JP2003514120A - 銅または銅合金の非電気的錫めっき方法 - Google Patents

銅または銅合金の非電気的錫めっき方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、錯化剤を含みメタンスルホン酸および錫を含有する電解質から沈殿によって、銅または銅合金の非電気的（non-galvanic）に錫めっきをする方法に関するものである。はんだ付け可能な耐久性のある錫層を創り、同時に基材の遊離を防止する方法において、本発明は、錫層中に拡散障壁を形成するために少なくとも１種の異種金属を電解質に加えることを開示している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、メタンスルホン酸および錯化剤からなる錫含有電解質から錫を沈殿
させることによる、銅または銅合金の非電気的（non-galvanic）錫めっき方法に
関するものである。
【０００２】 非電気的な錫の沈殿は、酸性およびアルカリ性電解質のいずれに基づくものも
、現在の技術水準により公知であり、広く使用されている。主として銅および銅
合金はイオン交換法により錫めっきされる。たとえば、冷水および熱水用の管、
管材および管継手、バッテリーポスト（battery posts）、衛生継手（sanitary
connectors）および導体フレーム（conductor frames）などである。電解質用
の錫の原料として、たとえば塩化錫、硫酸錫、テトラフルオロ硼素酸錫またはメ
タンスルホン酸錫などのような２価の錫塩が特に使用されている。
【０００３】 銅および銅合金上への錫の非電気的な沈殿の生成は、銅原子と錫との交換によ
って得られ、銅は錯化剤により除去され得る。
【０００４】 一般的な方法がドイツ特許公開公報ＤＥ １９７ ４９ ３８２ Ａ１に記載
されている。その方法は、錫層を化学的に沈殿させることによる銅または銅合金
の管、管材および管継手の錫めっきに関するものである。湿潤剤のみならずメタ
ンスルホン酸、メタンスルホン酸錫、錯化剤が電解質として提案されている。
【０００５】 従来知られている錫沈殿法により得られる錫層は、多孔質の錫層を表面の銅が
これ以上通過しなくなるまで成長する。したがって、得られる層の厚みは最大で
２μmが限界である。その劣る点は、基材金属から金属、特に合金成分、の拡散
が生じることが、望ましくない結果をもたらすことがあるということである。た
とえば、飲料水用管の銅が溶解し錫層を通って拡散し水中へ入り得るということ
が健康に有害な結果をもたらすことがある。また、真鍮製品から鉛と亜鉛が遊離
することは、一般的な錫層の沈殿によっては防ぐことはできない。さらに、拡散
が原因で錫めっきをした基材表面のはんだ付けが困難であるということが問題点
である。
【０００６】 上記の問題点を解決するために、はんだ付けが容易で耐久性のある錫層を形成
し、同時に基材の遊離を防止する、銅または銅合金の非電気的な錫めっき方法を
提供するのが本発明の目的である。
【０００７】 本発明は解決手段として、錫層に拡散障壁（バリヤー）を形成するために、少
なくとも１種の異種金属を電解質に添加することを提案する。
【０００８】 本発明に記載の方法では、化学的沈殿により錫層を形成するために、少なくと
も一種の異種金属を含有する錫浴を提案している。錫浴に異種金属を添加するこ
とにより拡散作用に対する優れた抑制効果が得られ、それにより拡散障壁が形成
され、基材からの金属の遊離が大いに防止できる。これによって得られる利点は
、錫層の表面における優れたはんだ適性および優れた耐久性である。
【０００９】 上記方法による錫層の形成によって、効果的な腐食防止の可能性をもたらすだ
けでなく、さらに異種金属の使用により拡散安定な錫層が得られ、基材からの金
属の遊離が大いに防止できる。これは、特に飲用水輸送用の銅管からの銅の遊離
に関して優れている点である。また、真鍮基材からの鉛および亜鉛の外部拡散は
、拡散安定性の錫層によって防止される。
【００１０】 本発明の一つの特徴によれば、銀、ビスマス、ニッケル、チタン、ジルコニウ
ムおよびインジウムの群の金属が異種金属として提案され、インジウムの使用は
特に効果的なものとして示されている。錫層内に拡散障壁を形成するために、少
なくとも１種の上記金属が異種金属として錫浴に加えられる。
【００１１】 本発明の他の特徴によれば、チオ尿素および／またはその誘導体が錯化剤とし
て使用される。錯化剤としてのチオ尿素は陽電荷を帯びた銅イオンの遊離を可能
にする。２８℃以上で電解質に可溶な銅チオ尿素錯体が生成する。銅の錯体化の
結果として、そのポテンシャルは錫と比較して低下する。そのときには、より腐
食しない錫が沈殿して銅の表面に錫層を形成する。遊離した銅イオンは電解質中
に濃縮し、銅濃度が７ｇ／ｌ以上のときは、錫はこの濃度では十分な速度で沈殿
しなくなるので、経済的操業は可能ではなくなる。よって、電解質の溶液中の銅
−チオ尿素化合物の沈殿によって銅を除去することが好ましい。この方法におい
て、錫浴の使用寿命の実質的な延長が達成される。銅−チオ尿素化合物の沈殿は
、本発明の他の特徴である濾過手段によって達成できる。
【００１２】 本発明による拡散安定性の錫層の非電気的な沈殿を適用するためには、好まし
くは下記の成分を含有する錫浴が好適である。 １． 錫原料；好ましくは２価の錫塩、たとえばメタンスルホン酸錫、であっ
て、錫浴中１〜３０g/lの錫を含むもの。 ２． 酸；好ましくはメタンスルホン酸であり、錫浴中５〜２００g/l含み、
それによって錫浴のｐＨ値が０〜３とみなされるもの。 ３． 錯化剤；好ましくは１０〜２００g/lの量のチオ尿素または誘導体 ４． １〜１０g/lの量の湿潤剤 ５． 少なくとも一種の異種金属；好ましくは、Ag、Bi、Ni、Ti、ZrおよびIn
。錫浴中１〜５００mg/lの割合。
【００１３】 本発明記載の方法を適用するには、錫浴の操作温度は３５〜８０℃が好ましい
。さらに、技術水準として広く一般に知られている手段を、本発明方法を実施す
る際に使用できる。その手段には、たとえば、対象物品の水洗、酸洗いおよび乾
燥が含まれる。
【００１４】 本発明の詳細を以下の実施例にて示す。それぞれにおいて電解質の組成を示し
てある。
【００１５】 実施例１ チオ尿素 １００g/l メタンスルホン酸 １００g/l メタンスルホン酸錫 5g/l錫 ビスマス ３０g/l
【００１６】 実施例２ チオ尿素 １００g/l メタンスルホン酸 １００g/l メタンスルホン酸錫 １５g/l錫 湿潤剤 ３g/l 酸化防止剤 5g/l チタン ３０g/l
【００１７】 実施例３ チオ尿素 １２０g/l メタンスルホン酸 １４０g/l メタンスルホン酸錫 １5g/l錫 湿潤剤 ５g/l 酸化防止剤 5g/l インジウム ５０g/l
【００１８】 本発明の方法は、化学的沈殿法の手段によって、拡散安定性な錫層を得ること
を可能にし、異種金属の添加により生成した拡散障壁が有利な方法で基材からの
金属の遊離を防止する。さらに、錯化剤としてチオ尿素を使用することにより、
銅から遊離した銅イオンを濾過により電解質から除去することを可能にし、それ
によって使用寿命を実質的に延長することができる。さらに、この方法において
、工程の実質的な促進が達成される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ユーペ，ユルゲン ドイツ連邦共和国 40764 ランゲンフェ ルト カール−ディームーベグ 14 (72)発明者 カルカー，インゴ ドイツ連邦共和国 42651 ソリンゲン ビルケンベイハー 34 (72)発明者 クラインフェルト，マルリース ドイツ連邦共和国 42369 ブッパーター ル モンホフスフェルト 142 Ｆターム(参考） 4D075 BB87Y CA33 CA43 DA06 DA15 DA19 DA20 DA23 DB06 DC05 DC19 EA07 EC07 EC10 4K022 AA02 BA01 BA10 BA14 BA21 BA22 BA26 BA28 DA03 DB08 DB23

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】錯化剤を含みメタンスルホン酸および錫を含有する電解質から
    沈殿によって、銅または銅合金の非電気的錫めっきをする方法において、錫層中
    に拡散障壁を形成するために少なくとも１種の異種金属が電解質に加えられてい
    ることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】Ag、Bi、Ni、Ti、ZrおよびInからなる群の金属を異種金属とし
    て使用することを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】チオ尿素および／またはその誘導体を錯化剤として使用するこ
    とを特徴とする請求項１または２記載の方法。
  4. 【請求項４】電解質が、銅−チオ尿素化合物の沈殿により溶液中の銅を除去
    する再調整をしたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の
    方法。
  5. 【請求項５】銅−チオ尿素化合物を濾過除去することを特徴とする請求項４
    記載の方法。
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