DE3502995C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein wäßriges saures Bad zur gal­ vanischen Abscheidung von Goldlegierungen, welches Gold­ ionen, Ionen eines legierenden Metalls, Ameisensäure und eine weitere Carbonsäure enthält, sowie ein Verfahren zur galvanischen Abscheidung von Goldlegierungen unter Verwendung dieses Bades.

Bei dem aus der DE-OS 31 39 815 bekannten Verfahren wird ein Bad wie vorstehend beschrieben verwendet. Die Goldle­ gierung wird auf einer Nickelschicht abgeschieden. Das le­ gierende Metall ist Kolbalt, kann aber auch Nickel oder Indium sein. Die weitere Carbonsäure ist Essigsäure oder Zitronensäure.

Bekanntllich dient das legierende Metall dazu, einen härte­ ren Überzug zu bekommen als er mit reinem Gold zu erhalten ist. Daß ein Komplexbildner für das legierende Metall an­ wesend ist, ist üblich. In einem anderen bekannten Gold- Kobalt-Bad ist es Zitronensäure bzw. das Citrat-Anion.

Es könnte erwartet werden, daß ein Bad für die galvanische Abscheidung einer Gold-Nickel-Legierung von einem Bad für die galvanische Abscheidung einer Gold-Kobalt-Legierung lediglich durch Ersetzen der Quelle für das Kobalt durch eine Quelle für das Nickel ableitbar sei. Bei diesem Ver­ such ist jedoch gefunden worden, daß die Abscheidungsge­ schwindigkeit verschlechtert wird und daß unerwünschte Nie­ derschläge im Bad erhalten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein galvanisches Bad für die Abscheidung einer Gold-Nickel-Legierung anzu­ geben, mit dem sich auch Schnellabscheidungen durchführen lassen und das eine gute Stabilität aufweist. Darüber hinaus soll ein Verfahren zur galvanischen Abscheidung einer Gold-Nickel-Legierung unter Verwendung dieses Bades angegeben werden.

Die Aufgabe wird durch das Bad des Anspruchs 1 und das Verfahren des Anspruchs 6 gelöst. Bevorzugte Ausführungs­ formen des Bades des Anspruchs 1 sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 angegeben.

Es ist überraschend gefunden worden, daß Citrat für die voranstehend angegebenen Schwierigkeiten verantwortlich ist, wenn das Bad für die Abscheidung von Gold-Nickel-Legie­ rungen bestimmt ist.

Es sei bemerkt, daß in dieser Beschreibung die Bezugnahme auf Oxalsäure und Ameisensäure und auf ihre Anionen aus­ tauschbar ist; die Natur der Spezies, die vorliegt, hängt von dem pH-Wert des Bades ab.

Günstigerweise kann das Bad Goldionen in einer Menge von 4 bis 20 g/l enthalten.

Als Quelle für die Nickelionen kann Nickelsulfat verwendet werden. Die Nickelionen können günstigerweise in einer Menge von 1 bis 5 g/l vorliegen.

Günstigerweise liegt Oxal­ säure in einer Menge von 30 bis 80 g/l vor. 50 g/l ist als die geeignetste Gebrauchs­ konzentration befunden worden.

Die Ameisensäure kann günstigerweise in einer Menge von 30 bis 80 ml/l anwesend sein; 30 bis 40 ml/l scheint der optimale Konzen­ trationsbereich zu sein, insbesondere 35 ml/l.

Als pH-Wert-Einsteller kann das Bad z. B. Kaliumhydroxid oder ein anderes Alkalimetallhydroxid in einer Menge enthalten, die einen End-pH-Wert des Bades im Bereich von 3,9 bis 5,1, insbesondere 4,1 bis 4,9 gewährleistet.

Aus dem Bad lassen sich Gold-Nickel-Legierungen mit hoher Geschwindigkeit abscheiden. Das Bad kann günstigerweise bei einer Temperatur im Bereich von 30 bis 70°C betrieben werden.

Bei der Durchführung des Verfahrens im Labormaßstab mit einer Rührvorrichtung wurde gefunden, daß eine Abschei­ dungsgeschwindigkeit von 3,8 µm/min bei Stromdichten von 13 A/dm² ohne Verlust an Glanz erreicht werden kann. Bei Benutzung einer geeigneten Vorrichtung mit größerem Bad­ volumen, z. B. einer Vorrichtung, in der Strahlbeschichtung möglich ist, können viel höhere Abscheidungsgeschwindigkeiten infolge der Anwendungsmöglichkeit viel höherer Stromdichten (bis zu 200 A/dm²) erreicht werden.

Bäder des vorgenannten Typs sind dennoch besonders für Schnellbe­ schichtungen geeignet. Dabei können Stromdichten von 10, 20, 50 oder 100 bis 200 A/dm² angewendet werden. Wenn mit hoher Abscheidungsgeschwindigkeit gearbeitet werden soll, ist es zweckmäßig, das Bad zu bewegen, günstigerweise so stark, daß dieses verwirbelt wird.

Die Erfindung wird an Hand der folgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Gold als Kalium-gold(I)-cyanid10 g/l Oxalsäure · 2 H₂O63 g/l Ameisensäure40 ml/l Nickel (als Sulfat) 2 g/l Kaliumhydroxidbis pH 4,1

Dieses Bad wurde in eine Labor-Beschichtungsvorrichtung, in der Wirbelbewegung erzeugt werden kann, eingeführt. Das Bad wurde durch zwei Rohre in einen 500-ml-Becher gepumpt und durch Löcher in den Rohren auf das zu beschichtende Werkstück gerichtet. Das Bad wurde durch ein drittes Rohr in dem Becher abgepumpt. Das Werkstück war zwischen den beiden Zuführrohren angeordnet und die Anoden waren um die Zuführrohre in eine solche Stellung gebracht, daß sie den Fluß des Bades nicht störten.

Das Bad wurde rund um das System mit einer Strömungs­ geschwindigkeit von 5 l/min (gemessen mit Wasser von Raumtemperatur) gepumpt.

Es wurden voll glänzende Gold-Nickel-Überzüge von bis zu 5 µm Dicke bei einer Abscheidungsgeschwindigkeit von 3,8 µm/min und einer Stromdichte bis zu 13 A/dm² erhalten.

Beispiel 2

Gold als Kalium-gold(I)-cyanid10 g/l Oxalsäure · 2 H₂O50 g/l Ameisensäure35 ml/l Nickel (als Sulfat) 3 g/l Kaliumhydroxidbis pH 4,4

Es wurde wie in Beispiel 1 beschrieben gearbeitet. Es wurden voll glänzende Gold-Nickel-Überzüge bei einer Abscheidungsgeschwindigkeit von 3,75 µm/min und einer Stromdichte bis zu 12 A/dm² erhalten.

Beispiel 3

Es wurde ein Bad wie in Beispiel 2 angegeben verwendet mit der Ausnahme, daß 20 ml/l Ameisensäure und 2 g/l Nickel eingesetzt wurden. Es wurden voll glänzende Überzüge bei Abscheidungsgeschwindigkeiten von 2,5 µm/min und Stromdichten von 8 A/dm² erhalten. Voll glänzende Überzüge wurden auch bei Abscheidungsgeschwindigkeiten von 2,8 µm/min (9 A/dm²) und 3,1 µm/min (10 A/dm²) erhalten. Bei allen Versuchen war die Temperatur des Bades 50°C.

Beispiel 4

Es wurde ein Bad wie in Beispiel 2 beschrieben verwendet, ausgenommen, daß die Ameisensäure-Konzentration 40 ml/l und die Nickel-Konzentration 2,0 g/l war. Es wurden voll glänzende Gold-Nickel-Legierungsüberzüge bei einer Ab­ scheidungsgeschwindigkeit von 3,0 µm/min und einer Strom­ dichte von 10 A/dm² erhalten, sowie bei Abscheidungs­ geschwindigkeiten von 3,3 µm/min (11 A/dm²) und 3,55 µm/min (12 A/dm²) erhalten. Bei allen Versuchen war die Badtem­ peratur 50°C.

Claims (6)

1. Wäßriges saures Bad zur galvanischen Abscheidung von Goldlegierungen, welches Goldionen, Ionen eines legie­ renden Metalls, Ameisensäure und eine weitere Carbonsäure enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Bad die Goldionen in einer Menge von 4 bis 50 g/l, als legierende Metall­ ionen Nickelionen in einer Menge von 0,5 bis 20 g/l, die Ameisensäure in einer Menge von 20 bis 100 ml/l, als weitere Carbonsäure Oxalsäure in einer Menge von 20 bis 100 g/l enthält und daß das Bad citratfrei ist.

2. Bad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es die Goldionen in Form eines Gold(I)-Salzes enthält.

3. Bad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als Gold(I)-Salz ein Alkalimetall- oder Ammonium­ Gold(I)-Cyanid enthält.

4. Bad nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich einen pH-Wert-Einsteller enthält.

5. Bad nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich Glanzbildner, Weichmacher und Korn­ verfeinerer enthält.

6. Verfahren zur galvanischen Abscheidung von Goldlegie­ rungen unter Verwendung eines Bades nach den Ansprü­ chen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bad bei einer Stromdichte bis zu 200 A/dm², einem pH-Wert im Bereich von 3,9 bis 5,1 und einer Badtemperatur im Bereich von 20 bis 80°C betrieben wird.