DE2921749C2

DE2921749C2 -

Info

Publication number: DE2921749C2
Application number: DE2921749A
Authority: DE
Inventors: Donald John Winchester Gb Barclay; William Morris Eastleigh Hampshire Gb Morgan
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1977-06-14
Filing date: 1979-05-29
Publication date: 1990-10-25
Also published as: ATA327978A; DE2921749A1; ES470542A1; FI63785C; IE47088B1; DE2818780A1; FR2394621A2; AR218669A1; NO782046L; AU520857B2; NL7805538A; CH641213A5; DK151643B; SE430347B; DK151643C; CA1111369A; NO151375B; ZA782162B; DE2818780C2; AU3521178A

Description

Die Erfindung betrifft ein Bad zum Elektroplat tieren, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert ist.

Aus dem deutschen Patent 28 18 780 ist ein Bad zum Elektroplattieren von Chrom oder Chromlegie rungen bekannt, welches in wäßriger Lösung Chrom in dreiwer tiger Form und mindestens teilweise komplex an das Chrom ge bundenes Thiocyanat, gegebenenfalls das Salz eines Legierungsmetalls, und einen Puffer enthält, der mit der Komplexlösung im chemischen Gleichgewicht steht und einen der an das Chrom komplex gebundenen Liganden liefert. Als vorteilhafte Puffer haben sich dabei Aminosäuren, insbesondere das Glycin, Formiate und Acetate erwiesen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, für das in dem Patent 28 18 780 beschriebene Bad zusätzliche Puffer bzw. Pufferkombinationen anzugeben, mit denen ähnlich gute Ergebnisse wie mit den in dem in dem Patent verwendeten Puffern erzielt werden. Diese Aufgabe wird mit einem Bad der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Eine vorteilhafte Ausbildung des Bads nach Anspruch 1 ist im Anspruch 2 beschrieben.

Mit dem vorliegenden Bad werden in einem Stromdichten- Bereich von 5 bis 600 mA/cm² glänzende Niederschläge aus Chrom oder Chromlegierungen erhalten. Die Niederschlagsge schwindigkeit kann bis zu 0,9 µm/Minute betragen. Zudem ist der Bereich der Badtemperatur, in welchem gearbeitet werden kann, sehr groß und reicht von 20 bis 70°C. Schließlich ist die Konzentration der Chromionen im Bad sehr niedrig. Wie die weiter unten aufgeführten Beispiele zeigen, werden mit dem vorliegenden Bad gleich gute Ergebnisse wie mit dem in dem vorgenannten Patent beschriebenen Bad erzielt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispie len beschrieben.

Beispiel 1

Zur Herstellung eines Bades wurde in der folgenden Weise vorge gangen:

1. 60 g Borsäure (H₃BO₃) werden zu 600 ml deionisiertem oder destilliertem Wasser gegeben. Bis zur Lösung der Borsäure wird erhitzt und geführt. Der pH-Wert wird durch die Zu gabe einer 10%igen NaOH oder einer 10%igen H₂SO₄-Lösung auf einen Wert zwischen 2 und 2,4 eingestellt.
2. 33,12 g Chrom (III)-Sulfat (Cr₂(SO₄)₃ · 15 H₂O) werden zu der im Schritt 1 hergestellten Borsäurelösung gegeben.
3. 32,43 g Natriumthiocynat (NaSCN) werden zu der im Schritt 2 erzeugten Lösung gegeben. Die Mischung wird erhitzt auf 85 ± 5°C und dann unter Einhaltung dieser Temperatur 90 Minuten lang gerührt.
4. Dann wird auf Normaltemperatur abgekühlt und dann werden zwischen 1 g und 20 g Glyclglycin oder Glycylglycylglycin pro Liter Lösung zugegeben. Der pH-Wert wird wie im Schritt 1 eingestellt. Anschließend wird auf 85 ± 5°C erhitzt und unter Einhaltung dieser Temperatur 90 Minuten lang gerührt.
5. Anschließend wird auf Raumtemperatur abgekühlt und 140 g Natriumperchlorat (NaClO4 · H₂O) zugefügt. Anschließend wird bis zur vollständigen Lösung erhitzt und gerührt.
6. Der pH-Wert wird wie im Schritt 1 auf 2,5 eingestellt.
7. Mit deionisiertem oder destilliertem Wasser wird das Vo lumen der Lösung auf ein Liter gebracht.
8. Zu der Lösung werden 1 g Natriumlaurylsulfat oder 0,1 g eines handelsüblichen fluorierten Netzmittels gegeben. Anschließend wird bis zur vollständigen Auflösung gerührt.

Das Bad ist nun fertig. Geeignete Plattierbedingun gen sind im folgenden aufgeführt:

Günstige Ergebnisse werden erzielt bei Stromdichten im Bereich zwischen 50 und 150 mA/cm² bei pH-Werten im Bereich zwischen 2,0 und 4,0 und bei Badtemperaturen im Bereich zwischen 25 und 60°C. Bei Verwendung von Pufferkonzentrationen in dem angege benen Bereich werden glänzende Niederschläge erhalten. Die Stromausbeute des Bades erhöht sich von 11% bei 1 g Puffer pro Liter auf 16%, wenn die Pufferkonzentration auf 10 g pro Li ter erhöht wird, und die Stromausbeute erniedrigt sich wieder auf 5%, wenn die Pufferkonzentration weiter auf 20 g pro Liter erhöht wird.

Es sollte unter einem Abzug gearbeitet werden, da in geringem Umfang eine elektrochemische Spaltung des Thiocyanatanions an der Kathode stattfindet.

Beispiel 2

Ein Bad wird wie in Beispiel 1 hergestellt, wobei allerdings die Menge des Natriumthiocyanats auf 16,2 g redu ziert und als Puffer Glycylglycin verwendet wird. Die Konzen tration des Glycylglycins wird im Bereich zwischen 1 g und 5 g pro Liter variiert. Es werden glänzende Chromniederschläge er halten, wobei die Stromausbeuten des Bades ähnlich denjenigen sind, welche im Beispiel 1 erreicht wurden.

Beispiel 3

Ein Bad wird wie im Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch als Puffer ein Gemisch aus Glycylglycin und Glycin zu gegeben wird. Das Glycin hat eine Konzentration von 10 g pro Liter, während die Konzentration des Glycylglycins zwischen 1 und 5 g pro Liter variiert wird. Es werden glänzende Chromnie derschläge erhalten, wobei die Stromausbeute des Bades von 19% auf 13,5% absinkt, wenn die Konzentration des Glycylglycin von 1 auf 5 g pro Liter erhöht wird.

Beispiel 4

Ein Bad wird wie in Beispiel 3 hergestellt, wobei jedoch die Menge des Natriumthiocyanats auf 16,2 g erniedrigt wird. Die Stromausbeute des Bades erniedrigt sich von 15 auf 13,5%, wenn die Konzentration des Glycylglycins von 1 auf 5 g pro Liter erhöht wird.

In den folgenden drei Beispielen können die genannten Puffer auch durch Gemische aus Glycin und dem jeweils genannten Puffer ersetzt werden.

Beispiel 5

Ein Bad wird wie im Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die Menge des Natriumthiocyanats auf 16,2 g pro Liter reduziert wird und statt des Glycins Natriumacetat als Puffer verwendet wird. Die Konzentration des Natriumacetats liegt bei 8,2 g pro Liter, was einer 0,1molaren Lösung entspricht. Mit tels der Lösung wurden glänzende, saubere Chromniederschlä ge innerhalb des Stromdichten-Bereichs von 5 bis 600 mA/cm² mit einer Stromausbeute von 14% erhalten. In diesem Beispiel liegt die Temperatur bei 40°C und der pH hat einen Wert von 2,5.

Beispiel 6

Ein Bad wird wie im Beispiel 1 hergestellt, wobei jedoch die Menge des Natriumthiocyanats auf 16,2 g pro Liter reduziert wird und statt Glycin Natriumformiat als Puffer eingesetzt wird. Die Konzentration des Natriumformiats liegt bei 6,8 g pro Liter was einer 0,1molaren Lösung entspricht. Mit der Lösung werden glänzende, saubere Chromniederschläge innerhalb des Stromdichten-Bereichs zwischen 5 und 600 mA/cm² mit einer Stromausbeute von 14% erhalten. In diesem Beispiel liegt die Temperatur des Bades bei 40°C und der pH hat einen Wert von 2,5.

Beispiel 7

Ein Bad wird wie im Beispiel 1 erzeugt, wobei je doch die Menge des Natriumthiocyanats auf 16,2 g reduziert wird und statt des Glycins Natriumhypophosphit (NaH₂PO₂) als Puffer eingesetzt wird. Die Konzentration des Natriumhypophos phits liegt bei 8,8 g pro Liter, was einer 0,1molaren Lösung entspricht. Mittels dieses Bades wurden glänzende, saubere Chrom niederschläge innerhalb des Stromdichten-Bereichs zwischen 15 und 300 mA/cm² mit einer Stromausbeute von 14% erhalten. In diesem Beispiel liegt die Badtemperatur bei 40°C und der pH hat einen Wert von 2,5.

Die vorangegangenen Plattierungen wurden beispielsweise in einer Hullzelle durchgeführt, wobei die Kathode, auf welcher das Chrom niedergeschlagen wurde, aus einer Messingplatte be stand. Alle genannten Puffer bilden in dem Bad einen an das Chrom komplex gebundenen Liganden. Durch den Zusatz ge eigneter Salze kann das Bad auch zum Nieder schlagen von Chromlegierungen benutzt werden.

Claims

1. Bad zum Elektroplattieren von Chrom oder Chromlegierungen nach Patent 28 18 780, welches in wäßriger Lösung Chrom in dreiwer tiger Form und mindestens teilweise komplex an das Chrom gebunde nes Thiocyanat, gegebenenfalls das Salz eines Legierungsmetalls und einen Puffer enthält, der mit der Komplexlösung im chemischen Gleichgewicht steht und einen der an das Chrom komplex gebundenen Liganden liefert, dadurch gekennzeichnet, daß es als Puffer ein Material aus der Gruppe Formiat und Acetat und mindestens ein Material aus der Gruppe Hypophosphit, Glycylglycin und Glycyl glycylglycin oder mindestens ein Material aus der zuletzt ge nannten Gruppe enthält.

2. Bad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Puffer ein Material aus den genannten Gruppen und zusätzlich Glycin enthält.