DE3139641A1

DE3139641A1 - "galvanisches bad und verfahren zur abscheidung halbglaenzender duktiler und spannungsfreier nickelueberzuege"

Info

Publication number: DE3139641A1
Application number: DE19813139641
Authority: DE
Inventors: Linda J. 07834 Denville N.J. Mayer; Donald R. 07628 DuMont N.J. Rosegren
Original assignee: Hooker Chemicals and Plastics Corp
Current assignee: OMI International Corp
Priority date: 1980-10-23
Filing date: 1981-10-06
Publication date: 1982-09-30
Also published as: BE890836A; DK422181A; JPS6020475B2; IT8149529A0; CH649579A5; JPS5794589A; SE8106250L; GB2085924B; DE3139641C2; GB2085924A; ES506173A0; NL8104808A; ES8302802A1; FR2492849B1; HK66786A; AU527954B2; IT1171598B; FR2492849A1; CA1180677A; AU7567681A

Description

Auf dem Gebiet der galvanischen Nickelsysteme ist es bekannt, lösliche Anoden zu verwenden. Die Verwendung löslicher Anoden wurde vorgeschrieben, weil man bisher glaubte, daß organische Additive in dem Bad in Gegenwart unlöslicher Anoden abgebaut wurden'. Ferner ist bekannt, daß die Spannung des Nickelüberzugs durch unlösliche Anoden ungünstig beeinflußt wird. Aus verschiedenen wirtschaftlichen Gründen wäre es aber außerordentlich erwünscht, unlösliche Anoden in einem System zur galvanischen Abscheidung von Nickel verwenden zu können, ohne daß Abbau der Additive oder Spannung in den Nickelüberzügen auftreten.

Als Beispiele für US-PS'e, die die galvanische Abscheidung von Nickel betreffen, seien genannt: 2 228 991; 2 409 119; 2 409 120; 2 485 149 und -2 998 360. Soweit es festgestellt werden kann, wird gemäß, diesen Patentschriften eine übliche oder modifizierte sich verbrauchende Anode verwendet. Siehe z.B. US-PS 2 228 991, Seite 2, Spalte 2, Zeilen 53 bis 64.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein galvanisches Bad und ein Verfahren zur galvanischen Abscheidung von Nickel zu schaffen, wobei unlösliche Anoden verwendet werden können und halbglänzende, duktile und spannungsfreie Nickelüberzüge erhalten werden.

Die Aufgabe wird durch ein Bad nach Anspruch 1 und ein Verfahren

nach Anspruch 7 gelöst, Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Zusammenfassung der Erfindung:

Die Erfindung, bezieht sich auf ein neues und verbessertes galvanisches Bad zur Verwendung mit unlöslichen Anoden, das mit relativ hoher Geschwindigkeit betrieben werden kann, um Nickelüberzüge zu erzeugen, die auch relativ spannungsfrei sind. Die unlöslichen Anoden, die im erfindungsgemäßen Bad bzw. bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können, sind z.B. platiniertes Titan, platiniertes Tantal, platiniertes Niob sowie eine Platinmetallanode selbst. Außerdem können Titananoden, die einen Überzug gemischter Oxide, wie Rutheniumdioxid-Titandioxid-überzüge haben,verwendet werden.

Das galvanische Bad nach der Erfindung enthält bestimmte vorgeschriebene Additive, die während des Galvanisieren in Gegenwart unlöslicher Anoden nicht abgebaut werden. Außer einer üblichen Nickelquelle, z.B. Nickelsulfat, und einem Leitmittel, wie Borsäure, enthält das Bad o-Formylbenzolsulfonsäure als Glanzmittel und ein Gemisch von Kalium-Perfluoroalkylsulfonaten (im Handel unter der Bezeichnung FC 98;erhältlich) als Netzmittel.

Ins einzelne gehende Beschreibung der Erfindung: Im allgemeinen werden die galvanischen Bäder nach der Erfindung wie folgt formuliert:

Bestandteil . ".

Nickel-Salz Elektrolyt o-Formylbenzolsulfonsäure K-Perfluoralky!sulfonate

■ Konzentration (g/1) 30 bis 105 (als Ni)

' 20 " 100 0,25 bis 3,0 0,02 bis 0,2

Die bevorzugten Quellen für das Nickelmetall sind Nickelsulfat, Nickelci^rat, Nickelcarbonat und dergleichen. Diese Salze werden vorzugsweise in einer Menge von etwa 135 bis 470 g/l eingesetzt, um die gewünschte Nickelkonzentration zu erhalten.

Elektrolyse, die für den vorliegenden Zweck am besten geeignet sind, sind Borsäure, Zitronensäure und dergleichen. Die bevorzugten Mengen, die zur Herstellung der galvanischen Bäder nach der Erfindung verwendet werden, liegen im Bereich von etwa 22,5 bis 45 g/l. Die Verwendung von Borsäure wird besonders bevorzugt.

Die organischen Komponenten des Bades sind gewöhnlich Glanzmittel und Netzmittel. Bei der Formulierung des speziellen galvanischen Bades nach der Erfindung ist das spezifische Glanzmittel o-Formylbenzolsulfonsäure. Das erforderliche Netzmittel ist ein Gemisch von Kalium-Perfluoroalkylsulfonaten, im Handel unter der Bezeichnung FG 98 erhältlich (Minnesota Mining & Manufacturing Comp.).

In den meisten Fällen wird der pH-Wert des Bades auf einen Wert im Bereich von etwa 2 bis 5, vorzugsweise 2,5 bis 4,5 eingestellt. Die Verbindungen, die zur pH-Werteinstellung eingesetzt werden, schließen Nickelcarbonat, Schwefelsäure, Kaliumeitrat und. Zitronensäure ein. -

Die Bäder nach der Erfindung werden, bei Temperaturen im Bereich von etwa 46 bis 57° C und bei einer relativ hohen Stromdichte von bis zu etwa 107,64 A/dm , vorzugsweise von etwa

ο
10,76 bis 64,59 A/dm betrieben. Daß eine hohe Stromdichte angewendet werden kann, ist ein weiterer wichtiger Vorteil der Bäder nach der Erfindung.

Nickelüberzüge, die unter Verwendung der Bäder nach der Erfindung auf den verschiedensten Substraten abgeschieden worden sind, sind dadurch gekennzeichnet, daß sie halbglänzend, duktil und von niedriger Spannung sind. Bisher machte die Erhaltung solcher Eigenschaften die Verwendung von sich verbrauchenden Anoden im galvanischen Nickelsystem erforderlich.

Die Erfindung wird nun noch an einer Ausführungsform veranschaulicht.

Beispiel

Es wurde ein galvanisches Bad mit folgenden Bestandteilen hergestellt:

■ .τ" 7 *τ."

Bestandteile Konzentration g/1

Nickelsulfat 75 (aus Ni)

Borsäure 40

o-Formylbenzolsulfonsäure 1,5-Gemisch von K7Perfluoroalkyl-

sulfonaten 0,1

Vor der Verwendung des Bades wurde ausreichend NickeIcarbonat zugegeben, um das Bad auf einen pH-Wert von etwa 2,5 einzustellen. Das Bad wurde mit platinisierten Titananoden zum Vernickeln von Kupfer bei 55° C und 53,82 A/dm verwendet. Der resultierende Nickelüberzug war halbglänzend und duktil. Weitere Analysen zeigten niedrige Spannung (low-stress) an. Während der Verwendung des Bades wurde praktisch kein Abbau organischer Additive festgestellt.

Claims

Patentansprüche

Galvanisches Bad zur Verwendung mit unlöslichen Anoden zur Abscheidung halbglänzender duktiler und spannungsfreier Nickelüberzüge, dadurch" gekennzeichnet, daß es ein Nickelsalz, einen Borsäure- oder Zitronensäure-Elektrolyten, o-Formylbenzolfsulfonsäure als ein Glanzmittel und ein Gemisch von Kalium-Perfluoroalkylsulfonaten als Netzmittel enthält.
2. Bad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nickelsalz Nickelsulfat ist.

European Patent Attorneys Zugolusseno Vertreter holm Europflischon Pntontomt

Doutsoho Bunk AO Hamburg, Ni-. 05/284O7 (BLZ 200700 0O) · Poiunohonk Ifaniburß 2H42-200

Dresdner Bank AG Hamburg, Nr. 033 00 35 (BLZ 200 800 00)

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3. Bad nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt Borsäure ist.
4. Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß, es einen pH-Wert von 2,5 bis 4,5 hat.
5. Bad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn-

zeichnet, daß es bei einer Stromdichte bis zu 107,64 A/dm

verwendbar ist. ■
6. Bad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es bei einer

Stromdichte von etwa 10,76.'.bis 64,59 A/dm verwendbar ist.
7. Verfahren zur galvanischen Abscheidung von Nickel auf einem Substrat, dadurch gekennzeichnet, daß man einen elektrischen Strom zwischen einer Kathode und einer unlöslichen Anode durch ein Bad nach einem der Ansprüche 1 bis 6 eine zur Ab-

scheidung eines Nickelüberzugs der gewünschten Dicke ausrei-

chenden Zeit bei einer Stromdichte bis zu 107,64 A/dm hindurchschickt.

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