EP0198998A1 - Bad zur galvanischen Abscheidung von Gold-Indium-Legierungsüberzügen - Google Patents

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EP0198998A1 EP86100721A EP86100721A EP0198998A1 EP 0198998 A1 EP0198998 A1 EP 0198998A1 EP 86100721 A EP86100721 A EP 86100721A EP 86100721 A EP86100721 A EP 86100721A EP 0198998 A1 EP0198998 A1 EP 0198998A1
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
    • C25D3/62—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of gold

Definitions

  • the invention relates to a bath for the electrodeposition of gold-indium alloy coatings at pH values less than 3, consisting of 1 to 20 g / l gold in the form of alkali and / or ammonium tetracyanoaurate (III), 0.5 to 50 g / 1 Indium in the form of a water-soluble indium salt, an acid and a buffer or conductive salt.
  • the co-deposition of indium from galvanic gold electrolytes leads to light yellow gold layers, which are mainly used in the decorative industry for the gold plating of watch cases, bracelets, glasses or jewelry.
  • the coatings have a particularly good resistance to creep corrosion of silver sulfide compared to other gold alloy coatings.
  • the gold-indium alloy coatings e.g. DE-PS 11 11 897
  • the gold-indium alloy coatings that can be deposited from weakly acid baths at pB 3.5 - 5 are characterized by great brittleness and tend to crack, which greatly impairs the corrosion resistance.
  • Indium is therefore deposited together with other metals such as nickel or cobalt, which affects the resistance to creep corrosion of silver sulfide.
  • the indium content in the coating is only about 1%.
  • the co-deposition of indium from a strongly acidic gold electrolyte is based on Potassium tetracyanoaurate (III) possible. Ductile, but no glossy coatings with indium contents of 2-3% are obtained under the specified conditions. The addition of a nickel or cobalt salt to the electrolyte makes it possible to deposit shiny coatings, which, however, appear relatively strongly gray. A light yellow shade is not achieved. The resistance to creep corrosion is also reduced here.
  • baths contain 1 to 20 g / 1 gold in the form of tetracyanoaurate (III), a water-soluble alloy metal salt, an acid and a complexing agent at pH values between 0.4 and 2.5.
  • This object is achieved in that it additionally contains 0.5 to 10 mg / 1 selenium and / or tellurium in the form of selenium or telluric acid and / or alkali selenite or tellurium.
  • the bath preferably contains the indium in the form of indium sulfate and sulfuric acid as the acid. Furthermore, it has proven to be advantageous if ammonium sulfate, sulfamic acid, aliphatic and / or aromatic sulfonic acids are used as buffer or conductive salts. Mixtures of 10 to 150 g / 1 ammonium sulfate with 10 to 150 g / 1 sulfamic acid, toluenesulfonic acid and / or 2-hydroxyethanesulfonic acid have proven particularly useful.
  • the bath is preferably operated at pH values between 0.4 and 2.5, temperatures between 20 and 70 ° C. and current densities of 0.2 to 5 A / dm 2 , in particular at temperatures between 50 and 60 ° C. and current densities between 1 and 3 A / dm 2 .
  • the selenium or tellurium compounds contained in the bath not only cause the deposition of high-gloss coatings, but also have an unexpectedly positive effect on other bath and coating properties. This makes it possible to deposit gold-indium alloy coatings with at least 10% by weight indium, which are light yellow and lie between 0 and 1N in the color scale according to DIN 8238.
  • the coatings are very ductile and can be isolated as stable foils.
  • silver sulfide i.e. with silver or a silver layer as a base, silver sulfide does not spread on the overlying gold-indium layer.
  • a suitable sulfonic acid has an advantageous effect. Compared to a pure sulfate bath, glossy coatings are obtained in a wider current density range.
  • a bath is made up of the following components:
  • the pH is adjusted to 1.0 and the bath is heated to 60 ° C.
  • a 2.8 ⁇ m thick shiny gold alloy layer containing 11% by weight indium is deposited on a bright nickel-plated copper sheet at a current density of 3 A / dm 2 in 5 minutes.
  • the pH is adjusted to 1.3.
  • a bath temperature of 50 ° C. a 2.7 ⁇ m thick, shiny gold alloy layer containing 9.1% indium is deposited on a cathode made of bright nickel-plated copper sheet at a current density of 1 A / dm 2 in 10 minutes.

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Abstract

Hellgelbe, glänzende und duktile Gold-Indium-Legierungsüberzüge, die eine gute Beständigkeit gegenüber Kriechkorrosion durch Silbersulfid aufweisen, erhält man aus galvanischen Bädern, die neben 1 bis 20 g/l Gold in Form von Alkalitetracyanoaurat (III), 0,5-50 g/l Indium in Form eines wasserlöslichen Indiumsalzes, einer Säure und einem Puffer- bzw. Leitsalz noch 0,5 bis 10 mg/1 Selen und/oder Tellur enthalten.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Bad zur galvanischen Abscheidung von Gold-Indium-Legierungsüberzügen bei pH-Werten kleiner als 3, bestehend aus 1 bis 20 g/l Gold in Form von Alkali- und/oder Ammoniumtetracyanoaurat (III),0,5 bis 50 g/1 Indium in Form eines wasserlöslichen Indiumsalzes, einer Säure und einem Puffer- bzw. Leitsalz.
  • Die Mitabscheidung von Indium aus galvanischen Goldelektrolyten führt zu hellgelben Goldschichten, die vor allem in der dekorativen Industrie bei der Vergoldung von Uhrgehäusen, Armbändern, Brillen oder Schmuck angewendet werden. Die Überzüge weisen neben einer guten allgemeinen Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu anderen Goldlegierungs- überzügen eine besonders gute Beständigkeit gegen die Kriechkorrosion von Silbersulfid auf. Die aus schwach sauren Bädern bei pB 3,5 - 5 abscheidbaren Gold-Indium-Legierungs- überzüge (z.B. DE-PS 11 11 897) zeichnen sich durch große Sprödigkeit aus und neigen zur Rißbildung, wodurch die Korrosionsbeständigkeit stark beeinträchtigt wird. Indium wird deshalb mit anderen Metallen wie Nickel oder Kobalt zusammen abgeschieden, was die Beständigkeit gegen die Kriechkorrosion von Silbersulfid beeinträchtigt. Der Indium-Gehalt im Überzug liegt nur bei ca. 1 %.
  • Nach der DE-PS 30 12 999 ist die Mitabscheidung von Indium aus einem stark sauren Goldelektrolyten auf der Basis von Kaliumtetracyanoaurat (III) möglich. Unter den angegebenen Bedingungen werden zwar duktile, aber keine glänzenden Überzüge mit Indiumgehalten von 2 - 3 % erhalten. Durch den Zusatz eines Nickel- oder Kobaltsalzes zum Elektrolyten lassen sich zwar glänzende Überzüge abscheiden, die jedoch relativ stark grau erscheinen. Ein hellgelber Farbton wird nicht erzielt. Außerdem wird auch hier die Beständigkeit gegen Kriechkorrosion vermindert.
  • Diese Bäder enthalten 1 bis 20 g/1 Gold in Form von Tetracyanoaurat (III), ein wasserlösliches Legierungsmetallsalz, eine Säure und einen Komplexbildner bei pH-Werten zwischen 0,4 und 2,5.
  • Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bad zur galvanischen Abscheidung von Gold-Indium-Legierungsüberzügen bei pH-Werten kleiner als 3 zu entwickeln, bestehend aus 1 bis 20 g/1 Gold in Form von Alkali- und/oder Ammoniumtetracyanoaurat (III), 0,5 bis 50 g/1 Indium in Form eines wasserlöslichen Indiumsalzes, einer Säure und einem Puffer- bzw. Leitsalz, das hellgelbe, glänzende und duktile Überzüge liefert, ohne daß die Kriechkorrosionsbeständigkeit gegenüber Silbersulfid beeinträchtigt wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß es zusätzlich 0,5 bis 10 mg/1 Selen und/oder Tellur in Form von seleniger bzw. telluriger Säure und/oder Alkaliselenit bzw. -tellurit enthält.
  • Vorzugsweise enthält das Bad das Indium in Form von Indiumsulfat und als Säure Schwefelsäure. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn als Puffer- bzw. Leitsalze Ammoniumsulfat, Sulfaminsäure, aliphatische und/oder aromatische Sulfonsäuren eingesetzt werden. Besonders bewährt haben sich Gemische aus 10 bis 150 g/1 Ammoniumsulfat mit 10 bis 150 g/1 Sulfaminsäure, Toluolsulfonsäure und/oder 2-Hydroxiethansulfonsäure.
  • Vorzugsweise betreibt man das Bad bei pH-Werten zwischen 0,4 und 2,5, Temperaturen zwischen 20 und 70° C und Stromdichten von 0,2 bis 5 A/dm2, insbesondere bei Temperaturen zwischen 50 und 60° C und Stromdichten zwischen 1 und 3 A/dm2.
  • Die im Bad enthaltenen Selen- oder Tellurverbindungen bewirken nicht nur die Abscheidung hochglänzender Überzüge, sondern wirken sich auch in nicht zu erwartendem Maße positiv auf andere Bad- und Überzugseigenschaften aus. So wird es möglich, Gold- Indium-Legierungsüberzuge mit mindestens 10 Gew. % Indium abzuscheiden, die hellgelb sind und in der Farbskala nach DIN 8238 zwischen 0 und 1N liegen.
  • Überraschend war ferner, daß die Stromausbeute der Bäder unter Berücksichtigung des Indiumanteils nahezu 100 % beträgt, während ohne Selen- oder Tellur-Zusatz nur Stromausbeuten zwischen 10-20 %, je nach Badtemperatur, Stromdichte und Goldgehalt erhalten werden.
  • Die Überzüge sind trotz des hohen Indiumgehaltes sehr duktil und können als stabile Folien isoliert werden.
  • Außerdem sind sie gegen die Kriechkorrosion von Silbersulfid beständig, d.h. bei Silber oder einer Silberschicht als Unterlage breitet sich auf der darüberliegenden Gold-Indium-Schicht Silbersulfid nicht aus.
  • Zusätzlich wirkt sich die Verwendung einer geeigneten Sulfonsäure vorteilhaft aus. Im Vergleich zu einem reinen Sulfatbad werden glänzende Überzüge in einem breiteren Stromdichtebereich erhalten.
  • Die Erfindung soll anhand der folgenden Beispiele näher erläutert werden:
    • Beispiel 1
  • Ein Bad wird durch Auflösen folgender Bestandteile hergestellt:
    • 9,1 g Indiumsulfat werden in ca. 100 ml Wasser und 12 ml Schwefelsäure (98 %-ig) durch Erhitzen gelöst. Nach Verdünnung auf ca. 500 ml werden je 50 g Ammoniumsulfat und Hydroxiethansulfonsäure-Na-Salz sowie 3,2 mg selenige Säure zugegeben und gelöst.
  • Nach Zusatz von 13,8 g Kaliumtetracyanoaurat (III), wird auf 1 Liter verdünnt und der pH-Wert mit Schwefelsäure oder Ammoniaklösung auf 1,1 eingestellt. Auf einer Kathode aus poliertem Kupferblech wird nun in dem auf 55° C erwärmten Bad bei einer Stromdichte von 2 A/dm2 in 14 min eine ca. 5 µm dicke glänzende, blaßgelbe Goldlegierungsschicht abgeschieden. Der Überzug enthält 9,8 % In. Die Kupferunterlage wird mit 3:1 verdünnter Salpetersäure aufgelöst und es bleibt eine duktile Goldfolie zurück, die auch beim Knicken nicht bricht.
    • Beispiel 2
  • Entsprechend Beispiel 1 wird ein Bad aus folgenden Bestandteilen angesetzt:
    Figure imgb0001
  • Der pH-Wert wird auf 1,0 eingestellt und das Bad auf 60° C erwärmt. Auf einem glanzvernickelten Kupferblech wird bei einer Stromdichte von 3 A/dm2 in 5 min eine 2,8 µm dicke glänzende Goldlegierungsschicht abgeschieden, die 11 Gew.% Indium enthält.
    • Beispiel 3
  • Entsprechend der Ansatzweise im Beispiel 1 wird ein Bad aus folgenden Bestandteilen hergestellt:
    Figure imgb0002
  • Der pH-Wert wird auf 1,3 eingestellt. Bei einer Badtemperatur von 50° C wird auf einer Kathode aus glanzvernickeltem Kupferblech bei einer Stromdichte von 1 A/dm2 in 10 min eine 2,7 um dicke glänzende Goldlegierungsschicht abgeschieden, die 9,1 % Indium enthält.

Claims (5)

1. Bad zur galvanischen Abscheidung von Gold-Indium-Legierungsüberzügen bei pH-Werten kleiner als 3, bestehend aus i bis 20 g/1 Gold in Form von Alkali- und/oder Ammoniumtetracyanoaurat (III), 0,5 bis 50 g/1 Indium in Form eines wasserlöslichen Indiumsalzes, einer Säure und einem Puffer- bzw. Leitsalz,
dadurch gekennzeichnet,
daß es zusätzlich 0,5 bis 10 mg/l Selen und/oder Tellur in Form von seleniger bzw. telluriger Säure und/oder Alkaliselenit bzw. -tellurit enthält.
2. Bad nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß es das Indium in Form von Indiumsulfat und als Säure Schwefelsäure enthält.
3. Bad nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Puffer- bzw. Leitsalze Ammoniumsulfat, Sulfaminsäure, aliphatische und/oder aromatische Sulfonsäuren eingesetzt werden.
4. Bad nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß es 10 bis 150 g/1 Ammoniumsulfat und 10 bis 150 g/1 Sulfaminsäure, Toluolsulfonsäure und/oder 2-Hydroxiethansulfonsäure enthält.
5. Bad nach Anspruch 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß es einen pH-Wert von 0,5 bis 2,5 aufweist.
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