DE2202777C3 - Process for producing a bath for the electroless deposition of nickel and nickel alloys and its use - Google Patents
Process for producing a bath for the electroless deposition of nickel and nickel alloys and its useInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bades zur stromlosen Abscheidung von Nickel und Nickellegierungen mit einem Gehalt aii Nickelionen, Alkoholat, Hypophosphit, Pufferungsmittel und Ammoniumhydroxid, sowie seine Verwendung.The invention relates to a method for producing a bath for the electroless deposition of nickel and nickel alloys containing nickel ions, alcoholate, hypophosphite, buffering agents and Ammonium hydroxide, as well as its uses.
Bäder mit einem Gehalt an Hypophosphitionen wurden zur stromlosen Abscheidung gleichförmiger, durch Phosphor verfestigter Nickelüberzüge verwendet. Bei den bisher bekannten Bädern treten praktisch verwertbare Niederschlagsgeschwindigkeiten jedoch erst bei erhöhter Temperatur, z.B. über 65°C, auf. Hierbei kann der Fall eintreten, daß bei verschiedenen thei mischen Ausdehnungskoeffizienten der Unterlage und des Oberzugs dieser sich bei dem nach dem Aufbringen erfolgenden Abkühlen von der Unterlage löst. Eine Abscheidung bei Zimmertemperatur wurde bisher allerdings kaum durchgeführt wegen der geringen Niederschlagsgeschwindigkeit, der Ungleichmäßigkeit des Niederschlags, der ungenügenden Ausnutzung der Materialien sowie weiterer Nachteile, die bei einer Abscheidung bei erhöhter Tempertur nicht auftreten.Baths containing hypophosphite ions have been made more uniform for electroless deposition, Nickel coatings strengthened by phosphorus are used. In the previously known baths come in handy Usable precipitation rates, however, only at elevated temperatures, e.g. above 65 ° C. In this case, the case may arise that at different thei mix expansion coefficients of the base and the coating of this is removed from the base during the cooling that takes place after the application solves. A deposition at room temperature has so far hardly been carried out because of the low precipitation speed, the unevenness of the precipitation, insufficient utilization of the materials as well as other disadvantages that do not occur in the case of a deposition at elevated temperatures appear.
In der US-Patentschrift 24 30 581 sind u. a. Metallisierungsbäder mit einem Gehalt an Nickelacetat, Natriumhypophosphit, Hydrazinhydrat und Methanol oder Äthanol beschrieben. In diesen Bädern, die alkalisch reagieren, dürfte bis zu einem gewissen Grad als Folge der Gleichgewichtsreaktion Natriumalkoholat vorliegen. Dieser Patentschrift ist jedoch nicht zu entnehmen, daß dem Bad zum stromlosen Abscheiden von Nickel bei Zimmertemperatur Alkoholat zugesetzt werden muß und wie die Herstelung dieses Bades zu erfolgen hatU.S. Patent No. 2,430,581 discloses, inter alia. Metallizing baths with a content of nickel acetate, sodium hypophosphite, Hydrazine hydrate and methanol or ethanol are described. In these baths that are alkaline react, sodium alcoholate is likely to be present to a certain extent as a result of the equilibrium reaction. However, this patent does not indicate that the bath for the electroless deposition of nickel alcoholate must be added at room temperature and how this bath is to be made Has
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, ein Verfahren zum Herstellen eines Bades zur stromlosen Abscheidung von Nickel und Nickellegierungen anzugeben, mit dem bei Zimmertemperatur und mit ausreichender Niederschlagsgeschwindigkeit gleichförmige und stabile Überzüge hergestellt werden können. Außerdem soll das Bad eine hohe LebensdauerThe object of the present invention is therefore to provide a method for producing a bath for electroless To indicate deposition of nickel and nickel alloys, with which at room temperature and with sufficient Deposition rate uniform and stable coatings can be produced. In addition, the bathroom should have a long service life
ίο aufweisen, und eine gute Ausnutzung der verwendeten Materialien soll gewährleistet sein.ίο have, and a good utilization of the used Materials should be guaranteed.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß zu einer ersten, hochkonzentrierten
wäßrigen Hypophosphitlösung ein Alkoholat zugesetzt und diese mit einer zweiten, schwach
konzentrierten wäßrigen Lösung der übrigen Bestandteile vereinigt wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegtThe object of the invention is achieved by a method of the type mentioned at the beginning, which is characterized in that an alcoholate is added to a first, highly concentrated aqueous hypophosphite solution and this is combined with a second, weakly concentrated aqueous solution of the other components.
Advantageous refinements of the invention are set out in the subclaims
Erfindungsgemäß werden Alkoholate verwendet, die durch die Reaktion eines der Metalle Natrium, Kalium, Lithium oder Barium mit einem Alkohol der Formel C1HjOH gewonnen werden. Die einzelnen Alkoholate haben verschiedene Auswirkungen auf die Lebensdauer des Bades, die Niederschlagsgeschwindigkeit und die Ausnutzung der Materialien. Alle der genannten Alkoholate verzögern eine Zersetzung des Bades bei Zimmertemperatur, d. h. sie erhöhen seine Lebensdauer.According to the invention, alcoholates are used which are obtained by reacting one of the metals sodium, potassium, lithium or barium with an alcohol of the formula C 1 HjOH. The individual alcoholates have different effects on the lifespan of the bath, the rate of precipitation and the utilization of the materials. All of the alcoholates mentioned delay the decomposition of the bath at room temperature, ie they increase its lifespan.
Jedes Alkoholat bewirkt eine ihm zugeordnete Nickelabscheidungsgeschwindigkeit, die für eine konstante Konzentration der Hypophosphitionen ebenfalls konstant bleibt. Die sich während des Abscheidens ergebende Änderung der Niederschlagsgeschwindig-Each alcoholate has an associated nickel deposition rate, which also remains constant for a constant concentration of the hypophosphite ions. Which during the deposition resulting change in the rate of precipitation
J5 keit ist daher im wesentlichen auf die Änderungen der Konzentrationen der Hypophosphitionen und der Nickelionen zurückzuführen.J5 speed is therefore essentially due to the changes in the Concentrations of hypophosphite ions and nickel ions.
Es wurde festgestellt, daß mit zunehmender Komplexität des Alkoholatrestes die Niederschlagsgeschwindigkeit abnimmt. Der Methylatrest (OCHs) bewirkt eine höhere Geschwindigkeit als der Äthylatrest (OC2H5). Wird z. B. Natriummethylat (NaOCHs) in ein bestimmtes Bad gegeben, das Nickelchlorid als Quelle für das abzuscheidende Material und reduzierendes Natriumhypophosphit in einer vorgegebenen Konzentration enthält, so beträgt bei einer bestimmten Temperatur die Niederschlagsgeschwindigkeit 25 μπι/h. Wird anstelle des Natriummethylats Natriumäthylat (NaOC2Hs) verwendet, so liegt die Geschwindigkeit nur bei etwa 19 bis 20μητ/π.It was found that with increasing complexity of the alcoholate residue, the rate of precipitation decreases. The methylate residue (OCHs) causes a higher speed than the ethylate residue (OC2H5). Is z. B. Sodium methylate (NaOCHs) in a certain Bath given the nickel chloride as a source for the material to be deposited and reducing sodium hypophosphite contains in a predetermined concentration, at a certain temperature the Precipitation rate 25 μm / h. If sodium ethylate (NaOC2Hs) is used instead of sodium methylate, so the speed is only around 19 to 20μητ / π.
Ohne die Zugabe eines Alkoholate zersetzt sich das Bad bei Zimmertemperatur nach etwa 24 bis 36 Stunden. Durch Hinzufügen eines Alkoholats konnte diese Zeitspanne auf mindestens 8 Wochen bei gleichen Temperaturverhältnissen verlängert werden.Without the addition of an alcoholate, the bath decomposes at room temperature after about 24 to 36 hours Hours. By adding an alcoholate this time span could be reduced to at least 8 weeks at the same time Temperature conditions are extended.
Die Konzentration des zugegebenen Alkoholats scheint sich während des Abscheidungsprozesses kaum zu ändern. Zumindest ist es nicht notwendig, diese Konzentration aufrechtzuerhalten oder in irgendeinerThe concentration of the added alcoholate hardly seems to change during the deposition process to change. At least it is not necessary to maintain that concentration or in any
bo Weise zu ändern, um eine spezifische Niederschlagsgeschwindigkeit zu erhalten. Die Hypophosphitkonzentration und das molare Verhältnis von Nickel zu Hypophosphitionen (Ni+2/H2PO2~) scheinen die die Niederschlagsgeschwindigkeit am stärksten beeinflussenden Größen zu sein.bo way to change to get a specific precipitation rate. The hypophosphite concentration and the molar ratio of nickel to hypophosphite ions (Ni + 2 / H2PO2 ~) appear to be the variables that have the greatest influence on the rate of precipitation.
Vorzugsweise wird das für die Abscheidung verwendete Bad aus zwei getrennten Lösungen hergestellt. Die erste Lösung enthält eine Quelle für die Hypophosphit-The bath used for the deposition is preferably made up of two separate solutions. the first solution contains a source for the hypophosphite
ionen und die geringstmögliche, für deren Lösung erforderliche Menge Wasser. Die zweite Lösung enthält in Wasser gelöst die weiteren Bestandteile mit Ausnahme des Alcoholates in wesentlich schwächerer Konzentration. Es wurde gefunden, daß das Bad wesentlich günstigere Eigenschaften hinsichtlich des Abscheidungsprozesses aufweist, wenn man das Alkoholat der ersten, stark konzentrierten Lösung zugibt und dann beide Lösungen zusammengibt und das Alkoholat nicht erst der gesamten Lösung zufügt Im letzten Fall scheint das Alkoholat mit der größeren Menge Wasser zu reagieren und wird durch Hydrolyse in reaktionsträge Bestandteile aufgespalten, während bei seiner Zugabe zur ersten, stark konzentrierten Lösung eine nukleophile Reaktion zwischen dem Alkoholat und dem Hypophosphit stattzufinden scheint Durch Zugabe von Succinat-Ionen zur zweiten, schwächer konzentrierten Lösung .kann eine weitere Verbesserung der Niederschlagsbedingungen erzielt werden, ohne daß die Wirkungsweise des Alkoholate hierdurch beeinträchtigt wird.ions and the least possible, for their solution required amount of water. The second solution contains the other components dissolved in water With the exception of the alcoholate in a much weaker concentration. It was found that the bathroom has significantly more favorable properties with regard to the deposition process if the alcoholate is used the first, highly concentrated solution is added and then both solutions are combined and the alcoholate do not first add to the entire solution. In the latter case, the alcoholate appears with the larger amount of water to react and is broken down into inert components by hydrolysis, while at his Adding to the first, highly concentrated solution, a nucleophilic reaction between the alcoholate and the Hypophosphite seems to take place by adding succinate ions to the second, less concentrated Solution .can further improve precipitation conditions can be achieved without affecting the mode of action of the alcoholate will.
Die Erfindung wird im folgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert In der folgenden Aufstellung ist die Zusammensetzung von drei verschiedenen, für eine Nickelabscheidung verwendeten Bädern wiedergegeben.The invention is explained in more detail below with reference to several exemplary embodiments The list shows the composition of three different baths used for nickel deposition reproduced.
NiCl2 · 6 H2O
NH4ClNiCl 2 · 6H 2 O
NH 4 Cl
NaH2PO2 · H2O
Na2C4H4O4 · 6 H2O
NaOCH3 (Beispiel 1)
NaOC2H5 (Beispiel 2)
NaOC3H8 (Beispiel 3)
NH4OHNaH 2 PO 2 .H 2 O
Na 2 C 4 H 4 O 4 · 6 H 2 O
NaOCH 3 (example 1)
NaOC 2 H 5 (example 2)
NaOC 3 H 8 (example 3)
NH 4 OH
Temperaturtemperature
-3-3
25,0-30,0 g/l
45,0-55,0 g/l
30,0-50,0 g/I
16,0 -20,0 g/l25.0-30.0 g / l
45.0-55.0 g / l
30.0-50.0 g / l
16.0-20.0 g / l
2,7-21,6 g/I2.7-21.6 g / l
2,7-21,6 g/l2.7-21.6 g / l
2,7-21,6 g/l
zum Einstellen des pH-Wertes auf den Bereich 7-9
l«°C-50°C2.7-21.6 g / l
to adjust the pH value to the range 7-9
l «° C-50 ° C
Während fast alle Verfahren der Zugabe eines Alkoholate zu einem Bad für stromlose Abscheidung, das Hypophosphit-Ionen enthält, als vorteilhaft für den Abscheidungsprozeß anzusehen sind, erhält man die günstigsten Eigenschaften für die Niederschlagsgeschwindigkeit, wenn das im folgenden beschriebene Verfahren zum Herstellen des Bades durchgeführt wird.While almost all methods of adding an alcoholate to a bath for electroless deposition, which contains hypophosphite ions are to be regarded as advantageous for the deposition process, one obtains the most favorable properties for the rate of precipitation if the one described below Process for making the bath is carried out.
Es werden zwei Lösungen A und B vorbereitet. Die Lösung A enthält Natriumhypophosphit (NaH2PO2) in einer kleinen Menge destillierten Wassers, die gerade ausreicht, um das Hypophosphit zu lösen. Die Lösung B enthält die anderen Bestandteile des gesamten Bades mit Ausnahme des Alkoholate (NaOC*Hj) in einer größeren Menge destillierten Wassers als erforderlich ist, um eine gewünschte Konzentration des Bades einzustellen. Bei einer Konzentration von 30 bis 50 g Hypophosphit pro Liter des Bades, wobei die Menge des Bades 5,7 1 betragen soll, sind für die Lösung A 50 ml Wasser ausreichend. Nach dtm bevorzugten Verfahren wird das Alkoholat der Lösung A zugeführt, und dann werden beide Lösungen A und B zur Bildung des fertigen Bades zusammengegeben. Wenn das Alkoholat (z. B. Methylat) zu der stark konzentrierten Lösung A zugegeben wird, findet nur in sehr geringem Umfang eine Hydrolyse statt. Stattdessen scheint eine starke nukleophile Reaktion zwischen dem Alkoholat und dem Hypophosphit zu erfolgen, wodurch vermutlich Hydridionen erzeugt werden, die stark reduzierend wirken.Two solutions A and B are prepared. Solution A contains sodium hypophosphite (NaH 2 PO 2 ) in a small amount of distilled water just enough to dissolve the hypophosphite. Solution B contains the other components of the entire bath with the exception of the alcoholate (NaOC * Hj) in a larger amount of distilled water than is necessary to set the desired concentration of the bath. At a concentration of 30 to 50 g hypophosphite per liter of the bath, the amount of the bath being 5.7 liters, 50 ml of water are sufficient for solution A. According to the preferred method, the alcoholate is added to solution A, and then both solutions A and B are combined to form the finished bath. If the alcoholate (e.g. methylate) is added to the highly concentrated solution A, only a very small amount of hydrolysis takes place. Instead, there appears to be a strong nucleophilic reaction between the alcoholate and the hypophosphite, presumably producing hydride ions that have a strong reducing effect.
Wenn die Hydrolyse in größerem Maße stattfinden kann, dann wird die Anzahl der Hydridionen (H ~) geringer als in dem vorstehend beschriebener Beispiel sein, und die Wirksamkeit des Bades wird reduziert Daraus ergibt sich, daß das Alkoholat und das Hypophosphit zuerst in einer konzentrierten Lösung vereinigt werden sollten und erst dann die schwächer konzentrierte Lösung der anderen Bestandteile des Bades hinzugegeben wird. Bäder, die in dieser WeiseIf the hydrolysis can take place to a greater extent, then the number of hydride ions (H ~) be less than in the example described above, and the effectiveness of the bath will be reduced It follows that the alcoholate and the hypophosphite are first in a concentrated solution should be combined and only then the less concentrated solution of the other components of the Bath is added. Baths that way
ίο hergestellt werden, haben eine wesentlich (z. B. 4- bis 5mal) höhere Wirksamkeit als Bäder, bei denen das Alkoholat in die fertiggestellte, schwach konzentrierte Lösung gegeben wird.ίο have a substantial (e.g. 4- to 5 times higher effectiveness than baths, in which the alcoholate in the finished, weakly concentrated Solution is given.
Natriumsuccinat (Na2C4H4O4 · 6 H2O) kann zu der Lösung gegeben werden, um die Wirksamkeit des Bades, insbesondere die Niederschlagsgeschwindigkeit, noch weiter zu erhöhen. Das unerwartete Ergebnis hierbei ist, daß durch das Natriumsuccinat die Wirkungsweise des A'koholats in keiner Weise beeinträchtigt wird. Es wurde gefunden, daß durch das Succinat eine Verbesserung der gewünschten Eigenschaften des Bades um etwa 100% erzielt wurde.Sodium succinate (Na 2 C 4 H 4 O 4 · 6 H 2 O) can be added to the solution to further increase the effectiveness of the bath, especially the rate of deposition. The unexpected result is that the sodium succinate in no way adversely affects the action of the alcoholate. It was found that the succinate improved the desired properties of the bath by about 100%.
Der ungefähre Wert der Natriumhypophosphit (NaH2PO^ · H2O)-Konzentration in der Lösung kann bestimmt werden, wenn die genaue Konzentration der Nickelionen bekannt ist.The approximate value of the sodium hypophosphite (NaH 2 PO ^ · H 2 O) concentration in the solution can be determined if the exact concentration of nickel ions is known.
Für die obigen Beispiele ergeben 30 g NiCl2 · 6 H2O pro Liter und 45 g NaH2PO2 ■ H2O pro Liter ein molares Verhältnis von Hypophosphitionen zu Nickelionen von etwa 3,25. Bei der gleichen Nickelchloridkonzentration und einer kleineren Natriumhypophosphitkonzentration von ebenfalls 30 g pro Liter beträgt das molare Verhältnis von Hypophosphitionen zu Nickelionen etwa 2,3. Dieses molare Verhältnis kann nahezuFor the above examples give 30 g of NiCl 2 .6H 2 O per liter and 45 g of NaH 2 PO 2 ■ H 2 O per liter of a molar ratio of hypophosphite ions to nickel ions of about 3.25. With the same nickel chloride concentration and a smaller sodium hypophosphite concentration of also 30 g per liter, the molar ratio of hypophosphite ions to nickel ions is about 2.3. This molar ratio can be close to
J5 konstant gehalten werden, wenn während des Abscheidungsprozesses entsprechende Zugaben zu der Lösung erfolgen. Aus der Nickelionenkonzentration in g/l und dem molaren Verhältnis kann die Konzentration der Hypophosphitionen in g/l berechnet werden.J5 can be held constant when during the deposition process appropriate additions are made to the solution. From the nickel ion concentration in g / l and the concentration of the hypophosphite ions in g / l can be calculated from the molar ratio.
Die chemische Reaktion zwischen dem Bad und der beschichtenden Unterlage wird durch folgendeThe chemical reaction between the bath and the coating substrate is caused by the following
Beziehung wiedergegeben:Relationship reproduced:
Ni+2 + 2e-Ni°[-0,23V]Ni +2 + 2e-Ni ° [-0.23V]
Es wird außerdem angenommen, daß, weil der Alkoholatrest stark nukleophil ist, das Alkoholat mit dem Hypophosphit nukleophil reagiert und Wasserstoff entweder in Form von Wasserstoffgas, Wasserstoffionen oder Hydridionen freigesetzt werden. Wegen derIt is also believed that because the alcoholate residue is highly nucleophilic, the alcoholate is also present the hypophosphite reacts nucleophilically and hydrogen either in the form of hydrogen gas, hydrogen ions or hydride ions are released. Because of the
so festgestellten hohen Niederschlagsgeschwindigkeiten kann angenommen werden, daß Hydridionen intermediär eine wesentliche Rolle spielen, weil diese als ein starkes reduzierendes Mittel bekannt sind. Untersuchungen haben gezeigt, daß der pH-Wert des Bades während der Lebensdauer der Lösung nahezu konstant bleibt, wodurch angezeigt wird, daß Wasserstoffionen, die normalerweise eine Erhöhung der Acidität bewirken, nur in sehr geringem Umfang oder überhaupt nicht erzeugt werden.Thus determined high precipitation rates can be assumed that hydride ions are intermediate play an essential role because these are known to be a powerful reducing agent. Investigations have shown that the pH of the bath is almost constant over the life of the solution remains, indicating that hydrogen ions, which normally cause an increase in acidity, generated only to a very small extent or not at all.
Die folgenden Tabellen zeigen die Niederschlagsgeschwindigkeiten von Nickel aus den in den Beispielen 1 bis 3 beschriebenen Lösungen, wobei einzelne Parameter geändert wurden. Die Menge des jeweiligen Bades beträgt 5,7 1, wenn dies nicht anders angezeigt ist. Aus Tabelle 1 sind die Niederschlagsgeschwindigkeiten in Abhängigkeit von verschiedenen Alkoholatzusätzen bei gegebenen Konzentrationen an Nickel- und Hypophosphitsalzen ersichtlich.The following tables show the deposition rates of nickel from the examples 1 to 3 solutions described, whereby individual parameters have been changed. The amount of each bath is 5.7 1, unless otherwise indicated. Table 1 shows the precipitation rates in Dependence on different alcoholate additives at given concentrations of nickel and hypophosphite salts evident.
AlkohoiatAlcoholate
μΐτι/h NiCI2 - 6 H2O Konz. NaH2PO2 Konz. T° [C]μΐτι / h NiCI 2 - 6 H 2 O conc. NaH 2 PO 2 conc. T ° [C]
g/l
g/l
g/l
g/lg / l
g / l
g / l
g / l
24 24 24 2424 24 24 24
Die Tabelle 2 zeigt die Abhängigkeit der Niederschlagsgeschwindigkeit von der Niederschlagszeit, wobei das molare Verhältnis der Nickelionen zu den Hypophosphitionen sich in der dargestellten Weise änderte. Die einzelnen Niederschlagsgeschwindigkeiten wurden aus Messungen an sechs aufeinanderfolgend beschichteten Proben erhalten, cue für zunehmend längere Zeitintervalle in ein Bad getaucht wurden, bei dem die während der sechs Beschichtungsvorgänge verbrauchten Materialien nicht ersetzt wurden. Die Gesamtmenge des Bades betrug hier 1,9 1; als Alkoholat wurde Natriummethylat verwendetTable 2 shows the dependence of the rate of precipitation from the time of precipitation, the molar ratio of the nickel ions to the hypophosphite ions being as shown changed. The individual precipitation rates were made from measurements on six consecutive coated samples obtained after being immersed in a bath for increasingly longer time intervals that the materials used during the six coating operations were not replaced. the The total amount of the bath here was 1.9 l; sodium methylate was used as alcoholate
Konzentration
NiCI2-OH2Oconcentration
NiCl 2 -OH 2 O
Konzentration
NaH2PO2 concentration
NaH 2 PO 2
μΐη/hμΐη / h
5 g/l 10 g/l 15 g/l 20 g/l 25 g/l 30 g/l 30 g/l
30 g/l
30 g/I
30 g/l
30 g/l
30 g/l5 g / l 10 g / l 15 g / l 20 g / l 25 g / l 30 g / l 30 g / l
30 g / l
30 g / l
30 g / l
30 g / l
30 g / l
21,6 21,6 21,6 22,9 24,1 25,421.6 21.6 21.6 22.9 24.1 25.4
3030th
Niederschlagszeit μΓπ/hPrecipitation time μΓπ / h
Molares Verhältnis (Ni+2ZH2PO2") Die Tabellen 4 bis 7 zeigen die Abhängigkeit der Niederschlagsgeschwindigkeit vom molaren Verhältnis der Nickelionen zu den Hypophosphitionen, wobei die einzelnen Bäder verschiedene Natriummethylatkonzentrationen aufwiesen. Bei den Beispielen der Tabelle wurde kein Alkoholat zugegeben.Molar ratio (Ni +2 ZH 2 PO 2 ") Tables 4 to 7 show the dependence of the rate of precipitation on the molar ratio of the nickel ions to the hypophosphite ions, the individual baths having different sodium methylate concentrations. In the examples in the table, no alcoholate was added.
0,5 h
1,5 h
3,0 h
5,0 h
7,5 h
10,5 h0.5 h
1.5 h
3.0 h
5.0 h
7.5 h
10.5 h
17,017.0
16,716.7
11,511.5
7,17.1
5,15.1
3,33.3
0,417 0,410 0,424 0,436 0,451 0,4710.417 0.410 0.424 0.436 0.451 0.471
35 Molares Verhältnis
(Ni+VH2PO2") 35 molar ratio
(Ni + VH 2 PO 2 ")
4040
0,30 0,38 0,42 0,47 0.49 Molares Verhältnis
(Ni + 2/H2PO2~)0.30 0.38 0.42 0.47 0.49 molar ratio
(Ni + 2 / H 2 PO 2 ~)
Die folgende Tabelle 3a enthält die Niederschlagsgeschwindigkeiten in einem Bad mit einer Gesamtmenge 45 Tabelle von 3,8 1 bei konstanter Konzentration des Nickelsalzes und sich ändernder Konzentration des Hypophosphits. Die Tabelle 3b stellt die Niederschlagsgeschwindigkeit unter gleichen Bedingungen, jedoch konstanter Hypophosphitkonzentration und sich ändernder Nickelsalzkonzentration dar. Als Alkoholat wurde auch hier 0,30 Methylat gewählt. 0,38The following table 3a contains the precipitation rates in a bath with a total amount of 3.8 1 with a constant concentration of the nickel salt and changing concentration of hypophosphite. Table 3b shows the rate of precipitation under the same conditions, but constant hypophosphite concentration and changing nickel salt concentration Here, too, 0.30 methylate was chosen as the alcoholate. 0.38
0,42 0,44 55 0,47 0,490.42 0.44 55 0.47 0.49
Konzentration
von NaH2PO2 concentration
of NaH 2 PO 2
Konzentration vonNiCl2-6H2OConcentration of NiCl 2 -6H 2 O
μΐτι/hμΐτι / h
NaOCH3 After 3
21,6 g/l
21,6 g/l
21,6 g/l
21,6 g/l
21,6 g/l21.6 g / l
21.6 g / l
21.6 g / l
21.6 g / l
21.6 g / l
NaOCH3 After 3
13,5 g/l
13,5 g/l
13,5 g/l
13,5 g/l
13,5 g/l
13,5 g/l13.5 g / l
13.5 g / l
13.5 g / l
13.5 g / l
13.5 g / l
13.5 g / l
Molares Verhältnis NaOCH3
+ 2/H2PO2")Molar ratio NaOCH 3
+ 2 / H 2 PO 2 ")
2,7 g/l
2,7 g/l
2,7 g/l
2,7 g/l
2,7 g/l2.7 g / l
2.7 g / l
2.7 g / l
2.7 g / l
2.7 g / l
μΐη/hμΐη / h
30,5 23,9 19,8 11,2 7,430.5 23.9 19.8 11.2 7.4
μπι/hμπι / h
30,5 23,9 19,8 16,3 11,4 6,630.5 23.9 19.8 16.3 11.4 6.6
μηι/1ιμηι / 1ι
31,7 24,1 20,3 11,4 8,931.7 24.1 20.3 11.4 8.9
Molares Verhältnis NaOCH3 μιτι/h
(Ni+VH2PO2IMolar ratio NaOCH 3 μιτι / h
(Ni + VH 2 PO 2 I.
Molares Verhältnis
(Ni+VH2PO2")Molar ratio
(Ni + VH 2 PO 2 ")
Natriumsuccinat μηι/ΙιSodium succinate μηι / Ιι
(Na2C4H4O4-OH2O)(Na 2 C 4 H 4 O 4 -OH 2 O)
0,30
0,38
0,42
0,47
0,490.30
0.38
0.42
0.47
0.49
Og/1
Og/1
Og/1
Og/1
Og/1Og / 1
Og / 1
Og / 1
Og / 1
Og / 1
Die erhaltenen Niederschlagsgeschwindigkeiten und ebenso die Stabilität des Bades sind umgekehrt proportional zum molaren Verhältnis der Nickel- zu den Hypophosphitionen. Dieses Verhältnis sollte zwischen den Werten 0,35 und 0,29 liegen. Je niedriger das molare Verhältnis ist, desto größer ist die Niederschlagsgeschwindigkeit Mit fortschreitendem Niederschlagen wird dieses Verhältnis jedoch größer, so daß die Niederschlagsgeschwindigkeit abnimmt. Der Grund für die Erhöhung des molaren Verhältnisses liegt darin, daß der Verbrauch der Hypophosphitionen etwa dreimal so groß ist wie der der Nickelionen.The precipitation rates obtained and also the stability of the bath are reversed proportional to the molar ratio of nickel to den Hypophosphite ions. This ratio should be between the values 0.35 and 0.29. The lower the molar Ratio, the greater the rate of precipitation As precipitation progresses however, this ratio becomes larger, so that the precipitation speed decreases. The reason for the increase in the molar ratio is that the consumption of hypophosphite ions is about three times as high is as large as that of the nickel ions.
Es ist daher sehr wichtig, während des Niederschlagens der Lösung Hypophosphitionen und Nickelionen in dem Maße zuzuführen, wie diese verbraucht wurden. Es brauchen nur diese beiden Materialien in Form von Nickelchlorid und Natriumhypophosphit ergänzt werden. Nachträgliche Zugaben von Alkoholaten sind während der Lebensdauer des Bades nicht erforderlich. Dies trifft auch für Ammoniumchlorid zu, da Chloridionen von Nickelchlorid und Ammoniumionen von Ammoniumhydroxid geliefert werden.It is therefore very important during the precipitation to supply hypophosphite ions and nickel ions to the solution as these have been consumed. Only these two materials need to be supplemented in the form of nickel chloride and sodium hypophosphite. Subsequent additions of alcoholates are not required during the life of the bath. This is also true for ammonium chloride, since chloride ions from nickel chloride and ammonium ions from Ammonium hydroxide.
Die Tabellen 8 bis 10 dienen zum Vergleich mit den Tabellen 4 bis 6. Die Ergebnisse in den Tabellen 4 bis 6 wurden mit Hilfe von Bädern erzielt, die erfindungsgemäß aus einer konzentrierten Lösung des Hypophosphits und des Alkoholate und einer schwächer konzentrierten wäßrigen Lösung der anderen Bestandteile hergestellt wurden. Die Ergebnisse der Tabellen 8 bis 10 wurden mit Bädern (5,7 1 Badmenge) erzielt, bei denen das Alkoholat zu einer fertigen Lösung sämtlicher Bestandteile des Bades zugegeben wurde.Tables 8 to 10 serve for comparison with Tables 4 to 6. The results in Tables 4 to 6 were achieved with the help of baths, according to the invention from a concentrated solution of hypophosphite and the alcoholate and a less concentrated aqueous solution of the other ingredients were manufactured. The results of Tables 8 to 10 were obtained with baths (5.7 1 bath amount) to which the alcoholate was added to a finished solution of all the components of the bath.
Tabelle 9 zeigt, daß eine Erhöhung der Natriumme- tiiviSt-ivonzcntrauon UL/Cr ucn m ucr ι SuCuC υ
enthaltenen Wert wenig Einfluß auf die Niederschlagsgeschwindigkeit besitzt. Die Tabelle 8 weist wesentlich
kleinere Niederschlagsgeschwindigkeiten als die Tabelle 4 auf. Hieraus kann geschlossen werden, daß die
Reaktion des Methylats mit dem reduzierenden Mittel, welche den Niederschlagsvorgang bei Zimmertemperatur
begünstigt, in einem verdünnten System geschwächt oder sogar verhindert wird.
Der Vergleich der Tabelle 10 mit der Tabelle 8 zeigt
den Verstärkungseffekt, der durch die Zugabe von Natriumsuccinat zu einem Bad, das durch die Zuführung
von Natriummethylat zu der fertigen verdünnten Lösung hergestellt wird, erhalten wird. Aus der
folgenden Tabelle 11 ist die Zunahme der Nieder-Schlagsgeschwindigkeit ersichtlich, wenn das Natriumsuccinat
in ein Bad gegeben wird, das in vorteilhafter Weise durch die Zusammenfügung einer konzentrierten
Lösung des Methylats und des Natriumhypophosphits und einer verdünnten Lösung der weiteren Bestandteile
hergestellt wird. Es ist zu bemerken, daß die Niederschlagsgeschwindigkeiten in der Tabelle 11
diejenigen in der Tabelle 4 um einen beträchtlichen Wert überschreiten. Hieraus kann geschlossen werden,
daß zugleich mit den Alkoholaten auch weitere, den Niederschlagsvorgang begünstigende Stoffe wie Succinate
in das Bad gegeben werden können, wobei beide Mittel die Reduktion und die Abscheidung von Nickel
fördern.Table 9 shows that an increase in the sodium metiiviSt-ivonzcntrauon UL / Cr ucn m ucr ι SuCuC υ contained value has little effect on the rate of precipitation. Table 8 shows significantly lower precipitation rates than Table 4. From this it can be concluded that the reaction of the methylate with the reducing agent, which promotes the precipitation process at room temperature, is weakened or even prevented in a dilute system.
Comparison of Table 10 with Table 8 shows the enhancement effect obtained by adding sodium succinate to a bath made by adding sodium methylate to the final diluted solution. The following Table 11 shows the increase in the precipitation rate when the sodium succinate is placed in a bath which is advantageously prepared by combining a concentrated solution of the methylate and sodium hypophosphite and a dilute solution of the other ingredients. It is to be noted that the precipitation rates in Table 11 exceed those in Table 4 by a considerable amount. From this it can be concluded that, at the same time as the alcoholates, other substances that favor the precipitation process, such as succinates, can also be added to the bath, both agents promoting the reduction and deposition of nickel.
"5 Tabelle 11"5 Table 11
Molares Verhältnis
(Ni'Vh2PO2 )Molar ratio
(Ni'Vh 2 PO 2 )
NaOCH1 After 1
'ira/h'ira / h
Molares Verhältnis
(Ni * VH2PO: )Molar ratio
(Ni * VH 2 PO:)
Natriumsuccinat
(Na2C4H4O4-OH2O)Sodium succinate
(Na 2 C 4 H 4 O 4 -OH 2 O)
am/ham / h
Molares Verhältnis
(Ni*2/H2PO2")Molar ratio
(Ni * 2 / H 2 PO 2 ")
NaOCH,Well,
Die Tabellen 12 bis 15 enthalten die Niederschlagsgeschwindigkeiten für Nickel bei einer Zugabe von Natriumpropylat sowie von Natriumäthylat, Lithiumäthylat und Bariumäthylat Die verwendeten Bäder wurden in vorteilhafter Weise aus zwei Lösungen mit verschieden starker Konzentration hergestellt Die Ergebnisse dieser Tabellen im Vergleich zu denjenigen der Tabelle 7 stützen die Tatsache, daß alle Alkoholate den Niederschlagsvorgang bei der stromlosen Abscheidung von Nickel bei Zimmertemperatur beträchtlich begünstigen.Tables 12 to 15 contain the precipitation rates for nickel with an addition of sodium propylate as well as sodium ethylate, lithium ethylate and barium ethylate The baths used were advantageously made up of two solutions different strength concentration produced The results of these tables compared to those of Table 7 support the fact that all alcoholates electroless deposition deposition of nickel at room temperature.
Tabelle NatriumpropylatTable sodium propylate
(Ni+VH2PO2-)(Ni + VH 2 PO 2 -)
0,30 0,31 0,45 0,47 0,50 0,300.30 0.31 0.45 0.47 0.50 0.30
Na(OC3II8)Na (OC 3 II 8 )
4,15 g/l 4,15 g/l 4,15 g/l 4,15 g/l 4,15 g/I 0,0 g/l4.15 g / l 4.15 g / l 4.15 g / l 4.15 g / l 4.15 g / l 0.0 g / l
|xm/h| xm / h
17,817.8
17,017.0
15,215.2
10,410.4
5,65.6
2,52.5
Tabelle 15
BariumäthylatTable 15
Barium ethylate
(Ni+VII2PO2")(Ni + VII 2 PO 2 ")
0,30
0,37
0,44
ίο 0,47
0,50
0,300.30
0.37
0.44
ίο 0.47
0.50
0.30
Ba(OC2Hs)2 Ba (OC 2 Hs) 2
11,3 g/l
11,3 g/l
11,3 g/l
11,3 g/l
11,3 g/l
0,0 g/l11.3 g / l
11.3 g / l
11.3 g / l
11.3 g / l
11.3 g / l
0.0 g / l
μπι/Ιιμπι / Ιι
20,620.6
20,020.0
18,018.0
10,210.2
6,86.8
2,52.5
VIl2PO2")VIl 2 PO 2 ")
0,30 0,37 0,44 0,48 0,500.30 0.37 0.44 0.48 0.50
Tabelle NatriumäthylatTable sodium ethylate
VII2PO2-)VII 2 PO 2 -)
0,30 0,37 0,44 0,47 0,50 0,300.30 0.37 0.44 0.47 0.50 0.30
Na(OC3II8)Na (OC 3 II 8 )
33,2 g/l 33,2 g/l 33,2 g/l 33,2 g/l 33,2 g/I33.2 g / l 33.2 g / l 33.2 g / l 33.2 g / l 33.2 g / l
Na(OC2II5)Na (OC 2 II 5 )
3,4 g/l 3,4 g/l 3,4 g/l 3,4 g/l 3,4 g/l 0,0 g/l3.4 g / l 3.4 g / l 3.4 g / l 3.4 g / l 3.4 g / l 0.0 g / l
μηι/Ιιμηι / Ιι
17,5 16,5 15,0 10,617.5 16.5 15.0 10.6
5,15.1
[xm/h[xm / h
20,620.6
19,519.5
18,318.3
10,210.2
6,86.8
2,52.5
Untersuchungen lassen vermuten, daß Alkoholate die Abscheidung von Metallen, die dem Nickel ähnlich sind, z. B. Lisen und Kobalt, bei Zimmertemperatur nicht begünstigen. Bei Verwendung von Nickellegierungen, bei denen der Anteil des Nickels überwiegt, wurde jedoch festgestellt, daß auch hier das Alkoholat in gewünschter Weise auf den Niederschlagsvorgang einwirkt. Beispiele hierfür zeigen die folgenden Tabellen 16 und 17.Research suggests that alcoholates are the Deposition of metals similar to nickel, e.g. B. Lisen and cobalt, not at room temperature favor. When using nickel alloys, in which the proportion of nickel predominates, was however, found that here too the alcoholate has a desired effect on the precipitation process acts. Examples of this are shown in Tables 16 and 17 below.
Ni ** +Co + +/l I2PO2' NaOCH3 Ni ** + Co + + / I 2 PO 2 'NaOCH 3
0,625
0,700
0,8000.625
0.700
0.800
2,7 g/l
2,7 g/l
2,7 g/I2.7 g / l
2.7 g / l
2.7 g / l
μΐτι/hμΐτι / h
16,516.5
10,210.2
5,85.8
(Ni+VH2PO2")(Ni + VH 2 PO 2 ")
0,30 0,37 0,44 0,47 0,500.30 0.37 0.44 0.47 0.50
Na(OC2H5)Na (OC 2 H 5 )
27,0 g/l 27,0 g/I 27,0 g/l 27,0 g/I 27,0 g/l27.0 g / l 27.0 g / l 27.0 g / l 27.0 g / l 27.0 g / l
μΐη/hμΐη / h
20,320.3
19,319.3
17,817.8
9,99.9
6,36.3
4(1 Ni + *+Fe+-VH2PO2 NaOCH3 4 (1 Ni + * + Fe + -VH 2 PO 2 NaOCH 3
0,6250.625
0,7000.700
0,8000.800
2,7 g/l
2,7 g/l
2,7 g/l2.7 g / l
2.7 g / l
2.7 g / l
μΐη/ημΐη / η
17,3 8,1 5,117.3 8.1 5.1
Tabelle LithiumäthylatTable lithium ethylate
INi+VH2PO2")INi + VH 2 PO 2 ")
0,30 0,37 0,44 0,47 0,50 0,300.30 0.37 0.44 0.47 0.50 0.30
Li(OC2H5)Li (OC 2 H 5 )
2,6 g/l 2,6 g/l 2,6 g/l 2,6 g/l 2,6 g/l 0,0 g/l2.6 g / l 2.6 g / l 2.6 g / l 2.6 g / l 2.6 g / l 0.0 g / l
μπι/πμπι / π
20,320.3
19,519.5
18,318.3
10,210.2
6,86.8
2,32.3
Die Vorbereitung der Unterlage für die Abscheidung richtet sich nach dem als Unterlage verwendeten Material. Bei vielen Materialien, z. B. Glas, Epoxid oder Papier, sollte die Oberfläche sauber und mit einem bekannten Sensibilisierungsmittel vorbehandelt sein.The preparation of the base for the deposition depends on the base used Material. With many materials, e.g. B. Glass, epoxy or paper, the surface should be clean and covered with a known sensitizers.
Hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften wurde festgestellt, daß alle Schichten, die auf entsprechend vorbereiteten Unterlagen durch die beschriebene stromlose Abscheidung gewonnen wurden, leitfähig waren, zum mindesten zu dem Maße, daß das Aufbringen weiterer Überzüge auf elektrolytischemWith regard to the electrical properties, it was found that all layers applied accordingly prepared documents were obtained by the described electroless deposition, conductive were, at least to the extent that the application of further coatings on electrolytic
bo Wege möglich war.bo ways was possible.
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