FR3119172A1 - Composition stable pour dépôt catalytique d’argent - Google Patents
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Abstract
La présente invention décrit une solution (S) comprenant au moins un sel métallique (M), un agent réducteur (R) permettant de réduire le sel métallique (M), et un additif stabilisant (T) de formule (F1) : F1 Dans laquelle les groupes R a, Rb, Rc dénotent indépendamment l’un de l’autre un alcane, un alcène, ou un alcyne, pouvant être indépendamment linéaire, ramifié ou cyclique et comportant de 1 à 20 atomes de carbone, et où les groupes Rd et Re dénotent indépendamment l’un de l’autre un atome d’hydrogène, ou un alcane, un alcène, ou un alcyne, pouvant être chacun indépendamment linéaire, ramifié ou cyclique et comportant de 1 à 20 atomes de carbone. Figure à publier avec l’abrégé : figure 1.
Description
La présente invention concerne une composition pour le dépôt de métaux, en particulier d’argent ou de cuivre, selon un procédé non électrolytique et non électrochimique. La présente invention porte notamment sur des compositions stables comprenant un métal en solution, un agent réducteur et un ou plusieurs additifs, permettant de stabiliser la composition. La présente invention couvre également une méthode de dépôt métallique, en particulier une méthode de dépôt d’argent dans des conditions non électrolytiques.
Etat de l’art
Le dépôt métallique non électrolytique est couramment utilisé pour le revêtement métallique de surfaces, dans des applications variées comprenant la décoration des surfaces, les usages optiques, l’application d’une couche conductrice d’électricité, un revêtement d’apprêt entre une surface et un revêtement final, ou bien un sur-revêtement tels que ceux appliqués dans la manufacture de circuits imprimés.
Un dépôt métallique non électrolytique s’effectue à partir d’un ou plusieurs sels métalliques maintenus en solution et d’au moins un agent réducteur adapté permettant de réduire le ou les sels métalliques en solution. Une couche métallisée apparaît ainsi sur les surfaces à revêtir. Il s’agit là d’un dépôt exclusivement chimique qui ne fait pas intervenir de courant électrique ni d’électrodes. En pratique un bain autocatalytique est préparé à l’avance et utilisé pour le dépôt chimique sur plusieurs pièces tour à tour immergées dans le bain autocatalytique.
L’une des limitations de ce procédé est la stabilité du bain autocatalytique, en particulier en ce qui concerne le maintien en solution des sels métalliques utilisés, qui peuvent être sujets à une précipitation ou une prise en masse inadaptées. En outre, les réactions chimiques permettant la métallisation des surfaces doivent autant que possible intervenir au niveau des surfaces à revêtir. Il arrive que les réactions de réduction interviennent dans la solution, consommant ainsi inutilement une proportion du sel de métal non négligeable.
Ces limitations sont particulièrement flagrantes dans le cas de solutions d’argent. En pratique, les bains d’argent sont préparés à partir de deux bains distincts, l’un comprenant le sel d’argent et l’autre l’agent réducteur. Les deux solutions sont combinées au moment du dépôt. Elles sont de préférences aspergées simultanément sur la surface à revêtir, de sorte à ce que la réaction chimique intervienne au maximum sur la surface. Cette méthode de revêtement chimique conduit cependant à des revêtements argentés de faible qualité, notamment en ce qui concerne leur rugosité ou leur homogénéité. En outre, l’épaisseur d’un tel revêtement reste le plus souvent inférieur au micromètre.
Lorsqu’un bain d’argent est préparé à l’avance, des additifs tels que des agents complexant, des tensioactifs ou autres éléments stabilisants y sont ajoutés pour en maintenir la stabilité. C’est notamment le cas lors de l’utilisation de sels de cobalt comme agent réducteur des sels d’argent. Dans ce cas, le bain peut être stabilisé pour plusieurs heures dans des conditions bien spécifiques. Il est à noter que les additifs doivent être spécifiquement adaptés à l’agent réducteur et aux éventuels autres constituants de la solution.
Il est par conséquent nécessaire de développer des compositions de dépôt chimique à base de sels métalliques, en particulier à base de sels d’argent, qui soient stables et qui permettent de mieux contrôler la qualité des dépôts.
Un objet de la présente invention est de proposer une composition permettant le dépôt métallique, en particulier d’argent ou de cuivre, sur des surfaces en conditions non électrolytique et non électrochimiques. L’objet est en l’occurrence de fournir des solutions de dépôt chimique stables dans le temps, au moins plusieurs jours. L’objet est en outre de proposer des solutions de dépôt chimique, et en particulier d’argent, qui permettent des dépôts uniformes d’épaisseurs de plus d’un micromètre, voir de plus de 5 à plus de 10 micromètres.
Un autre objet de la présente invention est de proposer une méthode adaptée au dépôt métallique, en particulier d’argent ou de cuivre, dans des conditions non électrolytiques et non électrochimiques, qui soient moins onéreuses que les méthodes connues. L’objet de la méthode proposée est en outre de permettre des dépôts métalliques de meilleure qualité que ceux actuellement obtenus, notamment avec les sels d’argent.
Ces objectifs sont atteints notamment grâce aux solutions et à la méthode décrites dans les revendications indépendantes et détaillées dans les revendications qui en dépendent.
Brève description des figures
L’invention est décrite à l’aide des figures suivantes :
: Vue schématique des principales étapes de la méthode selon la présente invention.
Claims (13)
- Solution (S) comprenant au moins un sel métallique (M), un agent réducteur (R) permettant de réduire le sel métallique (M), et un additif stabilisant (T) caractérisé en ce que l’additif stabilisant (T) est un composé organique zwitterionique de formule (F1) :
F1
dans laquelle les groupesR a, Rb, Rc dénotent indépendamment l’un de l’autre un alcane, un alcène, ou un alcyne, pouvant être indépendamment linéaire, ramifié ou cyclique et comportant de 1 à 20 atomes de carbone, et où les groupesRdetRedénotent indépendamment l’un de l’autre un atome d’hydrogène, ou un alcane, un alcène, ou un alcyne, pouvant être chacun indépendamment linéaire, ramifié ou cyclique et comportant de 1 à 20 atomes de carbone. - Solution selon la revendication 1 où le sel métallique (M) comporte un sel d’argent ou de cuivre combiné à un anion organique ou inorganique.
- Solution selon l’une des revendications 1 ou 2, dans laquelle l’agent réducteur (R) comporte un sel de cobalt, combiné à un anion organique ou inorganique.
- Solution selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle la concentration de l’agent réducteur (R) est de 2 à 10 fois supérieure à la concentration du sel métallique (M).
- Solution selon l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle dans la formule F1, l’un ou plusieurs, de préférence un seul, des groupes Ra, Rb et Rc dénote une chaine alkyl, alcène ou alcyne linéaire, ramifiée ou cyclique et comporte de 2 à 20 atomes de carbones, les autres des groupements Ra, Rb et Rc étant des groupes méthyl, ou éthyl.
- Solution selon l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle dans la formule F1, l’un des deux groupe Rd et Re dénote un atome d’hydrogène et l’autre une chaine alkyl, alcène ou alcyne linéaire, ramifiée ou cyclique et comportant de 2 à 20 atomes de carbones, de préférence entre 5 et 18 atomes de carbone.
- Solution selon l’une des revendications 1 à 5, dans laquelle les deux groupes Rd et Re sont chacun des atomes d’hydrogène.
- Solution selon l’une des revendications 1 à 7, comprenant en outre un ou plusieurs acides aminés.
- Solution selon l’une des revendications 1 à 8, dans laquelle au moins l’un des groupes Ra, Rb, Rc, Rd, et Re est substitué par un ou plusieurs halogènes, de préférence un ou plusieurs atomes de fluor.
- Solution selon l’une des revendications 1 à 9, la solution étant sélectionnée parmi :
Solution S1 AgNO3 0,04 M CoSO4-7H2O 0,1 M NH3aq. 3,45 M SO4(NH4)2 0,5 M Capstone FS50 1g/L Solution S2 AgNO3 0,04 M CoSO4-7H2O 0,1 M NH3aq. 3,45 M SO4(NH4)2 0,5 M Laurylbetaïne 1g/L Solution S3 AgNO3 0,04 M CoSO4-7H2O 0,1 M NH3aq. 3,45 M SO4(NH4)2 0,5 M Capstone FS50 1g/L Diiodotyrosine (DIT) 4,10-5M Solution S4 AgNO3 0,04 M CoSO4-7H2O 0,1 M NH3aq. 3,45 M SO4(NH4)2 0,5 M Laurylbetaïne 1g/L Diiodotyrosine (DIT) 4,10-5M Solution S5 AgNO3 0,04 M CoSO4-7H2O 0,1 M NH3aq. 3,45 M SO4(NH4)2 0,5 M Capstone FS50 Entre 0,25 g/L et 2g/L KCl Entre 0,5 mM et 20mM - Méthode de métallisation d’une surface (P) selon un procédé non électrochimique et non électrolytique, la méthode comprenant une première étape (E1) de préparation d’un bain d’immersion comprenant une solution (S) selon l’une des revendications 1 à 10 et une étape de métallisation (E2) comprenant une immersion de la surface (P) dans le bain à une température comprise entre 30°C et 80°C, pendant une durée comprise entre quelques minutes et plusieurs heures, de sorte à produire une couche de métallisation (C) sur la surface (P).
- Méthode selon la revendication 11, dans laquelle l’étape de métallisation (E2) est réitérée avec d’autres surfaces (P) à métalliser, avec le même bain, sur une période de plusieurs jours, voire de plusieurs semaines sans perte significative de la qualité de la couche de métallisation (C).
- Méthode selon l’une des revendications 11 et 12, l’épaisseur de la couche de métallisation (C) étant uniforme et supérieure à 3 micromètres pendant la première heure.
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