DE973986C

DE973986C - Verfahren zur galvanischen Abscheidung von Indium, insbesondere Indiumueberzuegen

Info

Publication number: DE973986C
Application number: DED14432A
Authority: DE
Inventors: Peter Erich Dipl-Ing Fritzsche; Hans Dr Kuelkens
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1953-02-27
Filing date: 1953-02-27
Publication date: 1960-08-11

Description

Verfahren zur galvanischen Abscheidung von Indium, insbesondere Indiumüberzügen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur galvanischen Abscheidung von metallischem Indium aus Indiumchloridlösungen, das besonders für die Erzeugung dünner metallischer Überzugsschichten auf metallischen Unterlagen, z. B. bei der Herstellung von Verbundlagern, geeignet ist.
Für die Abscheidung von metallischem Indium aus Indiumsalzlösungen hat man bereits Ausgangslösungen von anorganischen Indiumsalzen, wie Indiumsulfat, Indiumchlorid, Indiumnitrat oder Indiumcyanid, mit und ohne anorganische oder organische Zusätze benutzt und hierbei sowohl mit unlöslichen als auch mit löslichen Anoden gearbeitet. Neben der kathodischen Abscheidung zum Zwecke der Gewinnung oder Reinigung von Indium sind auch schon Verfahren bekanntgeworden für eine Elektroplattierung von beliebigen Grundmetallen mit Indium. Dabei werden in den meisten Fällen cyanidische Bäder mit unlöslichen Anoden benutzt, die allerdings infolge der mangelhaften Beständigkeit des Indiumhydroxyds gegen Alterungserscheinungen in Cyanalkalien im praktischen Betrieb gewisse Schwierigkeiten bieten. Außerdem zersetzen sich die cyanidischen Indiumlösungen bei längerem Stehen und besonders während des Badbetriebes verhältnismäßig leicht unter Verfärbung. Die Verwendung stabilisierender Zusätze, wie Dextrose, hat nicht immer zu bleibenden Erfolgen geführt. Hinzu kommt, daß cyanidische Bäder nur mit verhältnismäßig geringer Stromausbeute betrieben werden können. Aus diesen Gründen ist man auch schon zu Plattierungsbädern auf Indiumsulfitbasis mit löslichen Anoden übergegangen, bei denen die Stromausbeuten im allgemeinen jedoch nur q.o bis 6o0/0 betragen.
Die bisher vorgeschlagenen chloridischen Indium-Plattierungsbäder arbeiten mit geringen Konzentrationen an Indiumchlorid bei p11-Werten von etwa 3. Derartige Bäder sind außerordentlich empfindlich gegen eine Verarmung an Indium während des Betriebes, die zur Abscheidung von Indiumschichten mit unregelmäßiger Stärke und ungleichmäßigen Eigenschaften und außerdem zu einem Absinken der Stromausbeute führt. Das sich an wünschenswerte Arbeiten mit hohen Stromdichten war bei den bekannten Bädern deswegen nicht möglich, weil bei Überschreitung einer gewissen Grenzstromdichte in den Niederschlägen Krzstallitbildungen auftraten, die wiederum die Gleichmäßigkeit der abgeschiedenen Schicht, auf die es gerade bei Gleitlagern besonders ankommt, störten.
Es ist ferner bekannt, Indiumüberzüge aus Elektrolyten abzuscheiden, die Indiumfluoborat, Indiumfluosilikat oder Indiumfluorid enthalten, d. h. Verbindungen, die Autokomplexe oder Komplexe mit Flußsäure bilden. Hierbei sind auch höher konzentrierte Lösungen mit einem pH-Wert unter 3 verwendet worden. Bei der Elektrolyse solcher Lösungen werden Fluor oder Fluorwasserstoff frei, die wegen ihrer Aggressivität Nachteile mit sich bringen.
Es ist schließlich bekannt, zur galvanischen Abscheidung von Indium auf Grundmetall ein Bad zu verwenden, das als wesentlichen Bestandteil Indiumsulfamat enthält. Hierbei kann man so vorgehen, daß man das zur Herstellung des Bades zu verwendende feste Indiumsulfamat mit den anderen Bestandteilen mischt und dann gemeinsam vor der Verwendung in Wasser löst. Bei Indiumsulfamat handelt es sich um eine Komplexverbindung, die zwar für diesen Zweck gut geeignet sein mag, aber verhältnismäßig teuer ist. Hiernach war es lediglich bekannt, eine galvanische Abscheidung von Indium aus hochkonzentrierten Lösungen zu erhalten, wenn man als Träger des Indiums diese Komplexverbindung verwendet.
Im Gegensatz zu diesen bekannten Bädern wird nach dem Verfahren der Erfindung als Elektrolyt eine wäßrige Badflüssigkeit mit hohen Konzentrationen an Indiumchlorid benutzt. Die Bäder enthalten erfindungsgemäß go bis 16o g/l Indiurn Badflüssigkeit als Chlorid. Besonders vorteilhaft arbeitet man mit einer Konzentration von iio bis 130 g/1. Die Badflüssigkeit wird auf einen pH-Wert unter 3,0 gehalten, so daß die Gefahr der Bildung von Indiumhydroxyd mit Sicherheit vermieden werden kann. Im allgemeinen wird man die Salzsäurekonzentration des Bades so weit vergrößern, daß sich p11-Werte zwischen o,7 und 1,2 einstellen.
Gegebenenfalls kann das Bad noch ein Leitsalz, wie Ammoniumchlorid, und ein Kolloid, wie Leim, enthalten.
Im Gegensatz zu den Chloridbädern mit geringen Indiumchloridkonzentrationen werden die Bäder nach der Erfindung mit für Plattierungszwecke verhältnismäßig hohen Stromdichten zwischen i und 15 A/dm2, vorteilhaft mit 5 bis io A/dm2, betrieben, ohne daß die gefürchteten Knospen oder Kristallitbildungen auch in Niederschlägen von geringer Stärke von z. B, einigen #t auftreten. Die abgeschiedenen Indiumschichten sind vielmehr bis zu einer Dicke von etwa 50 #t silberweiß, glatt und festhaftend. Durch Zusatz von Kolloidbildnern, wie Leim, Gelatine oder ähnlichen Stoffen, in Mengen von i bis io mg, vorzugsweise etwa 3 mg, auf i g abgeschiedenes Metall läßt sich die Ausbildung der Schichten im Sinne einer Erhöhung der Dichte, Glätte und Haftung noch verbessern, so daß selbst bei Schichtdicken bis zu ioo #t Stärke sich einwandfreie Schichten ergeben.
Günstig wirkt sich für den Betrieb der Bäder der Zusatz eines Leitsalzes aus, wofür sich besonders Ammoniumsalze, z. B. Ammoniumchlorid, in Mengen von vorteilhaft über 50 g/1 Badflüssigkeit bewährt haben. Durch den Zusatz von Leitsalzen bzw. Ammoniumsalzen läßt sich die Badspannung vermindern und dadurch die Erwärmung des Bades im Dauerbetrieb verringern. Auch die Einhaltung des gewünschten p11-Wertes von z. B. i wird erleichtert, wobei zu bemerken ist, daß geringe Schwankungen im p,1-Wert ohne Einfluß auf die Gleichmäßigkeit der Indiumabscheidung und der Stromausbeute bleiben. Im übrigen lassen sich derartige Schwankungen durch Zugabe kleiner Mengen Ammoniak zur Badflüssigkeit leicht korrigieren.
Das Bad ist infolge der hohen Indiumchloridkonzentration in der Badflüssigkeit im Gegensatz zu den bekannten Bädern außerordentlich unempfindlich gegen eine Verarmung an Indium und daher gegenüber der Änderung der Betriebsbedingungen besonders elastisch. Man kann das Bad sowohl mit unlöslichen als auch mit- löslichen Anoden betreiben, wobei sich im letzteren Falle der Vorteil ergibt, daß die Indiumkonzentration im Bad jederzeit ohne besondere Maßnahmen auf der erfindungsgemäß erforderlichen Höhe gehalten wird. Die löslichen Indiumanoden können in ihrer äußeren Form und Anordnung der Form des zu plattierenden Werkstückes angepaßt werden.
Zum Unterscheid von dem bekannten Sulfatbad ergeben die Bäder nach der Erfindung unter den üblichen Betriebsbedingungen auch bei langen Betriebszeiten hohe Stromausbeuten von etwa 98 bis 99 0/0 und sind dadurch den bisher benutzten Bädern weit überlegen. Auch im Dauerbetrieb zeigen sich keinerlei Trübungen oder Verfärbungen des Elektrolyten, wie sie bei cyanalkalischen Bädern sich oft störend bemerkbar machen.
Die Zusammensetzung der neuen Bäder wird an Hand des folgenden Beispiels näher erläutert: Elektrolyt: 25o cm3Indiumchloridlösungmit i2o g/1 Indium, pH = i,o. Die Anoden bestehen aus Indiummetall, die Kathode aus einer Blei-Zinn-Legierung mit einer wirksamen Kathodenoberfläche von 40 cm2. Der Elektrodenabstand beträgt 3 cm. Dem Elektrolyten wurden ioo g Ammonchlorid je Liter Badflüssigkeit und io mg Leim zugesetzt. Bei einer Stromstärke von q. A entsprechend einer Stromdichte von 1o A/dml lag die Badspannung zwischen 2,1 und 1,8 V. Die Temperatur des Bades hielt sich zwischen ig und 25°C. Es ergab sich eine Stromausbeute von 98,80/0.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur galvanischen Abscheidung von Indium, insbesondere von Indiumschichten, auf Grundmetallen, dadurch gekennzeichnet, daB als Bad eine wäBrige salzsaure Indiumchloridlösung mit 9o bis 16o g/1 Indium, vorzugsweise eine solche mit iio bis 130 g%1 Indium, und mit einem pH-Wert von unter 3,0 verwendet wird, der gegebenenfalls noch ein Leitsalz, wie Ammoniumchlorid, und ein Kolloid, wie Leim, zugesetzt ist.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Elektrolyten ein PH-Wert von 0,7 bis 1,2 eingehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daB das Indiumbad mit Stromdichten von i bis 15 A/dm2, vorzugsweise 5 bis io A/dm2, betrieben wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr. 573 848, 6o2 879.