important 16 g per liter preferred when copper (II) carbonate is used, and a concentration of about 3 to 5 g per liter, if copper (II) sulfate is used.

Der bevorzugte pH-Wert bezüglich der abgelagerten Kupferqualität variiert etwa je nach den Konzentrationen der Badbestandteile. Der pH-Wert für noimale Kupf ergal vani sierungsbäder kann etwa 0,4 bis &,9 betragen, wobei ein pH-Wert von 0,4 bis 1,2 , wenn Kupfer-II-sulfat verwendet wird, und von 7 bis 8, wenn Kupfer-II-carbonat verwendet wird, bevorzugt wira. Bei Bädern für die galvanische Vorbeschichtung en mit Kupfer kann der pH-Wert etwa 1 bis 12 betragen, wenn Kupfer-II-sulfat verwendet wird, und ein pH-Wert von 9 bis 12 wird bevorzugt, wenn Kupfer-II-carbo-The preferred pH with respect to the deposited copper quality varies somewhat depending on the concentrations of the bath components. The pH value for maximum copper ergal vani Sizing baths can be about 0.4 to &.9, with a pH value from 0.4 to 1.2 if copper (II) sulfate is used is, and from 7 to 8, if copper (II) carbonate is used, preferably wira. For baths for galvanic precoating en with copper, the pH value can be around 1 to 12 if copper (II) sulfate is used, and a pH value of 9 to 12 is preferred when copper-II-carbon

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nat zur Verwendung gelangt.nat came to use.

Obgleich es für die Anwendung der Erfindung nicht wesentlich ist, kann Natriumsulfat oder Amiiioniumcitrat zugesetzt werden, um die Leitfähigkeit des G-alvanisierungsbades zu verbessern, und Borsäure kann als Puffermittel zugefügt werden, ferner eine Base (z.B. MILOH, NaOH od. dgl.) zur Steuerung des pH-Werts. Natürlich schließt dies nicht die Verwendung anderer üblicher Zusätze zur Verbesserung der Leitfähigkeit des Bades oder Steuerung des pH-Werts des Bades aus.Although it is not essential to the practice of the invention Sodium sulfate or ammonium citrate can be added to the conductivity of the galvanizing bath to improve, and boric acid can be added as a buffering agent, also a base (e.g. MILOH, NaOH or the like.) to control the pH value. Of course, this does not preclude the use of other common additives for improvement the conductivity of the bath or controlling the pH of the bath.

Bei einer bevorzugten Aus fühiungs form der Erfindung wird eine wässrige Kupferlösung zur dünnen galvanischen Vorbeschichtung verwendet, die etwa 96 g pro Liter Zitronensäure, 20 g pro Liter CuCO^Cu(OH)2 enthält, wobei der pH-Wert durch Zugabe von NaOH auf etwa 11,6 eingestellt wird, eine Stromdichte ύοώ. etwa 215 bis etwa 430 Ampere pro m (20-40 Amp./square foot) und eine GaIvanisierungszeit von 5 Minuten eingehalten werden.In a preferred embodiment of the invention, an aqueous copper solution is used for thin galvanic precoating, which contains about 96 g per liter of citric acid, 20 g per liter of CuCO ^ Cu (OH) 2 , the pH value being reduced to about 11.6 is set, a current density ύοώ. about 215 to about 430 amperes per m (20-40 amps / square foot) and a plating time of 5 minutes.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine wässrige Kupferlösung zur dünnen galvanischen Vorbeschichtung bei einem pH-Wert von etwa 1,6 verwendet, die etwa 24 g pro Liter Zitronensäure, 16 g pro Liter CuSO4.5HpO, 6 g pro Liter Natriumsulfat, und 20 g pro Liter Borsäure enthält, wobei die Stromdichte bei ca.In another preferred embodiment of the invention, an aqueous copper solution is used for thin galvanic precoating at a pH of about 1.6, which contains about 24 g per liter of citric acid, 16 g per liter of CuSO 4 .5HpO, 6 g per liter of sodium sulfate, and 20 g per liter of boric acid, the current density being approx.

*· 2* · 2

10,76 bis etwa 32,3 Ampere pro m und eine Q-alvanisierungs-10.76 to about 32.3 amps per m and a Q-galvanizing

zeit von 5 Minuten eingehalten werden.time of 5 minutes.

Noch eine weitere bevorzugte Ausführungsfona der Erfindung besteht darin, daß man eine wässrige Kupfer-G-al vanisierungslösung bei einem pH-Wert von etwa 0,8 verwendet, die etwa 192 g pro Liter Zitronensäure und 25Og proYet another preferred embodiment of the invention consists in that an aqueous copper-G-al vanisierungslösung used at a pH of about 0.8, which is about 192 g per liter of citric acid and 250g per

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Liter OuSO..5Ho0 enthält, wobei die Stromdichte bei et-Liters OuSO..5H o 0, whereby the current density at et-

wa 215 bis etwa 430-Ampire pro m und eine G-alvanisie-wa 215 to about 430 ampires per m and a G-alvanizing

rungszeit von 60 Minuten eingehalten werden.time of 60 minutes must be observed.

Schließlich besteht eine weitere bevorzugte Aus führungsf oim der Erfindung in der Verwendung einer wässrigen Kupfer-G-alvanisierungslösung, die etwa 192 g pro Liter Zitronensäure, 95 g pro Liter OuCO,.Ou(OH)2 ent hält, wobei der pH-Wert durch Zugabe von MILOH auf etwa 8 eingestellt wird und eine Stromdichte vor. ca. 215Finally, a further preferred embodiment of the invention consists in the use of an aqueous copper-galvanizing solution which contains about 192 g per liter of citric acid, 95 g per liter of OuCO, .Ou (OH) 2 , the pH being by Addition of MILOH is adjusted to about 8 and a current density before. approx. 215

s ρs ρ

bis ca. 430 Ampere pro m sowie eine &alvanisierungszeitup to approx. 430 amperes per m as well as an electroplating time

von 120 Minuten eingehalten werden.of 120 minutes must be adhered to.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.The following examples serve to further illustrate the invention.

Beispiel 1:Example 1:

Eine Standard-Testzelle nach Hull wurde als Elektrolysevorrichtung verwendet. Die Kathode bestand aus einer Standard-Stahlplatte mit einer Länge von 101,6 mm, einer Breite von 63,5 mm und einer Stärke von 0,25 nun. Ferner wurde eine reine Kupferanode verwendet.A standard Hull test cell was used as the electrolyzer used. The cathode consisted of a standard steel plate 101.6 mm long, one Width of 63.5mm and a thickness of 0.25 now. Further a pure copper anode was used.

Die Kathode wurde gereinigt und gemäß den normalen Galvanisierungsverfahren vorbereitet, das heißt, ent fettet, alkalisch gereinigt und sorgfältig mit Wasser gespült, bevor die G-alvanisierung vorgenommen wurde.The cathode has been cleaned and prepared according to normal electroplating procedures, i.e. degreased, Alkaline cleaned and carefully rinsed with water before galvanizing.

Fun wurde die Kathode in eine wässrige Lösung zur dünnen galvanischen Vorbeschichtung mit Kupfer gegeben, die einen pH-Wert von 1,6 hatte und 24 g pro Liter Zitronensäure, 16 g pro Liter CuS0A.5Hr>0, 6 g pro Liter BTa -Fun the cathode was placed in an aqueous solution for thin galvanic precoating with copper, which had a pH value of 1.6 and 24 g per liter of citric acid, 16 g per liter of CuS0 A .5Hr> 0.6 g per liter of BTa -

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- ίο -- ίο -

triumsulfat sowie 20 g pro Liter Borsäure enthielt. Die Lösung wurde "bei Raumtemperatur gehalten; die Stromdichtetrium sulfate and 20 g per liter of boric acid. the Solution was kept at room temperature; the current density

* 2 betrug ca. 10,76 bis 32,3 Ampere pro m . Die Kathode wurde 5 Minuten eingetaucht, aus der Lösung herausgenommen und sorgfältig mit Wasser gespült; man erhielt einen glänzenden, dünnen, anhaftenden Vorgalvanisierungsüberzug aus Kupfer.* 2 was approximately 10.76 to 32.3 amps per m. The cathode was Immersed for 5 minutes, removed from the solution and carefully rinsed with water; you got a shiny, thin, adherent pre-electroplating coating made of copper.

Beispiel 2:Example 2:

Die nach dem galvanischen Vorbeschichtungsverfahren mit Kupfer überzogene Stahlplatte des Beispiels 1 wurde nun als Kathode in eine wässrige Kupfergalvanisierungs lösung gegeben, die 95 g pro Liter CuCO^.Cu(OH)2 und 192 g pro Liter Zitronensäure enthielt, und der pH-Wert wurde durch Zugabe von NH*OH auf 8 eingestellt. Die Lösung wurde bei Raumtemperatur gehalten, während die Stromdichte ca. 215 bis 430 Ampere pro m betrug. Nach einer Eintauchzeit von 120 Minuten wurde die Stahlplatte aus der Galvanisierungslösung herausgenommen und man erhielt einen glänzenden, dichten und anhaftenden Kupferüberzug.The steel plate of Example 1, coated with copper by the galvanic precoating process, was then placed as a cathode in an aqueous copper electroplating solution which contained 95 g per liter of CuCO ^ .Cu (OH) 2 and 192 g per liter of citric acid, and the pH became adjusted to 8 by adding NH * OH. The solution was kept at room temperature while the current density was approximately 215 to 430 amperes per m. After an immersion time of 120 minutes, the steel plate was removed from the electroplating solution and a shiny, dense and adherent copper coating was obtained.

Beispiel 3:Example 3:

Eine Standard-Messingplatte für die Testzelle nach Hull wurde gereinigt und gemäß den normalen Galvanisierungsverfahren vorbereitet. Anschließend wurde als Kathode in eine wässrige Kupfer-Galvani si erungslö sung bei einem pH-Wert von 0,4 gegeben, die 250 g pro Liter GuSO^.5H2O und 192 g pro Liter Zitronensäure enthielt, und zwar bei einerA standard brass plate for the Hull test cell was cleaned and prepared according to normal electroplating procedures. Then si erungslö solution at a pH of 0.4 was added as the cathode in an aqueous copper Galvani, which contained 250 g per liter of GuSO ^ .5H 2 O and 192 g per liter of citric acid, namely at one

ο *ο *

Temperatur von 66 C und einer Stromdichte von ca 10 Amperes.Temperature of 66 C and a current density of about 10 amperes.

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- li -- li -

Nach einer Eintauchzeit von drei Minuten wurde auf der Messingplatte in der Hull-Testzelle ein guter Kupferliberzug erzielt. Ähnliche Ergebnisse erhielt man bei einer Strom dichte von ca. 215 bis 430 Ampere pro m und einem pH-Wert von 0,8 in größeren Bädern während einer längeren Eintauchzeit. After an immersion time of three minutes, a good copper coating was found on the brass plate in the Hull test cell achieved. Similar results were obtained with a current density of approx. 215 to 430 amperes per m and a pH value of 0.8 in larger baths during a longer immersion time.

Beispiel 4:Example 4:

Zufriedenstellende Ergebnisse wurden nach dem Ver fahren des Beispiels 3 mit der Abweichung erhalten, daß das Galvanisierungsbad einen pH-Wert von 1,2 hatte und 63 g pro Liter GuSO4. 5HgO und 48 g pro Liter Zitronen säure enthielt, bei einer Stromdichte von ca. 430 AmpereSatisfactory results were obtained following the procedure of Example 3 with the difference that the electroplating bath had a pH of 1.2 and 63 g per liter of GuSO 4 . 5HgO and 48 g per liter of citric acid, with a current density of about 430 amperes

2
m gehalten wurde, und daß die Eintauchzeit 60 Minuten be -
2
m and that the immersion time is 60 minutes

trug.
Beispiel 5t
wore.
Example 5t

Zufriedenstellende Ergebnisse wurden nach dem Ver fahren des Beispiel's 3 mit der Abweichung erhalten, daß das G-alvani si erungsbad einen pH-Wert von 8,9 hatte und 250 g pro Liter CuSO..5H2O und 192 g pro Liter Zitronensäure enthielt, bei einer Stromdichte von ca. 215 Ampere pro m gehalten wurde, und daß die Eintauchzeit 120 Minuten be trug. Satisfactory results were obtained according to the procedure of Example 3 with the difference that the G-galvanizing bath had a pH value of 8.9 and contained 250 g per liter of CuSO..5H 2 O and 192 g per liter of citric acid, was maintained at a current density of about 215 amps per m, and that the immersion time was 120 minutes.

Beispiel 6;Example 6;

Ähnliche Ergebnisse wurden nach dem Verfahren des Beispiels 1 mit der Abweichung erhalten, daß die Lösung zurSimilar results were obtained following the procedure of the example 1 with the difference that the solution for

109842/1580109842/1580

dünnen galvanischen Vorbeschichtung einen pH-Wert von 9»2 hatte und 29 g pro Liter CuCCU.Cu(OH)2, 86 g pro Liter Zitronensäure und 61 g pro Liter Ammoniumeitrat enthielt,thin galvanic precoating had a pH of 9 »2 and contained 29 g per liter of CuCCU.Cu (OH) 2 , 86 g per liter of citric acid and 61 g per liter of ammonium citrate,

ρ bei einer Stromdichte von ca. 430 Ampere pro m gehalten ρ held at a current density of approx. 430 amperes per m

wurde, und daß die Eintauchzeit in einem größeren Bad 60 Minuten betrug.and that the immersion time in a larger bath was 60 minutes.

Beispiel 7;Example 7;

Ähnliche Ergebnisse wurden nach dem Verfahren des Beispiels 1 mit der Abweichung erhalten, daß die Lösung für die galvanische Vorbeschichtung 20 g pro Liter CuCO^Cu (OH)2 und 96 g pro Liter Zitronensäure enthielt, der pH-Wert durch Zugabe von NaOH auf 12 eirgestellt wurde, dieSimilar results were obtained using the method of Example 1, with the difference that the solution for the galvanic precoating contained 20 g per liter of CuCO ^ Cu (OH) 2 and 96 g per liter of citric acid, and the pH was adjusted to 12 by adding NaOH was established that

ν 2ν 2

Stromdichte bei ca. 215 bis 430 Ampere pro m gehalten wurde, und die Eintauchzeit in einem größeren Bad eine Minute betrug.Current density was kept at about 215 to 430 amperes per m, and the immersion time in a larger bath was one minute fraud.

Beispiel 8:Example 8:

In diesem Beispiel wurde der Umgriff (throwing power) ermittelt.In this example the throwing power was determined.

Als Testplatten wurden Stahlplatten für Hull-Test zellen verwendet. Gemäß den normalen GaIvanisierungsverfahren wurden vier Platten überzogen, und zwar zwei in herkömmlichen Bädern und zwei in Kupfercitrat-Galvanisierungslösungen. Die Platten für das herkömmliche Bad wurden einem galvanischen Dünnschicht-Vorbeschichtungsverfahren mit der Lösungszusammensetzung CNST unterzogen una entweder mit der Kupfercyanid-Rochelle-Salzlösung (CNRO) oaer der sauren Kupfersulfatlösung (ACID) überzogen. Die Platten T3 und T4 wurden in den Lösungen (V) und (H) galvanisch dünn vorbe-Steel plates for Hull test cells were used as test plates. According to the normal galvanizing process four panels were coated, two in conventional baths and two in copper citrate plating solutions. The plates for the conventional bath were subjected to a galvanic thin-film precoating process with the Solution composition CNST subjected una either with the Copper cyanide Rochelle salt solution (CNRO) or the acidic Copper sulfate solution (ACID) coated. The plates T3 and T4 were galvanically thin in the solutions (V) and (H)

109842/15 80109842/15 80

schichtet und in den Lösungen (A) bzw. (Q) galvanisiert. Die Einzelheiten über die Lösungsbedingungen sind aus Tabelle I ersichtlich. Das galvanische Dünnschicht-Vorbe schichtungsverfahren wurde in zwei Liter fassenden Gefäßen bei einer Spannung von 3 Volt eine Minute lang bei Raum temperatur durchgeführt. Das Galvanisieren wurde in Hull Zellen bei 21,5 Ampere und Raumtemperatur fünf Minuten lang vorgenommen.layers and galvanized in solutions (A) and (Q). The details of the solution conditions are from Table I can be seen. The galvanic thin-film pre-coating process was in two liter vessels at a voltage of 3 volts for one minute at room temperature carried out. The plating was in Hull cells at 21.5 amps and room temperature for five minutes long made.

Die ,Dicke wurde mittels eines elektronischen Dicke-Prüfgeräts nach Kocour, Modell 955» unter Verwendung der entsprechenden anodischen Stripplösung ermittelt. Das Prüfgerät x-jurde zunächst justiert, und die Empfindlichkeit wurde festgestellt. Anschließend wurde es gegen Standardplatten auf die Dicke der Kupferablagerung auf Stahlsub straten hin kalibriert. Die Dicke-Tests wurden an Hull-Zellen-Platten an Stellen vorgenommen, die einen Hinweis auf die Strom -The thickness was measured using an electronic thickness tester according to Kocour, model 955 »determined using the appropriate anodic stripping solution. The test device x-jurde first adjusted and the sensitivity was determined. Then it was against standard plates the thickness of the copper deposit on steel substrates calibrated. The thickness tests were performed on Hull cell plates made in places that give a reference to the current

dichte gaben.poems.

ρ ρρ ρ

dichten von ca. 43 Ampere pro m und ca. 430 Ampere pro mdensities of approx. 43 amps per m and approx. 430 amps per m

Die Messung des ümgriffs wurde dadurch erreicht,The measurement of the encroachment was achieved by

daß man die Ablagerungsstärke bei ca. 430 und ca. 43 Amperethat the deposit strength is about 430 and about 43 amps

2
pro m ablas. Das normalerweise zu erwartende Verhältnis wäre ein Ablagerungsverhältnis von 10 zu 1. Die Berech nung des Ümgriffs als Primär- und Metallverhältnis erfolgte wie nachstehend angegeben:
2
per m reading. The ratio normally to be expected would be a deposit ratio of 10 to 1. The calculation of the overlap as primary and metal ratio was carried out as follows:

Primärverhältnis - Metallverhältnis χ 10Q _ Primärverhältnis ~ Primary ratio - Metal ratio χ 10Q _ Primary ratio ~

Das Primärverhältnis basierte auf den Stromdichten, bei denen die beiden Dickezahlen gemessen wurden, d.h. im · vorliegenden Fall 10. Das Metallverhältnis basierte aufThe primary ratio was based on the current densities at which the two thickness numbers were measured, i.e. in present case 10. The metal ratio was based on

109842/ 1 580109842/1 580

- 14 -- 14 -

der Dicke, die tatsächlich bei diesen Stromdichten erhalten wurde. In Tabelle I beispielsweise zeigte sich bei
Platte Tl ein Dickeverhältnis bei den beiden Stromdichten von 19 zu 7» d.i. 2,7. Dies ergibt eine prozentuale Verbesserung des Umgriffs von 73 %. Mit anderen Worten, ist
der Umgriff ein Maß für die Ableitung in der tatsächlichen lYietallverteilung von der erwarteten primären Verteilung, die auf der Stromdichte basiert.
the thickness actually obtained at these current densities. For example, in Table I, it was found to be
Plate Tl has a thickness ratio for the two current densities of 19 to 7 »di 2.7. This gives a percentage improvement in throw of 73 %. In other words, is
the wraparound is a measure of the derivative in the actual lYietall distribution from the expected primary distribution based on current density.

In Tabelle I wurden die Zusammensetzungen der Lösungen sowie die Ergebnisse der Umgriff-Tests gezeigt. Die bei
der prozentualen Verbesserung erzielten höchsten Werte
erhielt man bei dem Kupfercyanid-Eochelle-Salz-Galvanisierungsbad. Die bei der sauren Kupfersulfatlösung sowie den Zitratlösungen erzielten Ergebnisse lagen im Bereich von
In Table I, the compositions of the solutions and the results of the throw-around tests are shown. The at
the percentage improvement achieved the highest values
obtained from the copper cyanide Eochelle salt electroplating bath. The results obtained with the acidic copper sulphate solution and the citrate solutions were in the range of

1098A2/15801098A2 / 1580

Platteplate Zusammen-Together- pH-wertPH value Um;;·Around;;· Tabelle I:Table I: CNROCNRO KupferstarkeCopper strong Prozentuale
Verbesse
rung
Percentage
Improve
tion
iietall-
varhält·
iietall-
varhalts
Nr.No. setzg. d.
Losung
setzg. d.
Solution
diLöüungthe solution riff - Teutriff - Teut 2 2
b. 45 Amp./m
(mm)
2 2
b. 45 amp./m
(mm)
7373 2,72.7
TlTl CNST &
GNiiO
CNST &
GNiiO
Galvan. Vor-
besohichtung
Galvan. Before-
coating
GalvanisierteGalvanized 0,00180.0018 5858 4,24.2
T2T2 GNST &
ACID
GNST &
ACID
11,8811.88 Galva
nisier
Galva
nisier
b. 430 Amp./m
(mm)
en ^ '
b. 430 amps / m
(mm)
en ^ '
0,00150.0015 56
50
56
50
4,4
5,0
4.4
5.0
Τ3
Τ4
Τ3
Τ4
V & A
H & Q
V & A
H & Q
11,8811.88 10,2810.28 0,00480.0048 0,0013 o
0,00076
0.0013 o
0.00076
1,69
11,68
1.69
11.68
0,480.48 0,00530.0053 illill
OO GNSTGNST 0,75
7,83
0.75
7.83
0,0056
0,0038
0.0056
0.0038
9842/9842 / OO
σ
OO
σ

0,2 M Kupfercyanid 0,7 M Natriumcyanid 0,05 M Natriumhydroxid pH-wert - 11,90.2 M copper cyanide 0.7 M sodium cyanide 0.05 M sodium hydroxide pH value - 11.9

0,2 M Kupi'ercyanicl
0,7 M Natriumcyanid
0,5 M Natriumcarbonat
0,16 iiochelle-Salz
pH-Wert =10,3
0.2 M Kupi'ercyanicl
0.7 M sodium cyanide
0.5 M sodium carbonate
0.16 iiochelle salt
pH = 10.3

0,0o4 M Kupfersulfat 0,125 M Zitronensäure 0,042 M Natriumsulfat 0,52 M Borsäure pH-wert = 1,70.0o4 M copper sulfate 0.125 M citric acid 0.042 M sodium sulfate 0.52 M boric acid pH = 1.7

OO --J COOO --J CO

Tabelle I (Fortsetzung) Table I (continued)

ACIDACID

0,8 M Kupfersulfat 0,5 M Schwefelsäure pH-Wert * 0,5 1,0 M Zitronensäure
1,0 M Kupfersulfat
pH-wert «0,8
0.8 M copper sulfate 0.5 M sulfuric acid pH value * 0.5 1.0 M citric acid
1.0 M copper sulfate
pH value «0.8

cn oo οcn oo ο

0,5 M Zitronensäure 0,09 M Kupfercarbonat0.5 M citric acid 0.09 M copper carbonate

pH-· Wert « 11,6, eingestellt durchpH · value «11.6, adjusted by

Zugabe von Natriumhydroxid (Q) Addition of sodium hydroxide (Q)

1,0 M Zitronensäure
0,43 M Kupfercarbonat
1.0 M citric acid
0.43 M copper carbonate

pH-Wert = 7,8, eingestellt durch Zugabe von Natrium hydroxid pH = 7.8, adjusted by adding sodium hydroxide

Anmerkungen»Remarks"

Kupfersulfat bedeutet CuSO.«5H?0 Kupfercarbonat bedeutet CuCO,.Cu(OH)2 ·Copper sulfate means CuSO. «5H ? 0 copper carbonate means CuCO, .Cu (OH) 2

oo -j cooo -j co

Beispiel 9:Example 9: Dicke- und Adhäsions-Tests.Thickness and Adhesion Tests.

Weitere Platten wurden dadurch vorbereitet, daß man nach vorstehend beschriebenen Verfahren herkömmliche und experimentelle Lösungen zur dünnen galvanischen Vorbeschiohtung elektrolysierte. Die Platten waren 0,25 mm dicke Standardplatten für Hull-Zeil en, die zu gebogenen Kathoden verfoimt wurden, um variierende Stromdichten längs der eingetauchten Kathode zu erzielen. Durch diese Anordnung bildeten sich Bereiche hoher und geringer Stromdichte zur Berechnung des Umgriffs (throwing power), der die Fähigkeit der Lösung zur Ablagerung einer verhältnismäßig gleichförmig dicken Schicht auf einer Oberfläche bedeutet.Additional panels were prepared by following conventional and experimental procedures, as described above Electrolyzed solutions for thin galvanic pre-coating. The plates were standard 0.25 mm thick plates for Hull lines that are fused into curved cathodes to achieve varying current densities along the immersed cathode. Formed by this arrangement areas of high and low current density to calculate the throwing power, which is the ability of the Means solution for depositing a relatively uniformly thick layer on a surface.

Die Platten wurden nach normalen Verfahren gereinigt und bei 3 bis 5 Volt und Raumtemperatur während einer Minute in den Lösungen GNST, (V) und (H) vorbeschichtet. Sie wurden anschließend unter Verwendung der Lösungszusammen Setzungen CNRO, ACID, (A) und (Q) bei ca. 215 bis 430 AmpereThe panels were cleaned according to normal procedures and at 3 to 5 volts and room temperature for one minute precoated in solutions GNST, (V) and (H). They were then made using the solution compositions CNRO, ACID, (A) and (Q) at approx. 215 to 430 amps

ρ
pro m bei Raumtemperatur 30 Minuten lang galvanisiert.
ρ
galvanized per m at room temperature for 30 minutes.

Die Einzelheiten des Versuchs werden in Tabelle II gezeigt.The details of the experiment are shown in Table II.

Die überzogenen Platten wurden dann etwa 12,7 mm von der dem gebogenen Kathodenende gegenüberliegenden Seite, zu einem Winkel von 90° gebogen, und die Biegungsstelle wurde auf das Abheben des Überzugs hin beobachtet. Anschließend wurde die Platte weiter um 90° in der gleichen Richtung und dann wieder in ihre ursprüngliche flache Position zurück gebogen. The coated panels were then about 12.7 mm from the side opposite the bent cathode end, bent to an angle of 90 ° and the point of the bend was observed for the release of the cover. Afterward the plate was bent further 90 degrees in the same direction and then bent back to its original flat position.

10984 2/158010984 2/1580

Der gebogene Teil der Kathode dieser gleichen Platten wurde nun plattgedrückt, und Dickeprüi'ungen wurden unter Verwendung des vorstehend in Beispiel 8 beschriebenen Kocour-Prüfgeräts durchgeführt. Zur Messung der Dicke wurden fünf Stellen innerhalb eines Bereichs von starker bis geringer Stromdichte ausgewählt. Diese Stellen zur Messung der Dicke werden in Tabelle II als Nummern 1, 2, 5, 4 und angegeben.The bent part of the cathode of these same plates has now been flattened, and thickness tests were taken under Using the Kocour tester described in Example 8 above. To measure the thickness were five locations are selected within a range from high to low current density. These places for measurement the thickness are indicated in Table II as numbers 1, 2, 5, 4 and.

In Tabelle II werden die Ergebnisse des Tests zur Messung der Dicke und Adhäsion gezeigt. Die fünf bei jeder Platte erhaltenen Ergebnisse der Dicke wurden gemittelt und umgerechnet, so daß man eine Galvanisierungsgeschwindigkeit in mm pro Stunde erhielt. Bei den herkömmlichen Galvanisierungsbädern erhielt man ein etwas höheres Ergebnis als man erwartet hatte. Die Zi trat-Galvani si erungsbäder hatten eine beachtlich niedrigere Galvanisierungsgeschwindigkeit als das herkömmliche Galvanisierungsbad. Die bei der Lösungszusammensetzung (A) erhaltene Geschwindigkeit betrug etwa die Hälfte der Geschwindigkeit der herkömmlichen Galvanisierungsbäder, wohingegen die bei der Lösungszusammensetzung (Q) erhaltene Geschwindigkeit etwa ein Viertel derjenigen der herkömmlichen Galvanisi erungsbäder betrug. Table II shows the results of the test for measuring thickness and adhesion. The five for each Plate thickness results obtained were averaged and converted to give a plating speed received in mm per hour. A slightly higher result was obtained with the conventional electroplating baths than expected. The citrate plating baths had a considerably slower plating rate than the conventional electroplating bath. The speed obtained in the solution composition (A) was about half the speed of the conventional plating baths, whereas the speed obtained with the solution composition (Q) was about a quarter that of conventional electroplating baths.

Die Adhäsionstests der aus den Kupferzitratlösungen galvanisierten Ablagerungen waren nicht so zufrieden stellend wie die Werte der Tests, die bei den herkömmlichen Kupfer-Galvanisierungslösungen erhalten wurden. Von den zehn unternommenen Tests überstanden nur zwei die drei Biegungen. Diese waren aus Lösungszusammensetzungen (Q) galvanisiert. Alle aus der Lösungszusatnmensetzung (A) galvanisierten Platten versagten an irgendeinem Punkt. Ein zusätz-The adhesion tests from the copper citrate solutions galvanized deposits were not as satisfactory as the values of the tests performed on the conventional ones Copper plating solutions were obtained. Of the ten tests undertaken, only two survived the three bends. These were electroplated from solution compositions (Q). All electroplated from the solution additive (A) Plates failed at some point. An additional

109842/1580109842/1580

licher Faktor bei diesen Ergebnissen besteht darin, daß die Ablagerungen aus der LÖsungszusamniensetzung (Q) dünner sind als die Ablagerungen aus der Lösungszusainjiiensetzung (A).One factor in these results is that the solution composition (Q) deposits are thinner are as the deposits from the solution composition (A).

Beispiel 10:Example 10:

Ein anhaftender galvanischer Kupferiiberzug wurde auf einem Stahlsubstrat erhalten, wobei eine wässrige Lösung verwendet wurde, die aus 0,064 M Kupfersulfat, 0,24 M Zitronensäure, 0,042 Di Natriumsulfat und 0,32 M Borsäure bestand. Der Überzug entwickelte sich bei einem pH-Wert von 1,6 und einer Temperatur von 22 C in 3-5 Sekunden. Die Adhäsion der Ablagerung wurde durch Reiben mit dem Finger sowie mit einem Radiergummi bestimmt. Nichtanhaftende galvanische Ablagerungen wurden bei ähnlich zusammengesetzten Lösungen beobachtet, die anstelle von Zitronensäure ein Oxalat oder Zitrat enthielten.An adherent galvanic copper coating was on a steel substrate using an aqueous solution composed of 0.064M copper sulfate, 0.24M Citric acid, 0.042 di sodium sulfate, and 0.32 M boric acid duration. The coating developed in 3-5 seconds at a pH of 1.6 and a temperature of 22 ° C. the Adhesion of the deposit was determined by rubbing with a finger as well as with an eraser. Non-adherent galvanic Deposits have been observed with similarly composed solutions that use one instead of citric acid Contained oxalate or citrate.

109842/1580109842/1580

Zusammen
setzung ά.
Lösung
Together
setting ά.
solution
Adhäsion
der Ab
lagerung
adhesion
from the
storage
Nr. 1
(mm)
number 1
(mm)
TabelleTabel II:II: Nr. 4
(mm)
No. 4
(mm)
-- Nr. 5
(mm)
No. 5
(mm)
Durchs chni 11-
liche Qalvanisie-
rung sg e s chwindig-
keit (mm/Std.) .
Avg chni 11-
galvanized
tion so-called fast
speed (mm / hour).
Platteplate CNST &
ACID
CNST &
ACID
gutWell 0,03450.0345 Dicke-Thickness- 0,02770.0277 0,05690.0569 0,07160.0716
Hr.Mr. CNST &
CNRO
CNST &
CNRO
gutWell 0,03230.0323 Nr. 2
(mm)
No. 2
(mm)
vpid Adhäsionstestvpid adhesion test 0,02690.0269 0,03230.0323 0,07230.0723
BlBl H-GiH-Gi abgehoben bei
5. Biegung
lifted off at
5th bend
0,00710.0071 0,04520.0452 Nr. 3
(mm)
No. 3
(mm)
0,00430.0043 0,00090.0009 . 0,0147. 0.0147
B2B2 V-AV-A abgehoben bei
2.+5.Biegung
lifted off at
2nd + 5th bend
0,01700.0170 0,04600.0460 0,01470.0147 0,00990.0099 0,0220.022 0,03300.0330
B3B3 H-AHA abgehoben bei
2. Biegung
lifted off at
2. bend
0,02290.0229 0,01040.0104 0,04370.0437 0,01880.0188 0,03630.0363 0,04830.0483
B4B4 V-QV-Q abgehoben bei
2. Biegung
lifted off at
2. bend
0,006g.0.006g. 0,02520.0252 0,00460.0046 0,00560.0056 0,01320.0132 " 0,0157"0.0157
B5B5 V-AV-A abgehoben bei
allen Biegung.
lifted off at
all bend.
0,01700.0170 0,02850.0285 0,00740.0074 0,01140.0114 0,03280.0328 0,03710.0371
CNST
& ACID
CNST
& ACID
gutWell 0,02180.0218 0,00760.0076 0,01370.0137 0,01400.0140 0,03250.0325 0,04470.0447
B7B7 CNST &
CNHO
CNST &
CNHO
gutWell 0,02590.0259 0,02080.0208 0,00580.0058 0,02390.0239 0,05120.0512 0,05640.0564
ΒΘΒΘ V-AV-A abgehoben beilifted off at 0,01400.0140 0,03100.0310 0,01040.0104 0,00810.0081 0,02080.0208 0,02690.0269 B9B9 0,02620.0262 0,01270.0127 BIOBIO 0,01730.0173 0,03250.0325 0,00710.0071

sämtl. Biegungen all Bends

ro σ oo coro σ oo co

Tabelle II (Fortsetzung): Table II (continued):

Platte Kr.Plate Kr.

BIl B12BIl B12

B13B13

BHbra

Zusammensetzung d. LösungComposition d. solution

- A T-A- A T-A

Adhäsion der Ablagerung Adhesion of the deposit

gut gutgood Good

Dickethickness

Kr. (mm)Kr. (Mm)

0,0081 0,00990.0081 0.0099

abgehoben 0,0112 an 2.Biegunglifted 0.0112 at the 2nd bend

abgehoben 0,0069 an 3.Biegunglifted 0.0069 at 3rd bend

Nr. (mm) Kr. 3
(mm)
No. (mm) Kr. 3
(mm)

Kr.4
(mm)
Kr.4
(mm)

Kr. 5
(mm)
Kr. 5
(mm)

0,0104 0,006l 0,0064 0,01420.0104 0.006l 0.0064 0.0142

0,0119 0,0076 0,0058 0,01650.0119 0.0076 0.0058 0.0165

0,0145 0,0066 0,0061 0,01630.0145 0.0066 0.0061 0.0163

0,0117 0,0053 0,0046 0,01520.0117 0.0053 0.0046 0.0152

Durchschnittliche Galvanisiexungsgeschwindigkeit (mm/Std.)Average plating speed (mm / hour)

0,0180
0,0208
0,0218
0.0180
0.0208
0.0218

0,01730.0173

Pur die Lösungszusammensetzung: siehe !TabellePurely for the composition of the solution: see! Table

Claims (6)

Patentansprüche;Claims; Verfahren zur galvanischen Kupferabscheidung auf einem Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, daß man diesen Gegenstand als Kathode in eine wässrige Kupfer-II-salzlösung bei einem pH-Wert von etwa 0,4 bis 8,9 bringt, die etwa 16 bis 64 g pro liter Kupfer-II-ionen und etwa 48 bis 192 g pro Liter Zitronensäure enthält, und eine Stromdichte von et-Process for galvanic copper deposition an object, characterized in that this object as cathode in an aqueous copper (II) salt solution at a pH of about 0.4 to 8.9, which brings about 16 to 64 g per liter of copper (II) ions and about 48 to 192 g per liter of citric acid, and a current density of approx. 2
wa 10,7 bis etwa 430 Ampere pro m so lange einwirken läßt, bis der gewünschte Kupferfilm sich auf dem Gegenstand abgeschieden hat.
2
wa 10.7 to about 430 amperes per m is allowed to act until the desired copper film has deposited on the object.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand in einem Galvanisierungsbad stärker elektronegativ als Kupfer ist, und vor Anwendung des Ver fahrens nach Anspruch 1 ein dünner Kupf er-Vorgalvanisi erungsüberzug dadurch auf den Gegenstand aufgebracht wird, daß man den Gegenstand bei einem pH-Wert von etwa 1 bis 12 als Kathode in eine wässrige Kupfer-II-salzlösung zur dünnen galvanischen Vorbeschichtung bringt, die pro Liter etwa 3 bis 15 g Kupfer-II-ionen und etwa 20 bis 100 g Zitronen säure enthält und eine Stromdichte von etwa 10,7 bis etwa2. The method according to claim 1, characterized in that that the object is stronger in an electroplating bath is electronegative than copper, and before the method is applied according to claim 1, a thin copper pre-electroplating coating is thereby applied to the object that the object at a pH of about 1 to 12 as Cathode in an aqueous copper (II) salt solution to thin galvanic precoating brings about 3 to 15 g of copper (II) ions and about 20 to 100 g of citric acid per liter and a current density of about 10.7 to about •v 2• v 2 430 Ampere pro m so lange einwirken läßt, bis der gewünschte Kupfer-Vorgalvanisierungsüberzug auf dem Gegenstand abgelagert worden ist.430 amperes per m so long to act until the desired Pre-electroplating copper plating deposited on the item has been. 3* Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Kupfer-II-salζ GuSO^.5H^O verwendet, die Kupfer-II-lonehkonzentration etwa 64 g pro Liter und3 * The method according to claim 1 or 2, characterized in that there is used as copper-II-salζ GuSO ^ .5H ^ O, the copper (II) ion concentration about 64 g per liter and 1 098Λ2/15801 098Λ2 / 1580 die Zitronensäurekonzentration etwa 192 g pro Liter betragen, der pH-Wert etwa 0,8 ist, und die Stromdichte "bei etwa 215 bis etwa 4 30 Ampere pro m liegt.the citric acid concentration is about 192 g per liter, the pH is about 0.8, and the current density "is about 215 to about 4 30 amperes per m. 4. Verfahren nach Ansprach 1 oder 2» dadurch gekennzeichnet, daß man als Kupfer-II-salz CuGO,.Ou(OH)2 verwendet, die Kupfer-Ii-ionenkonzentration etwa 55 g pro Liter und die Zitronensäurekonzentration etwa 192 g pro Liter betragen, der pH-Wert durch Zugabe von NH^OH auf etwa 8 eingestellt wird, und die Stromdichte etwa 215 bis etwa 430 Ampere pro m beträgt.4. The method according spoke 1 or 2 »characterized in that CuGO, .Ou (OH) 2 is used as the copper (II) salt, the copper (II) ion concentration is about 55 g per liter and the citric acid concentration is about 192 g per liter , the pH is adjusted to about 8 by adding NH ^ OH, and the current density is about 215 to about 430 amperes per m. 5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß man als Lösung für die dünne galvanische Vorbe schichtung eine wässrige CuCO^.Ou(OH)g-Lösung, deren pH-Wert durch Zugabe von HaOH auf etwa 11,6 eingestellt wurde, verwendet, die Kupfer-II-ionenkonzentration 12 g pro Liter, die Zitronensäurekonzentration etwa 96 g pro Liter, und die Stromdichte etwa 215 bis etwa 430 Ampere pro m betragen.5. The method according to claim 2, characterized in, that as a solution for the thin galvanic coating an aqueous CuCO ^ .Ou (OH) g solution, whose pH was adjusted to about 11.6 by adding HaOH, the copper (II) ion concentration used 12 g per liter, the citric acid concentration about 96 g per Liters, and the current density about 215 to about 430 amperes per m. 6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß man als Lösung für die dünne galvanische Vorbeschichtung eine wässrige CuSO..5HgO-LOsUHg mit einem pH-Wert von etwa 1,6 verwendet, die etwa 6 g pro Liter Natriumsulfat und 20 g pro Liter Borsäure enthält, wobei6. The method according to claim 2, characterized in that there is a solution for the thin galvanic Pre-coating an aqueous CuSO..5HgO-LOsUHg with a pH of about 1.6 is used, which contains about 6 g per liter of sodium sulfate and 20 g per liter of boric acid, with 109842/15 80109842/15 80 die Kupf er-II-ionenkonzentrati on etwa 4 g pro Lri ter, die Zitronensäurekonzentration bei etwa 24 g pro Liter und die Stromdichte etwa 10,7 bis etwa 32,3 Ampere pro- m betra gen. the copper-II-ion concentration about 4 g per liter, the Citric acid concentration at about 24 g per liter and the Current density is about 10.7 to about 32.3 amperes per m. Pur: Pfizer Ine.Pure: Pfizer Ine. RechtsanwaltLawyer 10 9 8 4 2/158010 9 8 4 2/1580
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