JP2020037738A - Composition and method for electrodepositing tin-bismuth alloy on metal substrate - Google Patents

Composition and method for electrodepositing tin-bismuth alloy on metal substrate Download PDF

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Abstract

To provide a composition and a method for electrodepositing a tin-bismuth alloy on a metal substrate.SOLUTION: A composition and a method include: (1) a process in which a substrate and an anode are immersed in an electrolytic solution containing at least one of water, tin salt, sulfuric acid, and sulfamic acid, and in which the anode includes tin and optional bismuth; and (2) a process in which a sediment is formed on the substrate by passing an electric current through between the substrate and the anode.SELECTED DRAWING: None

Description

本願は、基材上に材料を堆積させることに関し、より具体的には、金属基材を活性化するための組成物及び方法、並びにスズ−ビスマス合金を金属基材上に電着させるための組成物及び方法に関する。   The present application relates to depositing materials on substrates, and more specifically, compositions and methods for activating metal substrates, and for depositing tin-bismuth alloys on metal substrates. Compositions and methods.

機械的な留め具は、構造的アセンブリについて2つ以上の構成部材を接合するために、広く使用されている。例えば、機械的な留め具は、航空機の機体の構造的構成部材を接合するために広範に使用されている。   Mechanical fasteners are widely used to join two or more components for a structural assembly. For example, mechanical fasteners are widely used to join structural components of an aircraft fuselage.

航空機は、様々な要因(例えば落雷や降水空電)で電気磁気効果(EME)を受ける。金属製の航空機構造は、直接的に導電性であるため、電気磁気効果に対しては相対的に敏感ではない。しかしながら、複合材(例えば炭素繊維強化プラスチック)の航空機構造は、多大な電流、及び電気磁気効果に起因する電磁力を直ちには逃がさない。このため、機械的な留め具を複合材の航空機構造で使用すると、電気磁気効果から保護するための方策を講じる必要がある。   Aircraft are subject to electro-magnetic effects (EME) due to various factors (eg, lightning strikes and precipitation statics). Metallic aircraft structures are relatively insensitive to electromagnetic effects because they are directly conductive. However, composite (eg, carbon fiber reinforced plastic) aircraft structures do not immediately dissipate large currents and electromagnetic forces due to the electromagnetic effect. Therefore, when mechanical fasteners are used in composite aircraft structures, measures must be taken to protect them from electromagnetic effects.

電気磁気効果からの保護は、導電性金属表面堆積物(例えば金属めっき)の形態で機械的留め具にもたらすことができる。電気磁気効果からの保護を付与するためには、様々な金属表面堆積物が適切な導電性をもたらすことができる一方、その他の要因(例えば潤滑性、及び炭素繊維強化されたプラスチックとのガルバニ適合性)も、航空宇宙産業用に意図された機械的留め具のためには考慮される。   Protection from the electromagnetic effect can be provided to the mechanical fastener in the form of a conductive metal surface deposit (eg, metal plating). To provide protection from the electromagnetic effect, various metal surface deposits can provide adequate conductivity, while other factors such as lubricity and galvanic compatibility with carbon fiber reinforced plastics Gender) are also considered for mechanical fasteners intended for the aerospace industry.

スズは、α相とβ相で存在する。αスズは、色が灰色であり、粉末状でペストを形成する一方、βスズは白色であり、正方晶系の結晶構造を有する。スズをビスマスにより、ビスマス0.4重量パーセント超の濃度で合金化すると、スズはβ相として存在し始める。スズ−ビスマスは、導電性、潤滑性、及び炭素繊維強化プラスチックとのガルバニ適合性に起因して、機械的留め具に適した金属表面堆積物として有望であることが分かっている。   Tin exists in the α and β phases. Alpha tin is gray in color and forms a plague in powder form, while beta tin is white and has a tetragonal crystal structure. When tin is alloyed with bismuth at concentrations greater than 0.4 weight percent bismuth, tin begins to exist as a beta phase. Tin-bismuth has proved promising as a metal surface deposit suitable for mechanical fasteners due to its electrical conductivity, lubricity, and galvanic compatibility with carbon fiber reinforced plastics.

実施態様には、以下のものが含まれる:   Embodiments include the following:

水、スズ塩、ビスマス塩、及び酸を含有する、電解質溶液。   An electrolyte solution containing water, a tin salt, a bismuth salt, and an acid.

水と、水に溶解させた、硫酸スズ、塩化スズ及びフッ化スズのうち少なくとも1つと、水に溶解させた、硫酸ビスマス、酸化ビスマス、硝酸ビスマス、塩化ビスマス及び三フッ化ビスマスのうち少なくとも1つと、水に溶解させた、硫酸及びスルファミン酸のうち少なくとも1つと、を含有する、電解質溶液。   Water, at least one of tin sulfate, tin chloride and tin fluoride dissolved in water, and at least one of bismuth sulfate, bismuth oxide, bismuth nitrate, bismuth chloride and bismuth trifluoride dissolved in water And an at least one of sulfuric acid and sulfamic acid dissolved in water.

水、硫酸スズ、硫酸ビスマス、及び硫酸を含有する、電解質溶液。   An electrolyte solution containing water, tin sulfate, bismuth sulfate, and sulfuric acid.

水と、電解質溶液の全体積を基準として1リットルあたり約15グラム〜1リットルあたり約200グラムの濃度で水に溶解させた硫酸スズ、塩化スズ及びフッ化スズのうち少なくとも1つと、電解質溶液の全体積を基準として1リットルあたり約0.25グラム〜1リットルあたり約10グラムの濃度で水に溶解させた硫酸ビスマス、酸化ビスマス、硝酸ビスマス、塩化ビスマス及び三フッ化ビスマスのうち少なくとも1つと、電解質溶液の全体積を基準として1リットルあたり約50ミリリットル〜1リットルあたり約150ミリリットルの濃度で水に溶解させた硫酸及びスルファミン酸のうち少なくとも1つとを含有する、電解質溶液。   Water, at least one of tin sulfate, tin chloride, and tin fluoride dissolved in water at a concentration of about 15 grams per liter to about 200 grams per liter based on the total volume of the electrolyte solution; At least one of bismuth sulfate, bismuth oxide, bismuth nitrate, bismuth chloride and bismuth trifluoride dissolved in water at a concentration of about 0.25 grams per liter to about 10 grams per liter based on total volume; An electrolyte solution comprising at least one of sulfuric acid and sulfamic acid dissolved in water at a concentration of about 50 ml per liter to about 150 ml per liter based on the total volume of the electrolyte solution.

電解質溶液を製造する方法であって、
(1)硫酸及びスルファミン酸のうち少なくとも1つと水とを混合して、酸性溶液を得る工程、
(2)酸性溶液に、スズ塩を溶解させる工程、及び
(3)酸性溶液に、ビスマス塩を溶解させる工程
を含む、方法。
A method for producing an electrolyte solution, comprising:
(1) a step of mixing at least one of sulfuric acid and sulfamic acid with water to obtain an acidic solution;
(2) A method comprising the steps of: dissolving a tin salt in an acidic solution; and (3) dissolving a bismuth salt in an acidic solution.

電着システムであって、
第1の端子と、第2の端子とを有する電流源、
電解質溶液を含む浴であって、該電解質溶液が水、スズ塩、ビスマス塩及び酸を含む浴、
電解質溶液に浸した基材であって、電流源の第1の端子と電気的に接続されている基材、及び
スズを含むアノードであって、電解質溶液に浸されるとともに、電流源の第2の端子と電気的に接続されているアノード、
を備える、電着システム。
An electrodeposition system,
A current source having a first terminal and a second terminal;
A bath containing an electrolyte solution, wherein the electrolyte solution contains water, a tin salt, a bismuth salt, and an acid;
A substrate immersed in the electrolyte solution, the substrate being electrically connected to the first terminal of the current source; and an anode including tin, immersed in the electrolyte solution, and An anode electrically connected to the second terminal,
An electrodeposition system comprising:

スズ−ビスマス合金を基材に堆積させるための方法であって、
(1)基材と、スズを含むアノードとを、水、スズ塩、ビスマス塩及び酸を含有する電解質溶液に浸す工程、並びに
(2)基材とアノードとの間に電流を通して、基材に堆積物を形成する工程を含む、方法。
A method for depositing a tin-bismuth alloy on a substrate, comprising:
(1) a step of immersing a substrate and an anode containing tin in an electrolyte solution containing water, a tin salt, a bismuth salt and an acid; and (2) passing an electric current between the substrate and the anode, A method, comprising forming a deposit.

スズ−ビスマス合金を基材に堆積させるための方法であって、
(1)基材を活性化する工程、
(2)基材をストライクめっきする工程、
(3)基材と、スズを含むアノードとを、水、スズ塩、ビスマス塩及び酸を含有する電解質溶液に浸す工程、並びに
(4)基材とアノードとの間に電流を通して、基材に堆積物を形成する工程を含む、方法。
A method for depositing a tin-bismuth alloy on a substrate, comprising:
(1) a step of activating the substrate,
(2) a step of strike plating the substrate;
(3) a step of immersing the substrate and the anode containing tin in an electrolyte solution containing water, a tin salt, a bismuth salt and an acid; and (4) passing an electric current between the substrate and the anode, A method, comprising forming a deposit.

スズ−ビスマス合金を金属基材に電着するための、開示された組成物及び方法についてのその他の態様は、以下の詳細な説明、添付図面、及び添付特許請求の範囲から明らかになる。   Other aspects of the disclosed compositions and methods for electrodepositing a tin-bismuth alloy on a metal substrate will become apparent from the following detailed description, the accompanying drawings, and the appended claims.

材料を基材上に堆積させる本開示による方法を示すフローダイアグラムである。1 is a flow diagram illustrating a method according to the present disclosure for depositing a material on a substrate. 図1の方法に従ってチタン基材に堆積されたスズ−ビスマス合金の顕微鏡写真である。2 is a photomicrograph of a tin-bismuth alloy deposited on a titanium substrate according to the method of FIG. 図1の方法に従って、基材(例えばチタン基材)を活性化するための本開示による1つの方法を示すフローダイアグラムである。2 is a flow diagram illustrating one method according to the present disclosure for activating a substrate (eg, a titanium substrate) according to the method of FIG. 図3の方法に従って、基材を活性化するためのシステムを概略的に示す。4 schematically illustrates a system for activating a substrate according to the method of FIG. 図1の方法に従って、基材(例えばチタン基材)を活性化するための本開示による別の方法を示すフローダイアグラムである。2 is a flow diagram illustrating another method according to the present disclosure for activating a substrate (eg, a titanium substrate) according to the method of FIG. 図5の方法に従って、基材を活性化するためのシステムを概略的に示す。6 schematically illustrates a system for activating a substrate according to the method of FIG. 図1の方法に従って、基材(例えばチタン基材)を活性化するための本開示によるさらに別の方法を示すフローダイアグラムである。5 is a flow diagram illustrating yet another method in accordance with the present disclosure for activating a substrate (eg, a titanium substrate) according to the method of FIG. 図7の方法に従って、基材を活性化するためのシステムを概略的に示す。8 schematically illustrates a system for activating a substrate according to the method of FIG. 図1の方法に従って、基材をストライクめっきするためのシステムを概略的に示す。2 schematically illustrates a system for strike plating a substrate according to the method of FIG. 1. 図1の方法に従って、基材上にスズ−ビスマス合金を電着させるための本開示による1つの方法を示すフローダイアグラムである。2 is a flow diagram illustrating one method according to the present disclosure for electrodepositing a tin-bismuth alloy on a substrate according to the method of FIG. 1. 図10の方法に従って、スズ−ビスマス合金を堆積させるための電着システムを概略的に示す。11 schematically illustrates an electrodeposition system for depositing a tin-bismuth alloy according to the method of FIG. 航空機製造及び稼働手法のフローダイアグラムである。2 is a flow diagram of an aircraft manufacturing and operation technique. 航空機のブロックダイアグラムである。1 is a block diagram of an aircraft.

ここに開示されるのは、金属基材(例えば金属製留め具又はその他の部材/構成部材)を活性化するための、組成物、システム及び方法である。また、金属基材(例えば金属製留め具又はその他の部材/構成部材)上に材料を堆積させるための、組成物、システム及び方法も開示される。ここに開示される組成物、システム及び方法は、基材上で所望の材料堆積物を達成するために、別個に、又は様々な組み合わせで使用できる。   Disclosed herein are compositions, systems and methods for activating metal substrates (eg, metal fasteners or other components / components). Also disclosed are compositions, systems and methods for depositing materials on metal substrates (eg, metal fasteners or other components / components). The compositions, systems and methods disclosed herein can be used separately or in various combinations to achieve a desired material deposition on a substrate.

図1を参照すると、基材上に材料を堆積させるための方法(一般的に10で示す)が開示されている。3つの一般的な工程しか示されていないが、本開示の範囲から逸脱しない限りにおいて、ここに提示された工程の前、その後、又はその間に様々な付加的工程を行えることが、当業者には理解されるだろう。   Referring to FIG. 1, a method for depositing a material on a substrate (generally designated 10) is disclosed. Although only three general steps are shown, it will be appreciated by those skilled in the art that various additional steps can be performed before, after, or during the steps presented herein without departing from the scope of the present disclosure. Will be understood.

方法10の最初の工程(ブロック12)は、基材上に材料(例えば金属堆積物、又はその他の金属材料/非金属材料)を受容するのに適した基材にするために、基材を前処理することを含む。様々な前処理(例えば清浄化、脱脂、エッチングなど)を行うことができる。特に、前処理工程(ブロック12)は、基材表面の活性化(ブロック14)を含み得る。例えばチタン基材の場合、基材表面を活性化する工程(ブロック14)では、基材上に形成されることが知られている強固な酸化物層を除去する(又は少なくとも実質的に減少させる)ことができる。   The first step (block 12) of method 10 is to form the substrate into a substrate suitable for receiving a material (eg, a metal deposit or other metallic / non-metallic material) on the substrate. Including preprocessing. Various pretreatments (eg, cleaning, degreasing, etching, etc.) can be performed. In particular, the pretreatment step (block 12) may include activation of the substrate surface (block 14). For example, in the case of a titanium substrate, the step of activating the substrate surface (block 14) removes (or at least substantially reduces) a strong oxide layer known to form on the substrate. )be able to.

方法10の中間工程(ブロック16)は、前処理された基材をストライクめっきすることを含む。基材表面をストライクめっきする工程(ブロック16)により、薄い金属層を基材表面に形成することができ、これによって基材は、後続の金属堆積物を受容するため、また後続の金属堆積物と結合するためにより適した表面を備えたものになる。特定の実施では、ストライクめっき工程(ブロック16)において、基材表面にニッケル薄層を形成させることができる。   The intermediate step of method 10 (block 16) involves strike plating the pretreated substrate. The step of strike plating the substrate surface (block 16) allows a thin metal layer to be formed on the substrate surface, whereby the substrate receives and deposits subsequent metal deposits. With a more suitable surface for bonding. In certain implementations, a thin nickel layer can be formed on the substrate surface in the strike plating step (block 16).

方法10の最終工程(ブロック18)は、ストライクめっきされた基材上に電着させることを含む。電着工程(ブロック18)では、基材表面に金属堆積物を形成させることができる。特定の実施では、電着工程(ブロック18)において、基材表面にスズ−ビスマス合金を堆積させることができる。   The final step of method 10 (block 18) involves electrodeposition on a strike plated substrate. In the electrodeposition step (block 18), a metal deposit can be formed on the substrate surface. In certain implementations, in the electrodeposition step (block 18), a tin-bismuth alloy can be deposited on the substrate surface.

図2を参照すると、開示された方法10は、スズ−ビスマス合金の薄層を、チタン合金(Ti-6Al-4V)基材の表面上に堆積させるために使用された。その結果、スズ−ビスマス合金堆積物と、その下にあるチタン合金基材との間の優れた結合につながった。   Referring to FIG. 2, the disclosed method 10 was used to deposit a thin layer of a tin-bismuth alloy on the surface of a titanium alloy (Ti-6Al-4V) substrate. The result was an excellent bond between the tin-bismuth alloy deposit and the underlying titanium alloy substrate.

本開示は主に、チタン基材(チタン又はチタン合金から形成された基材、例えばTi-6Al-4V)に焦点を当てているが、開示された方法10、また開示された方法10の各工程(例えば活性化工程(ブロック14)、ストライクめっき工程(ブロック16)、及び/又は電着工程(ブロック18))は、非チタン基材に適していることもある。本開示から利点を得られる非チタン基材の例には、鉄合金、銅合金、及びニッケル合金(例えばインコネル)が含まれるが、これらに限られない。   Although the present disclosure focuses primarily on titanium substrates (substrates formed from titanium or titanium alloys, such as Ti-6Al-4V), the disclosed method 10 and each of the disclosed methods 10 The steps (eg, activation step (block 14), strike plating step (block 16), and / or electrodeposition step (block 18)) may be suitable for non-titanium substrates. Examples of non-titanium substrates that benefit from the present disclosure include, but are not limited to, iron alloys, copper alloys, and nickel alloys (eg, Inconel).

活性化
3つの活性化法が開示され、これには関連する組成物及びシステムが含まれる。金属基材、例えばチタン基材は、開示された活性化法の1つだけを用いて活性化することができる。或いは、金属基材、例えばチタン基材は、複数の活性化法(例えば一連の活性化法)を用いて活性化することができ、これには開示された活性化法の1つ又は複数が含まれる。
Activation Three activation methods are disclosed, including related compositions and systems. Metal substrates, such as titanium substrates, can be activated using only one of the disclosed activation methods. Alternatively, a metal substrate, eg, a titanium substrate, can be activated using a plurality of activation methods (eg, a series of activation methods), wherein one or more of the disclosed activation methods are used. included.

図3及び4を参照すると、第1の活性化法(一般的に100で示す)は、ブロック110(図3)で始まってよく、図4に示したように、活性化溶液154を含む浴152を調製する工程を含む。浴152及び活性化溶液154は、第1の活性化システム150を備えることができる。   Referring to FIGS. 3 and 4, a first activation method (generally designated as 100) may begin at block 110 (FIG. 3), where a bath containing an activation solution 154, as shown in FIG. 152. The bath 152 and the activation solution 154 can include a first activation system 150.

浴152は、活性化溶液154を受容及び収容するために適したあらゆる容器であり得る。組成的には、浴152を形成する材料は、活性化溶液154と化学的に適合性でなければならない。もちろん、浴152は、第1の活性化システム150によって活性化すべき基材156を、浴中に受容可能な大きさ及び形状でなければならない。   Bath 152 can be any suitable container for receiving and containing activating solution 154. Compositionally, the material forming the bath 152 must be chemically compatible with the activation solution 154. Of course, the bath 152 must be sized and shaped to accept the substrate 156 to be activated by the first activation system 150 into the bath.

活性化溶液154は、水(HO)、水に溶解させたアンモニウム塩、及び水に溶解させた硫酸(HSO)を含有する。活性化溶液154は、大気圧(例えば1atm)、及び約15℃〜約50℃(例えば室温(約21℃))で維持することができる。しかしながら、本開示の範囲から逸脱しない限りにおいて、より高い圧力、及びより低い圧力を用いること、またより高温及び低温を用いることも考えられる。 The activation solution 154 contains water (H 2 O), an ammonium salt dissolved in water, and sulfuric acid (H 2 SO 4 ) dissolved in water. The activation solution 154 can be maintained at atmospheric pressure (eg, 1 atm) and at about 15 ° C. to about 50 ° C. (eg, room temperature (about 21 ° C.)). However, it is contemplated that higher and lower pressures may be used, as well as higher and lower temperatures, without departing from the scope of the present disclosure.

活性化溶液154におけるアンモニウム塩は、フッ素含有アニオンを有することができる。1つの調製物では、活性化溶液154中のアンモニウム塩が、アンモニウムビフルオリド(NHHF)である。別の調製物では、活性化溶液154中のアンモニウム塩が、アンモニウムテトラフルオロボレート(NHBF)である。さらに別の調製物では、活性化溶液154中のアンモニウム塩が、アンモニウムビフルオリド(NHHF)及びアンモニウムテトラフルオロボレート(NHBF)の双方を含む。 The ammonium salt in the activation solution 154 can have a fluorine-containing anion. In one preparation, ammonium salts in the activation solution 154 is ammonium bifluoride (NH 4 HF 2). In another preparation, the ammonium salt in the activation solution 154 is ammonium tetrafluoroborate (NH 4 BF 4 ). In yet another preparation, the ammonium salt in the activation solution 154 includes both ammonium bifluoride (NH 4 HF 2 ) and ammonium tetrafluoroborate (NH 4 BF 4 ).

活性化溶液154中のアンモニウム塩は、活性化溶液154の全体積を基準として、1リットルあたり約10グラム〜1リットルあたり約150グラムの範囲の濃度で存在し得る。1つの代替的な表現では、アンモニウム塩の濃度が、活性化溶液154の全体積を基準として、1リットルあたり約20グラム〜1リットルあたり約120グラムの範囲にある。別の代替的な表現では、アンモニウム塩の濃度が、活性化溶液154の全体積を基準として、1リットルあたり約30グラム〜1リットルあたり約110グラムの範囲にある。別の代替的な表現では、アンモニウム塩の濃度が、活性化溶液154の全体積を基準として、1リットルあたり約40グラム〜1リットルあたり約100グラムの範囲にある。別の代替的な表現では、アンモニウム塩の濃度が、活性化溶液154の全体積を基準として、1リットルあたり約50グラム〜1リットルあたり約100グラムの範囲にある。別の代替的な表現では、アンモニウム塩の濃度が、活性化溶液154の全体積を基準として、1リットルあたり約60グラム〜1リットルあたり約100グラムの範囲にある。別の代替的な表現では、アンモニウム塩の濃度が、活性化溶液154の全体積を基準として、1リットルあたり約70グラム〜1リットルあたり約90グラムの範囲にある。さらなる代替的な表現では、アンモニウム塩の濃度が、活性化溶液154の全体積を基準として、1リットルあたり約80グラムである。   The ammonium salt in the activation solution 154 may be present at a concentration ranging from about 10 grams per liter to about 150 grams per liter based on the total volume of the activation solution 154. In one alternative expression, the concentration of the ammonium salt ranges from about 20 grams per liter to about 120 grams per liter based on the total volume of the activation solution 154. In another alternative expression, the concentration of the ammonium salt ranges from about 30 grams per liter to about 110 grams per liter based on the total volume of the activation solution 154. In another alternative expression, the concentration of the ammonium salt ranges from about 40 grams per liter to about 100 grams per liter based on the total volume of the activation solution 154. In another alternative expression, the concentration of the ammonium salt ranges from about 50 grams per liter to about 100 grams per liter based on the total volume of the activation solution 154. In another alternative expression, the concentration of the ammonium salt ranges from about 60 grams per liter to about 100 grams per liter based on the total volume of the activation solution 154. In another alternative, the concentration of the ammonium salt ranges from about 70 grams per liter to about 90 grams per liter based on the total volume of the activation solution 154. In a further alternative expression, the concentration of the ammonium salt is about 80 grams per liter, based on the total volume of the activation solution 154.

活性化溶液154中の硫酸は、活性化溶液154の全体積を基準として、約1体積パーセント〜約70体積パーセントの範囲の濃度で存在し得る。1つの代替的な表現では、硫酸の濃度が、活性化溶液154の全体積を基準として、約2体積パーセント〜約50体積パーセントの範囲にある。別の代替的な表現では、硫酸の濃度が、活性化溶液154の全体積を基準として、約3体積パーセント〜約40体積パーセントの範囲にある。別の代替的な表現では、硫酸の濃度が、活性化溶液154の全体積を基準として、約4体積パーセント〜約30体積パーセントの範囲にある。別の代替的な表現では、硫酸の濃度が、活性化溶液154の全体積を基準として、約5体積パーセント〜約25体積パーセントの範囲にある。別の代替的な表現では、硫酸の濃度が、活性化溶液154の全体積を基準として、約5体積パーセント〜約15体積パーセントの範囲にある。さらなる代替的な表現では、硫酸の濃度が、活性化溶液154の全体積を基準として、約10体積パーセントである。   The sulfuric acid in the activation solution 154 may be present at a concentration ranging from about 1 volume percent to about 70 volume percent, based on the total volume of the activation solution 154. In one alternative expression, the concentration of the sulfuric acid ranges from about 2 volume percent to about 50 volume percent, based on the total volume of the activation solution 154. In another alternative expression, the concentration of the sulfuric acid ranges from about 3 volume percent to about 40 volume percent, based on the total volume of the activation solution 154. In another alternative expression, the concentration of the sulfuric acid ranges from about 4 percent to about 30 percent by volume, based on the total volume of the activation solution 154. In another alternative expression, the concentration of the sulfuric acid ranges from about 5 volume percent to about 25 volume percent, based on the total volume of the activation solution 154. In another alternative expression, the concentration of the sulfuric acid ranges from about 5 volume percent to about 15 volume percent, based on the total volume of the activation solution 154. In a further alternative expression, the concentration of sulfuric acid is about 10 volume percent, based on the total volume of the activation solution 154.

1つの具体的な、非限定的な例では、活性化溶液154が、水、1リットルあたり80グラムのアンモニウムビフルオリド(NHHF)、及び10体積パーセントの硫酸(HSO)を含む。 In one specific, non-limiting example, the activation solution 154 comprises water, 80 grams per liter of ammonium bifluoride (NH 4 HF 2 ), and 10 volume percent sulfuric acid (H 2 SO 4 ). including.

活性化溶液154は、本開示の範囲を逸脱しない限りにおいて、様々なやり方で製造できる。1つの具体的な実施では、活性化溶液154を製造するための開示された方法は、以下の工程を含む:
(1)硫酸(例えばBaumeで66度の硫酸)と、水(例えば脱イオン水)とを混合して、酸性溶液を得る工程、
(2)アンモニウム塩(例えばアンモニウムビフルオリド及び/又はアンモニウムテトラフルオロボレート)を、酸性溶液に溶解させる工程、及び
(3)活性化溶液154を必要とされる合計体積にするために、必要であれば、さらなる水を添加する工程。
Activation solution 154 can be manufactured in various ways without departing from the scope of the present disclosure. In one specific implementation, the disclosed method for producing activation solution 154 includes the following steps:
(1) mixing sulfuric acid (for example, sulfuric acid at 66 degrees with Baume) and water (for example, deionized water) to obtain an acidic solution;
(2) dissolving the ammonium salt (eg, ammonium bifluoride and / or ammonium tetrafluoroborate) in the acidic solution; and (3) necessary to bring the activation solution 154 to the required total volume. Step of adding more water, if any.

ブロック120(図3)では、基材156を、活性化溶液154に浸す(例えば完全に浸す)。基材156は、基材156を活性化溶液154から取り出す前に、ブロック130(図3)に示したように、活性化溶液154中に所定の時間にわたり、浸したままにしてよい。チタン基材(基材156)の場合、所定の時間は、チタン/チタン合金の下にある酸化物層を著しく損なうことなく、活性化溶液154が、基材156上の強固な酸化物層を減少させる/排除するのに充分な時間を有するように選択することができる。1つの表現では、所定の時間が、約5秒〜約120秒である。別の表現では、所定の時間が、約10秒〜約100秒である。別の表現では、所定の時間が、約20秒〜約40秒である。さらに別の表現では、所定の時間が、約30秒である。   In block 120 (FIG. 3), the substrate 156 is immersed (eg, completely immersed) in the activation solution 154. The substrate 156 may remain immersed in the activation solution 154 for a predetermined period of time before removing the substrate 156 from the activation solution 154, as shown in block 130 (FIG. 3). In the case of a titanium substrate (substrate 156), the activation solution 154 removes the strong oxide layer on the substrate 156 for a predetermined period of time without significantly damaging the underlying oxide layer of the titanium / titanium alloy. It can be chosen to have sufficient time to reduce / eliminate. In one expression, the predetermined time is between about 5 seconds and about 120 seconds. In another expression, the predetermined time is between about 10 seconds and about 100 seconds. In another expression, the predetermined time is between about 20 seconds and about 40 seconds. In yet another expression, the predetermined time is about 30 seconds.

ブロック140(図3)では、活性化溶液154から取り出した基材156を、すすぎ流体ですすぐことができる。1つの例として、すすぎ流体は、水、例えば脱イオン水であり得る。   At block 140 (FIG. 3), the substrate 156 removed from the activation solution 154 can be rinsed with a rinsing fluid. As one example, the rinsing fluid may be water, for example, deionized water.

図5及び6を参照すると、第2の活性化法(一般的に200で示す)は、ブロック202(図5)で始まってよく、図6に示したように、活性化溶液254を含む浴252を調製する工程を含む。浴252及び活性化溶液254は、第2の活性化システム250を備えることができる。   Referring to FIGS. 5 and 6, a second activation method (generally designated 200) may begin at block 202 (FIG. 5), where a bath containing an activation solution 254 is provided, as shown in FIG. 252. Bath 252 and activation solution 254 may include a second activation system 250.

浴252は、活性化溶液254を受容及び収容するために適したあらゆる容器であり得る。組成的には、浴252を形成する材料は、活性化溶液254と化学的に適合性でなければならない。もちろん、浴252は、第2の活性化システム250によって活性化すべき基材256を、浴中に受容可能な大きさ及び形状でなければならない。   Bath 252 can be any suitable container for receiving and containing activating solution 254. Compositionally, the material forming the bath 252 must be chemically compatible with the activation solution 254. Of course, the bath 252 must be sized and shaped to accept the substrate 256 to be activated by the second activation system 250 into the bath.

活性化溶液254は、水(HO)、水に溶解させたフッ化物塩、水に溶解させたフッ化水素酸(HF)、及び水に溶解させた硫酸(HSO)を含有する。活性化溶液254は、大気圧(例えば1atm)、及び約15℃〜約50℃(例えば室温(約21℃))で維持することができる。しかしながら、本開示の範囲から逸脱しない限りにおいて、より高い圧力、及びより低い圧力を用いること、またより高温及び低温を用いることも考えられる。 The activation solution 254 contains water (H 2 O), a fluoride salt dissolved in water, hydrofluoric acid (HF) dissolved in water, and sulfuric acid (H 2 SO 4 ) dissolved in water. I do. Activation solution 254 can be maintained at atmospheric pressure (eg, 1 atm) and at about 15 ° C. to about 50 ° C. (eg, room temperature (about 21 ° C.)). However, it is contemplated that higher and lower pressures may be used, as well as higher and lower temperatures, without departing from the scope of the present disclosure.

活性化溶液254中のフッ化物塩は、アルカリ金属カチオン及び/又はアルカリ土類金属カチオンを有することができる。1つの調製物では、活性化溶液254中のフッ化物塩が、フッ化カリウム(KF)である。別の調製物では、活性化溶液254中のフッ化物塩が、フッ化リチウム(LiF)である。別の調製物では、活性化溶液254中のフッ化物塩が、フッ化ナトリウム(NaF)である。別の調製物では、活性化溶液254中のフッ化物塩が、フッ化ルビジウム(RuF)である。別の調製物では、活性化溶液254中のフッ化物塩が、フッ化バリウム(BaF)である。別の調製物では、活性化溶液254中のフッ化物塩が、フッ化ストロンチウム(SrF)である。さらに別の調製物では、活性化溶液254中のアンモニウム塩が、フッ化カリウム(KF)、フッ化リチウム(LiF)、フッ化ナトリウム(NaF)、フッ化ルビジウム(RuF)、フッ化バリウム(BaF)、及びフッ化ストロンチウム(SrF)のうち少なくとも2つを含有する。 The fluoride salt in the activation solution 254 can have an alkali metal cation and / or an alkaline earth metal cation. In one preparation, the fluoride salt in the activation solution 254 is potassium fluoride (KF). In another preparation, the fluoride salt in the activation solution 254 is lithium fluoride (LiF). In another preparation, the fluoride salt in the activation solution 254 is sodium fluoride (NaF). In another preparation, the fluoride salt in the activation solution 254 is rubidium fluoride (RuF). In another preparation, fluoride salts in the activation solution 254, a barium fluoride (BaF 2). In another preparation, fluoride salts in the activation solution 254, a strontium fluoride (SrF 2). In yet another preparation, the ammonium salt in the activation solution 254 is potassium fluoride (KF), lithium fluoride (LiF), sodium fluoride (NaF), rubidium fluoride (RuF), barium fluoride (BaF). 2 ) and strontium fluoride (SrF 2 ).

活性化溶液254中のフッ化物塩は、活性化溶液254の全体積を基準として、1リットルあたり約5グラム〜1リットルあたり約120グラムの範囲の濃度で存在し得る。1つの代替的な表現では、フッ化物塩の濃度が、活性化溶液254の全体積を基準として、1リットルあたり約10グラム〜1リットルあたり約100グラムの範囲にある。別の代替的な表現では、フッ化物塩の濃度が、活性化溶液254の全体積を基準として、1リットルあたり約15グラム〜1リットルあたり約75グラムの範囲にある。別の代替的な表現では、フッ化物塩の濃度が、活性化溶液254の全体積を基準として、1リットルあたり約15グラム〜1リットルあたり約50グラムの範囲にある。別の代替的な表現では、フッ化物塩の濃度が、活性化溶液254の全体積を基準として、1リットルあたり約15グラム〜1リットルあたり約30グラムの範囲にある。さらなる代替的な表現では、フッ化物塩の濃度が、活性化溶液254の全体積を基準として、1リットルあたり約20グラムである。   The fluoride salt in the activation solution 254 can be present at a concentration ranging from about 5 grams per liter to about 120 grams per liter based on the total volume of the activation solution 254. In one alternative expression, the concentration of the fluoride salt ranges from about 10 grams per liter to about 100 grams per liter based on the total volume of the activation solution 254. In another alternative expression, the fluoride salt concentration ranges from about 15 grams per liter to about 75 grams per liter based on the total volume of the activation solution 254. In another alternative expression, the fluoride salt concentration ranges from about 15 grams per liter to about 50 grams per liter based on the total volume of the activation solution 254. In another alternative expression, the fluoride salt concentration ranges from about 15 grams per liter to about 30 grams per liter based on the total volume of the activation solution 254. In a further alternative expression, the concentration of the fluoride salt is about 20 grams per liter, based on the total volume of the activation solution 254.

活性化溶液254中のフッ化水素酸は、活性化溶液254の全体積を基準として、1リットルあたり約5ミリリットル〜1リットルあたり約250ミリリットルの範囲の濃度で存在し得る。1つの代替的な表現では、フッ化水素酸の濃度が、活性化溶液254の全体積を基準として、1リットルあたり約10ミリリットル〜1リットルあたり約200ミリリットルの範囲にある。別の代替的な表現では、フッ化水素酸の濃度が、活性化溶液254の全体積を基準として、1リットルあたり約15ミリリットル〜1リットルあたり約150ミリリットルの範囲にある。別の代替的な表現では、フッ化水素酸の濃度が、活性化溶液254の全体積を基準として、1リットルあたり約20ミリリットル〜1リットルあたり約150ミリリットルの範囲にある。別の代替的な表現では、フッ化水素酸の濃度が、活性化溶液254の全体積を基準として、1リットルあたり約30ミリリットル〜1リットルあたり約100ミリリットルの範囲にある。別の代替的な表現では、フッ化水素酸の濃度が、活性化溶液254の全体積を基準として、1リットルあたり約40ミリリットル〜1リットルあたり約80ミリリットルの範囲にある。さらなる代替的な表現では、フッ化水素酸の濃度が、活性化溶液254の全体積を基準として、1リットルあたり約60ミリリットルである。   Hydrofluoric acid in the activation solution 254 may be present at a concentration ranging from about 5 milliliters per liter to about 250 milliliters per liter based on the total volume of the activation solution 254. In one alternative expression, the concentration of hydrofluoric acid ranges from about 10 milliliters per liter to about 200 milliliters per liter based on the total volume of the activation solution 254. In another alternative expression, the concentration of hydrofluoric acid ranges from about 15 milliliters per liter to about 150 milliliters per liter based on the total volume of the activation solution 254. In another alternative expression, the concentration of hydrofluoric acid ranges from about 20 milliliters per liter to about 150 milliliters per liter, based on the total volume of the activation solution 254. In another alternative expression, the concentration of hydrofluoric acid ranges from about 30 milliliters per liter to about 100 milliliters per liter based on the total volume of the activation solution 254. In another alternative expression, the concentration of hydrofluoric acid ranges from about 40 milliliters per liter to about 80 milliliters per liter based on the total volume of the activation solution 254. In a further alternative expression, the concentration of hydrofluoric acid is about 60 milliliters per liter, based on the total volume of the activation solution 254.

活性化溶液254中の硫酸は、活性化溶液254の全体積を基準として、約1体積パーセント〜約45体積パーセントの範囲の濃度で存在し得る。1つの代替的な表現では、硫酸の濃度が、活性化溶液254の全体積を基準として、約2体積パーセント〜約35体積パーセントの範囲にある。別の代替的な表現では、硫酸の濃度が、活性化溶液254の全体積を基準として、約2体積パーセント〜約20体積パーセントの範囲にある。別の代替的な表現では、硫酸の濃度が、活性化溶液254の全体積を基準として、約3体積パーセント〜約15体積パーセントの範囲にある。別の代替的な表現では、硫酸の濃度が、活性化溶液254の全体積を基準として、約3体積パーセント〜約10体積パーセントの範囲にある。さらなる代替的な表現では、硫酸の濃度が、活性化溶液254の全体積を基準として、約5体積パーセントである。   The sulfuric acid in the activation solution 254 may be present at a concentration ranging from about 1 volume percent to about 45 volume percent, based on the total volume of the activation solution 254. In one alternative expression, the concentration of sulfuric acid ranges from about 2 volume percent to about 35 volume percent, based on the total volume of the activation solution 254. In another alternative expression, the concentration of the sulfuric acid ranges from about 2 volume percent to about 20 volume percent, based on the total volume of the activation solution 254. In another alternative expression, the concentration of the sulfuric acid ranges from about 3 volume percent to about 15 volume percent, based on the total volume of the activation solution 254. In another alternative expression, the concentration of sulfuric acid ranges from about 3 volume percent to about 10 volume percent, based on the total volume of the activation solution 254. In a further alternative expression, the concentration of sulfuric acid is about 5 volume percent, based on the total volume of the activation solution 254.

1つの具体的な、非限定的な例では、活性化溶液254が、水、1リットルあたり20グラムのフッ化カリウム(KF)、1リットルあたり60ミリリットルのフッ化水素酸(HF)、及び5体積パーセントの硫酸(HSO)を含む。 In one specific, non-limiting example, the activation solution 254 comprises water, 20 grams of potassium fluoride (KF) per liter, 60 milliliters of hydrofluoric acid (HF) per liter, and 5 Contains volume percent sulfuric acid (H 2 SO 4 ).

活性化溶液254は、本開示の範囲を逸脱しない限りにおいて、様々なやり方で製造できる。1つの具体的な実施では、活性化溶液254を製造するための開示された方法は、以下の工程を含む:
(1)硫酸(例えばBaumeで66度の硫酸)と、水(例えば脱イオン水)とを混合して、第1の酸性溶液を得る工程、
(2)フッ化水素酸(例えば水中で48重量%のもの)と、第1の酸性溶液とを混合して、第2の酸性溶液を得る工程、
(3)フッ化物塩(例えばフッ化カリウム)を、第2の酸性溶液中に溶解させる工程、及び
(4)活性化溶液254を必要とされる合計体積にするために、必要であれば、さらなる水を添加する工程。
Activation solution 254 can be manufactured in various ways without departing from the scope of the present disclosure. In one specific implementation, the disclosed method for producing activation solution 254 includes the following steps:
(1) mixing sulfuric acid (eg, sulfuric acid at 66 ° in Baume) and water (eg, deionized water) to obtain a first acidic solution;
(2) mixing hydrofluoric acid (for example, 48% by weight in water) with the first acidic solution to obtain a second acidic solution;
(3) dissolving the fluoride salt (eg, potassium fluoride) in the second acidic solution; and (4) if necessary, to bring the activation solution 254 to the required total volume. Adding more water.

ブロック204(図5)では、基材256を、活性化溶液254に浸す(例えば完全に浸す)。基材256は、基材256を活性化溶液254から取り出す前に、ブロック206(図5)に示したように、活性化溶液254中に所定の時間にわたり、浸したままにしてよい。チタン基材(基材256)の場合、所定の時間は、チタン/チタン合金の下にある酸化物層を著しく損なうことなく、活性化溶液254が、基材256上の強固な酸化物層を減少させる/排除するのに充分な時間を有するように選択することができる。1つの表現では、所定の時間が、約5秒〜約120秒である。別の表現では、所定の時間が、約10秒〜約100秒である。別の表現では、所定の時間が、約20秒〜約40秒である。さらに別の表現では、所定の時間が、約30秒である。   In block 204 (FIG. 5), the substrate 256 is immersed (eg, completely immersed) in the activation solution 254. The substrate 256 may remain immersed in the activation solution 254 for a predetermined period of time, as shown in block 206 (FIG. 5), before removing the substrate 256 from the activation solution 254. In the case of a titanium substrate (substrate 256), the activation solution 254 removes the strong oxide layer on the substrate 256 without significantly damaging the underlying oxide layer of the titanium / titanium alloy. It can be chosen to have sufficient time to reduce / eliminate. In one expression, the predetermined time is between about 5 seconds and about 120 seconds. In another expression, the predetermined time is between about 10 seconds and about 100 seconds. In another expression, the predetermined time is between about 20 seconds and about 40 seconds. In yet another expression, the predetermined time is about 30 seconds.

ブロック208(図5)では、活性化溶液254から取り出した基材256を、すすぎ流体ですすぐことができる。1つの例として、すすぎ流体は、水、例えば脱イオン水であり得る。   At block 208 (FIG. 5), the substrate 256 removed from the activation solution 254 can be rinsed with a rinsing fluid. As one example, the rinsing fluid may be water, for example, deionized water.

図7及び8を参照すると、第3の活性化法(一般的に300で示す)は、ブロック302(図7)で始まってよく、図8に示したように、活性化溶液354を含む浴352を調製する工程を含む。浴352、及び活性化溶液354は、黒鉛電極358及び電流源360とともに、第3の活性化システム350を備えることができ、これは、本明細書に記載するように、アノード硫酸法(第3の活性化法300)を行うために使用することができる。   Referring to FIGS. 7 and 8, a third activation method (generally indicated at 300) may begin at block 302 (FIG. 7), where a bath containing an activation solution 354, as shown in FIG. 352. The bath 352 and the activation solution 354, along with the graphite electrode 358 and the current source 360, can include a third activation system 350, which, as described herein, includes an anodic sulfuric acid method (third To activate the method 300).

浴352は、活性化溶液354を受容及び収容するために適したあらゆる容器であり得る。組成的には、浴352を形成する材料は、活性化溶液354と化学的に適合性でなければならない。もちろん、浴352は、黒鉛電極358と、第3の活性化システム350によって活性化すべき基材356とを、浴中に受容可能な大きさ及び形状でなければならない。   Bath 352 can be any suitable container for receiving and containing activating solution 354. Compositionally, the material forming the bath 352 must be chemically compatible with the activation solution 354. Of course, bath 352 must be sized and shaped to accept graphite electrode 358 and substrate 356 to be activated by third activation system 350 in the bath.

活性化溶液354は、水(HO)、及び水に溶解させた硫酸(HSO)を含有する。活性化溶液354は、大気圧(例えば1atm)、及び約15℃〜約50℃(例えば室温(約21℃))で維持することができる。しかしながら、本開示の範囲から逸脱しない限りにおいて、より高い圧力、及びより低い圧力を用いること、またより高温及び低温を用いることも考えられる。 The activation solution 354 contains water (H 2 O) and sulfuric acid (H 2 SO 4 ) dissolved in water. Activation solution 354 can be maintained at atmospheric pressure (eg, 1 atm) and at about 15 ° C. to about 50 ° C. (eg, room temperature (about 21 ° C.)). However, it is contemplated that higher and lower pressures may be used, as well as higher and lower temperatures, without departing from the scope of the present disclosure.

活性化溶液354中の硫酸は、活性化溶液354の全体積を基準として、約5体積パーセント〜約45体積パーセントの範囲の濃度で存在し得る。1つの代替的な表現では、硫酸の濃度が、活性化溶液354の全体積を基準として、約5体積パーセント〜約35体積パーセントの範囲にある。別の代替的な表現では、硫酸の濃度が、活性化溶液354の全体積を基準として、約5体積パーセント〜約30体積パーセントの範囲にある。別の代替的な表現では、硫酸の濃度が、活性化溶液354の全体積を基準として、約5体積パーセント〜約25体積パーセントの範囲にある。別の代替的な表現では、硫酸の濃度が、活性化溶液254の全体積を基準として、約10体積パーセント〜約20体積パーセントの範囲にある。さらなる代替的な表現では、硫酸の濃度が、活性化溶液354の全体積を基準として、約15体積パーセントである。   The sulfuric acid in the activation solution 354 may be present at a concentration ranging from about 5 volume percent to about 45 volume percent, based on the total volume of the activation solution 354. In one alternative expression, the concentration of the sulfuric acid ranges from about 5 volume percent to about 35 volume percent, based on the total volume of the activation solution 354. In another alternative expression, the concentration of sulfuric acid ranges from about 5 volume percent to about 30 volume percent, based on the total volume of the activation solution 354. In another alternative expression, the concentration of the sulfuric acid ranges from about 5 volume percent to about 25 volume percent, based on the total volume of the activation solution 354. In another alternative expression, the concentration of the sulfuric acid ranges from about 10 volume percent to about 20 volume percent, based on the total volume of the activation solution 254. In a further alternative expression, the concentration of sulfuric acid is about 15 volume percent, based on the total volume of the activation solution 354.

1つの具体的な、非限定的な例では、活性化溶液354が、水、及び15体積パーセントの硫酸(HSO)を含む。 One specific, non-limiting examples, including the activation solution 354, water, and 15% by volume of sulfuric acid (H 2 SO 4).

ブロック304(図7)では、基材356を、活性化溶液354に浸す(例えば完全に浸す)。導線368は、浸した基材356と、電流源360の第1の端子364とを電気的に接続することができる。   In block 304 (FIG. 7), the substrate 356 is immersed (eg, completely immersed) in the activation solution 354. The conducting wire 368 can electrically connect the dipped base material 356 to the first terminal 364 of the current source 360.

ブロック306(図7)では、黒鉛電極358を、活性化溶液354に浸す(例えば完全に浸す)。導線366は、浸した黒鉛電極358と、電流源360の第2の端子362とを電気的に接続することができる。   In block 306 (FIG. 7), the graphite electrode 358 is immersed (eg, completely immersed) in the activation solution 354. The conducting wire 366 can electrically connect the dipped graphite electrode 358 and the second terminal 362 of the current source 360.

ブロック308(図7)では、電流が基材356と黒鉛電極358との間に通るように、電流源360が作動される。電流源360は、基材356がアノードとして働くことによって基材356がエッチングされるように構成されていてよい。チタン基材(基材356)の場合、アノード硫酸法(第3の活性化法300)は、チタン/チタン合金の下にある酸化物層を著しく損なうことなく、基材356上の強固な酸化物層を減少させる/排除することができる。   At block 308 (FIG. 7), the current source 360 is activated so that current passes between the substrate 356 and the graphite electrode 358. The current source 360 may be configured such that the substrate 356 is etched by the substrate 356 acting as an anode. In the case of a titanium substrate (substrate 356), the anodic sulfuric acid method (third activation method 300) provides a strong oxidation on substrate 356 without significantly damaging the underlying oxide layer of the titanium / titanium alloy. Layers can be reduced / eliminated.

電流を通す工程(ブロック308)は、本開示の範囲から逸脱しない限り、様々な電流密度で行うことができる。当業者であれば、電流密度が制御可能なパラメータであり、適切な電流密度を選択するためには、様々な要因(その他の要因の中でも、例えば電流を通す工程(ブロック308)の持続時間)を考慮する必要があることを肯定的に評価するであろう。1つの表現では、電流を通す工程(ブロック308)の間に通す電流は、基材356の表面積を基準として、1平方フィートあたり約10アンペア〜1平方フィートあたり約80アンペアの範囲にわたる電流密度を有することができる。別の表現では、電流を通す工程(ブロック308)の間に通す電流は、基材356の表面積を基準として、1平方フィートあたり約20アンペア〜1平方フィートあたり約60アンペアの範囲にわたる電流密度を有することができる。別の表現では、電流を通す工程(ブロック308)の間に通す電流は、基材356の表面積を基準として、1平方フィートあたり約20アンペア〜1平方フィートあたり約40アンペアの範囲にわたる電流密度を有することができる。さらに別の表現では、電流を通す工程(ブロック308)の間に通す電流は、基材356の表面積を基準として、1平方フィートあたり約30アンペアの電流密度を有することができる。   The step of passing current (block 308) can be performed at various current densities without departing from the scope of the present disclosure. Those skilled in the art will appreciate that the current density is a controllable parameter, and that various factors (such as, for example, the duration of the step of passing current (block 308), among other factors) may be necessary to select an appropriate current density. Will need to be considered positively. In one representation, the current passed during the current passing step (block 308) is a current density ranging from about 10 amps per square foot to about 80 amps per square foot, based on the surface area of the substrate 356. Can have. In another expression, the current passed during the current passing step (block 308) is a current density ranging from about 20 amps per square foot to about 60 amps per square foot, based on the surface area of the substrate 356. Can have. In another expression, the current passed during the current passing step (block 308) is a current density ranging from about 20 amps per square foot to about 40 amps per square foot, based on the surface area of the substrate 356. Can have. In yet another expression, the current passed during the current passing step (block 308) can have a current density of about 30 amps per square foot based on the surface area of the substrate 356.

電流を通す工程(ブロック308)は、本開示の範囲から逸脱しない限り、様々な持続時間で行うことができる。当業者であれば、電流密度が制御可能なパラメータであり、適切な持続時間を選択するためには、様々な要因(その他の要因の中でも、例えば電流密度)を考慮する必要があることを肯定的に評価するであろう。1つの表現では、電流を通す工程(ブロック308)は、約5秒〜約120秒にわたって行うことができる。別の表現では、電流を通す工程(ブロック308)は、約10秒〜約100秒にわたって行うことができる。別の表現では、電流を通す工程(ブロック308)は、約10秒〜約60秒にわたって行うことができる。別の表現では、電流を通す工程(ブロック308)は、約15秒〜約45秒にわたって行うことができる。さらに別の表現では、電流を通す工程(ブロック308)は、約20秒〜約30秒にわたって行うことができる。   The step of passing current (block 308) can be performed for various durations without departing from the scope of the present disclosure. One skilled in the art will appreciate that current density is a controllable parameter and that various factors (eg, current density, among other factors) need to be considered in order to select an appropriate duration. Will be evaluated. In one expression, passing the current (block 308) can occur for about 5 seconds to about 120 seconds. In another expression, passing the current (block 308) can occur for about 10 seconds to about 100 seconds. In other words, passing the current (block 308) can occur for about 10 seconds to about 60 seconds. In other words, passing the current (block 308) can occur for about 15 seconds to about 45 seconds. In yet another expression, passing the current (block 308) can occur for about 20 seconds to about 30 seconds.

ブロック310(図7)では、基材356を電流源360から切り離し、活性化溶液354から取り出す。   At block 310 (FIG. 7), the substrate 356 is disconnected from the current source 360 and removed from the activation solution 354.

ブロック312(図7)では、基材356を、すすぎ流体ですすぐことができる。1つの例として、すすぎ流体は、水、例えば脱イオン水であり得る。   At block 312 (FIG. 7), the substrate 356 can be rinsed with a rinsing fluid. As one example, the rinsing fluid may be water, for example, deionized water.

ストライクめっき
様々なストライクめっきプロセス(ニッケルストライクめっきプロセスを含む:例えばウッド浴ニッケルストライク)が、当分野では知られており、本開示の範囲から逸脱しない限り、図1の方法10において使用できる。しかしながら、特定のニッケルストライクメッキ法が開示され、この方法は、後続のメッキにより基材との優れた結合をもたらした(図2参照)。
Strike Plating Various strike plating processes (including nickel strike plating processes: e.g., wood bath nickel strike) are known in the art and can be used in method 10 of FIG. 1 without departing from the scope of the present disclosure. However, a specific nickel strike plating method was disclosed, which provided excellent bonding with the substrate by subsequent plating (see FIG. 2).

図9を参照すると、ストライクメッキシステム(一般的に450で示す)は、浴452、浴452中に受容される電解質溶液454、電解質溶液454中に浸されたニッケルアノード458、及び電流源460を含む。電流源460は、第1の端子462及び第2の端子464を備えることができる。ニッケルアノード458は、導線468によって、第2の端子464と電気的に接続されていてよい。   Referring to FIG. 9, a strike plating system (generally designated 450) includes a bath 452, an electrolyte solution 454 received in the bath 452, a nickel anode 458 immersed in the electrolyte solution 454, and a current source 460. Including. The current source 460 can include a first terminal 462 and a second terminal 464. Nickel anode 458 may be electrically connected to second terminal 464 by conductor 468.

浴452は、電解質溶液454を受容及び収容するために適したあらゆる容器であり得る。組成的には、浴452を形成する材料は、電解質溶液454と化学的に適合性でなければならない。もちろん、浴452は、基材456及びニッケルアノード458を、浴中に受容可能な大きさ及び形状でなければならない。   Bath 452 can be any suitable container for receiving and containing electrolyte solution 454. Compositionally, the material forming the bath 452 must be chemically compatible with the electrolyte solution 454. Of course, bath 452 must be sized and shaped to accommodate substrate 456 and nickel anode 458 in the bath.

電解質溶液454は、水(HO)、水に溶解させた塩化ニッケル(NiCl)、及び水に溶解させた塩酸(HCl)を含有する。電解質溶液454は、大気圧(例えば1atm)、及び約15℃〜約50℃(例えば室温(約21℃))で維持することができる。しかしながら、本開示の範囲から逸脱しない限りにおいて、より高い圧力、及びより低い圧力を用いること、またより高温及び低温を用いることも考えられる。 Electrolyte solution 454 contains water (H 2 O), nickel chloride (NiCl 2 ) dissolved in water, and hydrochloric acid (HCl) dissolved in water. Electrolyte solution 454 can be maintained at atmospheric pressure (e.g., 1 atm) and at about 15C to about 50C (e.g., room temperature (about 21C)). However, it is contemplated that higher and lower pressures may be used, as well as higher and lower temperatures, without departing from the scope of the present disclosure.

電解質溶液454中の塩化ニッケルは、活性化溶液354の全体積を基準として、1リットルあたり約50グラム〜1リットルあたり約400グラムの範囲の濃度で存在し得る。1つの代替的な表現では、塩化ニッケルの濃度が、活性化溶液354の全体積を基準として、1リットルあたり約75グラム〜1リットルあたり約350グラムの範囲にある。別の代替的な表現では、塩化ニッケルの濃度が、活性化溶液354の全体積を基準として、1リットルあたり約100グラム〜1リットルあたり約300グラムの範囲にある。別の代替的な表現では、塩化ニッケルの濃度が、活性化溶液354の全体積を基準として、1リットルあたり約125グラム〜1リットルあたり約275グラムの範囲にある。別の代替的な表現では、塩化ニッケルの濃度が、活性化溶液354の全体積を基準として、1リットルあたり約150グラム〜1リットルあたり約250グラムの範囲にある。別の代替的な表現では、塩化ニッケルの濃度が、活性化溶液354の全体積を基準として、1リットルあたり約175グラム〜1リットルあたり約225グラムの範囲にある。   Nickel chloride in the electrolyte solution 454 may be present at a concentration ranging from about 50 grams per liter to about 400 grams per liter based on the total volume of the activation solution 354. In one alternative expression, the concentration of nickel chloride ranges from about 75 grams per liter to about 350 grams per liter based on the total volume of the activation solution 354. In another alternative expression, the concentration of nickel chloride ranges from about 100 grams per liter to about 300 grams per liter based on the total volume of the activation solution 354. In another alternative expression, the concentration of nickel chloride ranges from about 125 grams per liter to about 275 grams per liter based on the total volume of the activation solution 354. In another alternative expression, the concentration of nickel chloride ranges from about 150 grams per liter to about 250 grams per liter based on the total volume of the activation solution 354. In another alternative expression, the concentration of nickel chloride ranges from about 175 grams per liter to about 225 grams per liter based on the total volume of the activation solution 354.

電解質溶液454中の塩酸は、電解質溶液454の全体積を基準として、1リットルあたり約25ミリリットル〜1リットルあたり約300ミリリットルの範囲の濃度で存在し得る。1つの代替的な表現では、塩酸の濃度が、電解質溶液454の全体積を基準として、1リットルあたり約50ミリリットル〜1リットルあたり約250ミリリットルの範囲にある。別の代替的な表現では、塩酸の濃度が、電解質溶液454の全体積を基準として、1リットルあたり約75ミリリットル〜1リットルあたり約225ミリリットルの範囲にある。別の代替的な表現では、塩酸の濃度が、電解質溶液454の全体積を基準として、1リットルあたり約100ミリリットル〜1リットルあたり約200ミリリットルの範囲にある。別の代替的な表現では、塩酸の濃度が、電解質溶液454の全体積を基準として、1リットルあたり約125ミリリットル〜1リットルあたり約175ミリリットルの範囲にある。   Hydrochloric acid in the electrolyte solution 454 can be present at a concentration ranging from about 25 milliliters per liter to about 300 milliliters per liter, based on the total volume of the electrolyte solution 454. In one alternative expression, the concentration of hydrochloric acid ranges from about 50 milliliters per liter to about 250 milliliters per liter, based on the total volume of the electrolyte solution 454. In another alternative expression, the concentration of hydrochloric acid ranges from about 75 milliliters per liter to about 225 milliliters per liter, based on the total volume of the electrolyte solution 454. In another alternative expression, the concentration of hydrochloric acid ranges from about 100 milliliters per liter to about 200 milliliters per liter based on the total volume of the electrolyte solution 454. In another alternative expression, the concentration of hydrochloric acid ranges from about 125 milliliters per liter to about 175 milliliters per liter based on the total volume of the electrolyte solution 454.

1つの具体的な、非限定的な例では、電解質溶液454が、水、1リットルあたり200グラムの塩化ニッケル(NiCl)及び1リットルあたり150ミリリットルの塩酸(HCl)を含む。 In one specific, non-limiting example, the electrolyte solution 454 includes water, 200 grams per liter of nickel chloride (NiCl 2 ), and 150 milliliters per liter of hydrochloric acid (HCl).

図9に示した通り、基材456は、浴452中の電解質溶液454に浸す(例えば完全に浸す)。基材456は、導線466によって、電流源460の第1の端子462と電気的に接続されている。   As shown in FIG. 9, substrate 456 is immersed (eg, completely immersed) in electrolyte solution 454 in bath 452. The base material 456 is electrically connected to the first terminal 462 of the current source 460 by the conducting wire 466.

ストライクめっきを始めるためには、電流が基材456とニッケルアノード458との間に通り、基材456に堆積物が形成されるように、電流源460を作動させる。任意で、カソードストライクを開始する前に、基材456をエッチングするため、アノードストライク(基材456がアノードとして働く)を行うことができる。   To begin strike plating, the current source 460 is activated so that current passes between the substrate 456 and the nickel anode 458 and deposits form on the substrate 456. Optionally, an anodic strike (substrate 456 acts as an anode) can be performed to etch substrate 456 before initiating a cathode strike.

アノードストライク(エッチング)は、本開示の範囲から逸脱しない限り、様々な電流密度及び持続時間で行うことができる。1つの表現では、アノードストライクは、基材456の表面積を基準として、1平方フィートあたり約25アンペア〜1平方フィートあたり約75アンペアの範囲の電流密度で、約1秒〜約30秒の持続時間にわたり、行うことができる。例えば、アノードストライクは、基材456の表面積を基準として、1平方フィートあたり約120アンペアの電流密度で、約10秒間、行うことができる。   The anodic strike (etch) can be performed at various current densities and durations without departing from the scope of the present disclosure. In one expression, the anodic strike is at a current density ranging from about 25 amps per square foot to about 75 amps per square foot, based on the surface area of the substrate 456, for a duration of about 1 second to about 30 seconds. Over and can be done. For example, the anodic strike can be performed at a current density of about 120 amps per square foot, based on the surface area of the substrate 456, for about 10 seconds.

カソードストライク(ストライクめっき)は、本開示の範囲から逸脱しない限り、様々な電流密度及び持続時間で行うことができる。1つの表現では、カソードストライクは、基材456の表面積を基準として、1平方フィートあたり約80アンペア〜1平方フィートあたり約160アンペアの範囲の電流密度で、約30秒〜約10分の持続時間にわたり、行うことができる。例えば、カソードストライクは、基材456の表面積を基準として、1平方フィートあたり約120アンペアの電流密度で、約5分間、行うことができる。   Cathode strike (strike plating) can be performed at various current densities and durations without departing from the scope of the present disclosure. In one representation, the cathode strike is at a current density ranging from about 80 amps per square foot to about 160 amps per square foot, based on the surface area of the substrate 456, for a duration of about 30 seconds to about 10 minutes. Over and can be done. For example, the cathodic strike can be performed at a current density of about 120 amps per square foot, based on the surface area of the substrate 456, for about 5 minutes.

電流源460が動作を停止したら、基材456を電流源460から切り離して、電解質溶液454から取り出すことができる。それから、基材356をすすぎ流体(例えば脱イオン水)ですすぐことができる。   When the current source 460 stops operating, the substrate 456 can be disconnected from the current source 460 and removed from the electrolyte solution 454. The substrate 356 can then be rinsed with a rinsing fluid (eg, deionized water).

電着
様々な電着プロセスが、本開示の範囲から逸脱しない限り、図1の方法10で使用できる。しかしながら、特定のスズ−ビスマス電着法が開示され、この方法は、本開示による活性化法のいずれか及び開示されたニッケルストライクめっき法に続いて用いられると、後続のメッキにより基材に対する優れた結合をもたらした(図2参照)。
Electrodeposition Various electrodeposition processes can be used in the method 10 of FIG. 1 without departing from the scope of the present disclosure. However, certain tin-bismuth electrodeposition methods are disclosed, which, when used following any of the activation methods according to the present disclosure and the disclosed nickel strike plating method, provide superior plating to the substrate due to subsequent plating. (See FIG. 2).

図10及び11を参照すると、開示された電着法(一般的に500で示す)は、ブロック502(図10)で始まってよく、図11に示したように、電解質溶液554を含む浴552を調製する工程を含む。浴552及び活性化溶液554は、アノード558及び電流源560とともに、開示された電着システム550を備えることができ、この電着システムは、基材556上にスズ−ビスマス合金を堆積させるために使用することができる。   Referring to FIGS. 10 and 11, the disclosed electrodeposition method (generally designated 500) may begin at block 502 (FIG. 10), where a bath 552 containing an electrolyte solution 554, as shown in FIG. The step of preparing The bath 552 and the activation solution 554, together with the anode 558 and the current source 560, can comprise the disclosed electrodeposition system 550 for depositing a tin-bismuth alloy on a substrate 556. Can be used.

基材556は、チタン基材、例えばチタン製機械的留め具などであり得る。その他の金属製基材556(例えば鉄基材、銅基材、及びニッケル基材(例えばインコネル))もまた、本開示の範囲から逸脱しない限り、開示された電着法500及びシステム550によって使用することができる。   Substrate 556 may be a titanium substrate, such as a titanium mechanical fastener. Other metallic substrates 556 (eg, iron-based, copper-based, and nickel-based (eg, Inconel)) can also be used by the disclosed electrodeposition method 500 and system 550 without departing from the scope of the present disclosure. can do.

開示された電着システム550のアノード558は、スズアノード(例えば99.99パーセントの純粋なスズ)、又はスズ−ビスマスアノードであり得る。1つの一般的な例として、アノード558は、約2重量パーセント〜約5重量パーセントのビスマスを含むことができ、残部は実質的にスズである。1つの具体的な例として、アノード558は、約3重量パーセントのビスマスを含むことができ、残部は実質的にスズである。   The anode 558 of the disclosed electrodeposition system 550 can be a tin anode (eg, 99.99 percent pure tin), or a tin-bismuth anode. As one general example, anode 558 can include from about 2 weight percent to about 5 weight percent bismuth, with the balance being substantially tin. As one specific example, anode 558 can include about 3 weight percent bismuth, with the balance being substantially tin.

浴552は、電解質溶液554を受容及び収容するために適したあらゆる容器であり得る。組成的には、浴552を形成する材料は、活性化溶液554と化学的に適合性でなければならない。もちろん、浴552は、アノード558及び基材556を、浴中に受容可能な大きさ及び形状でなければならない。   Bath 552 can be any suitable container for receiving and containing electrolyte solution 554. Compositionally, the material forming the bath 552 must be chemically compatible with the activation solution 554. Of course, bath 552 must be sized and shaped to accept anode 558 and substrate 556 in the bath.

電解質溶液554は、水(HO)、水に溶解させたスズ塩、水に溶解させたビスマス塩、及び酸を含有する。電解質溶液554は、大気圧(例えば1atm)、及び約15℃〜約50℃(例えば室温(約21℃))で維持することができる。しかしながら、本開示の範囲から逸脱しない限りにおいて、より高い圧力、及びより低い圧力を用いること、またより高温及び低温を用いることも考えられる。 The electrolyte solution 554 contains water (H 2 O), a tin salt dissolved in water, a bismuth salt dissolved in water, and an acid. The electrolyte solution 554 can be maintained at atmospheric pressure (eg, 1 atm) and at about 15 ° C. to about 50 ° C. (eg, room temperature (about 21 ° C.)). However, it is contemplated that higher and lower pressures may be used, as well as higher and lower temperatures, without departing from the scope of the present disclosure.

電解質溶液554中のスズ塩は、スズ(スズ(II)2+)イオンを供給する。1つの調製物では、電解質溶液554中のスズ塩が、硫酸スズ(SnSO)である。別の調製物では、電解質溶液554中のスズ塩が、塩化スズ(SnCl)である。別の調製物では、電解質溶液554中のスズ塩が、フッ化スズ(SnF)である。さらに別の調製物では、電解質溶液554中のスズ塩が、硫酸スズ(SnSO)、塩化スズ(SnCl)、及びフッ化スズ(SnF)のうち少なくとも2つを含む。 The tin salt in the electrolyte solution 554 provides tin (tin (II) 2+ ) ions. In one preparation, tin salt in the electrolyte solution 554, tin sulfate (SnSO 4). In another preparation, a tin salt in the electrolyte solution 554, tin chloride (SnCl 2). In another preparation, a tin salt in the electrolyte solution 554, a tin fluoride (SnF 2). In yet another preparation, the tin salt in the electrolyte solution 554 comprises at least two of tin sulfate (SnSO 4 ), tin chloride (SnCl 2 ), and tin fluoride (SnF 2 ).

電解質溶液554中のスズ塩は、活性化溶液554の全体積を基準として、1リットルあたり約15グラム〜1リットルあたり約200グラムの濃度で存在し得る。1つの代替的な表現では、スズ塩の濃度が、電解質溶液554の全体積を基準として、1リットルあたり約15グラム〜1リットルあたり約150グラムの範囲にある。別の代替的な表現では、スズ塩の濃度が、電解質溶液554の全体積を基準として、1リットルあたり約15グラム〜1リットルあたり約100グラムの範囲にある。別の代替的な表現では、スズ塩の濃度が、電解質溶液554の全体積を基準として、1リットルあたり約20グラム〜1リットルあたり約100グラムの範囲にある。別の代替的な表現では、スズ塩の濃度が、電解質溶液554の全体積を基準として、1リットルあたり約20グラム〜1リットルあたり約50グラムの範囲にある。さらに別の代替的な表現では、スズ塩の濃度が、電解質溶液554の全体積を基準として、1リットルあたり約25グラム〜1リットルあたり約35グラムの範囲にある。   The tin salt in the electrolyte solution 554 may be present at a concentration of about 15 grams per liter to about 200 grams per liter based on the total volume of the activation solution 554. In one alternative expression, the concentration of the tin salt ranges from about 15 grams per liter to about 150 grams per liter based on the total volume of the electrolyte solution 554. In another alternative expression, the concentration of the tin salt ranges from about 15 grams per liter to about 100 grams per liter based on the total volume of the electrolyte solution 554. In another alternative expression, the concentration of the tin salt ranges from about 20 grams per liter to about 100 grams per liter based on the total volume of the electrolyte solution 554. In another alternative expression, the concentration of the tin salt ranges from about 20 grams per liter to about 50 grams per liter based on the total volume of the electrolyte solution 554. In yet another alternative expression, the concentration of the tin salt ranges from about 25 grams per liter to about 35 grams per liter based on the total volume of the electrolyte solution 554.

電解質溶液554中のビスマス塩は、ビスマス(Bi3+)イオンを供給する。1つの調製物では、電解質溶液554中のビスマス塩が、硫酸ビスマス(Bi(SOである。別の調製物では、電解質溶液554中のビスマス塩が、酸化ビスマス(Bi)である。別の調製物では、電解質溶液554中のビスマス塩が、硝酸ビスマス(Bi(NO)である。別の調製物では、電解質溶液554中のビスマス塩が、塩化ビスマス(BiCl)である。別の調製物では、電解質溶液554中のビスマス塩が、三フッ化ビスマス(BiF)である。さらに別の調製物では、電解質溶液554中のビスマス塩が、硫酸ビスマス(Bi(SO)、酸化ビスマス(Bi)、硝酸ビスマス(Bi(NO)、塩化ビスマス(BiCl)、及び三フッ化ビスマス(BiF)のうち少なくとも2つを含む。 The bismuth salt in the electrolyte solution 554 supplies bismuth (Bi 3+ ) ions. In one preparation, the bismuth salt in the electrolyte solution 554 is bismuth sulfate (Bi 2 (SO 4 ) 3. In another preparation, the bismuth salt in the electrolyte solution 554 is bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) it is. in another preparation, bismuth salts in the electrolyte solution 554, a bismuth nitrate (Bi (NO 3) 3). in another preparation, bismuth salt in the electrolyte solution 554, bismuth chloride ( BiCl 3) is. in another preparation, bismuth salts in the electrolyte solution 554, a three-a bismuth fluoride (BiF 3). in yet another preparation, bismuth salt in the electrolyte solution 554, bismuth sulfate (Bi 2 (SO 4) 3 ), bismuth oxide (Bi 2 O 3), bismuth nitrate (Bi (NO 3) 3) , bismuth chloride (BiCl 3), and trifluoride bismuth (Bi 3) Of the at least two.

電解質溶液554中のビスマス塩は、活性化溶液554の全体積を基準として、1リットルあたり約0.25グラム〜1リットルあたり約10グラムの濃度で存在し得る。1つの代替的な表現では、ビスマス塩の濃度が、電解質溶液554の全体積を基準として、1リットルあたり約0.25グラム〜1リットルあたり約5グラムの範囲にある。別の代替的な表現では、ビスマス塩の濃度が、電解質溶液554の全体積を基準として、1リットルあたり約0.25グラム〜1リットルあたり約2.5グラムの範囲にある。別の代替的な表現では、ビスマス塩の濃度が、電解質溶液554の全体積を基準として、1リットルあたり約0.25グラム〜1リットルあたり約1グラムの範囲にある。別の代替的な表現では、ビスマス塩の濃度が、電解質溶液554の全体積を基準として、1リットルあたり約0.3グラム〜1リットルあたり約0.8グラムの範囲にある。別の代替的な表現では、ビスマス塩の濃度が、電解質溶液554の全体積を基準として、1リットルあたり約0.4グラム〜1リットルあたり約4グラムの範囲にある。さらなる代替的な表現では、ビスマス塩の濃度が、電解質溶液554の全体積を基準として、1リットルあたり約0.4グラム〜1リットルあたり約0.7グラムの範囲にある。   The bismuth salt in the electrolyte solution 554 may be present at a concentration of about 0.25 grams per liter to about 10 grams per liter based on the total volume of the activation solution 554. In one alternative expression, the concentration of the bismuth salt ranges from about 0.25 grams per liter to about 5 grams per liter based on the total volume of the electrolyte solution 554. In another alternative expression, the concentration of the bismuth salt ranges from about 0.25 grams per liter to about 2.5 grams per liter based on the total volume of the electrolyte solution 554. In another alternative expression, the concentration of the bismuth salt ranges from about 0.25 grams per liter to about 1 gram per liter based on the total volume of the electrolyte solution 554. In another alternative expression, the concentration of the bismuth salt ranges from about 0.3 grams per liter to about 0.8 grams per liter based on the total volume of the electrolyte solution 554. In another alternative expression, the concentration of the bismuth salt ranges from about 0.4 grams per liter to about 4 grams per liter based on the total volume of the electrolyte solution 554. In a further alternative expression, the concentration of the bismuth salt ranges from about 0.4 grams per liter to about 0.7 grams per liter based on the total volume of the electrolyte solution 554.

酸は、電解質溶液554のpHを低下させる。1つの調製物では、電解質溶液554中の酸が、硫酸(HSO)である。別の調製物では、電解質溶液554中の酸が、スルファミン酸(HNSO)である。さらに別の調製物では、活性化溶液554中の酸が、硫酸(HSO)及びスルファミン酸(HNSO)をともに含む。 The acid lowers the pH of the electrolyte solution 554. In one preparation, the acid in the electrolyte solution 554, a sulfuric acid (H 2 SO 4). In another preparation, the acid in the electrolyte solution 554 is sulfamic acid (H 3 NSO 3 ). In yet another preparation, the acid in the activation solution 554 includes both sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and sulfamic acid (H 3 NSO 3 ).

電解質溶液554中の酸は、電解質溶液554の全体積を基準として、1リットルあたり約50ミリリットル〜1リットルあたり約150ミリリットルの範囲の濃度で存在し得る。1つの代替的な表現では、酸の濃度が、電解質溶液554の全体積を基準として、1リットルあたり約60ミリリットル〜1リットルあたり約140ミリリットルの範囲にある。別の代替的な表現では、酸の濃度が、電解質溶液554の全体積を基準として、1リットルあたり約70ミリリットル〜1リットルあたり約130ミリリットルの範囲にある。別の代替的な表現では、酸の濃度が、電解質溶液554の全体積を基準として、1リットルあたり約75ミリリットル〜1リットルあたり約125ミリリットルの範囲にある。別の代替的な表現では、酸の濃度が、電解質溶液554の全体積を基準として、1リットルあたり約80ミリリットル〜1リットルあたり約120ミリリットルの範囲にある。さらに別の代替的な表現では、酸の濃度が、電解質溶液554の全体積を基準として、1リットルあたり約90ミリリットル〜1リットルあたり約110ミリリットルの範囲にある。   The acid in the electrolyte solution 554 may be present at a concentration ranging from about 50 milliliters per liter to about 150 milliliters per liter based on the total volume of the electrolyte solution 554. In one alternative expression, the acid concentration ranges from about 60 milliliters per liter to about 140 milliliters per liter based on the total volume of the electrolyte solution 554. In another alternative expression, the acid concentration ranges from about 70 milliliters per liter to about 130 milliliters per liter based on the total volume of the electrolyte solution 554. In another alternative expression, the concentration of the acid ranges from about 75 milliliters per liter to about 125 milliliters per liter based on the total volume of the electrolyte solution 554. In another alternative expression, the acid concentration ranges from about 80 milliliters per liter to about 120 milliliters per liter based on the total volume of the electrolyte solution 554. In yet another alternative expression, the acid concentration ranges from about 90 milliliters per liter to about 110 milliliters per liter based on the total volume of the electrolyte solution 554.

さらなる成分は、本開示の範囲から逸脱しない限り、電解質溶液554中に含まれていてよい。様々な担体及び/又は添加剤が、電解質溶液554中に含まれていてよい。1つの特定の、非限定的な例として、電解質溶液554は、TIN MAC HT STARTER A(知的所有権により保護された界面活性剤、ConnecticutのMacDermid of Waterburyから市販で入手可能)を含むことができる。別の特定の、非限定的な例として、電解質溶液554は、TIN MAC HT STARTER B(知的所有権により保護されたメタクリル酸供給源、ConnecticutのMacDermid of Waterburyから市販で入手可能)を含むことができる。さらに別の特定の、非限定的な例として、電解質溶液554は、TIN MAC HT REPLENISHER(知的所有権により保護されたジプロピレングリコールメチルエーテルの供給源及び界面活性剤、ConnecticutのMacDermid of Waterburyから市販で入手可能)を含むことができる。1つの実施形態では、電解質溶液がさらに、界面活性剤、メタクリル酸、及びジプロピレングリコールメチルエーテルのうち少なくとも1つを含有する。   Additional components may be included in the electrolyte solution 554 without departing from the scope of the present disclosure. Various carriers and / or additives may be included in the electrolyte solution 554. As one specific, non-limiting example, the electrolyte solution 554 may include TIN MAC HT STARTER A (a surfactant protected by intellectual property, commercially available from MacDermid of Waterbury, Connecticut). it can. As another specific, non-limiting example, the electrolyte solution 554 includes TIN MAC HT STARTER B (a methacrylic acid source protected by intellectual property, commercially available from MacDermid of Waterbury, Connecticut). Can be. As yet another specific, non-limiting example, the electrolyte solution 554 can be obtained from TIN MAC HT REPLENISHER (a source and surfactant of dipropylene glycol methyl ether protected by intellectual property, MacDermid of Waterbury, Connecticut). Commercially available). In one embodiment, the electrolyte solution further contains at least one of a surfactant, methacrylic acid, and dipropylene glycol methyl ether.

1つの特定の、非限定的な例として、電解質溶液554は、水、1リットルあたり30グラムの硫酸スズ(SnSO)、1リットルあたり0.58グラムの硫酸ビスマス(Bi(SO)、1リットルあたり105ミリリットルの硫酸(HSO)、1リットルあたり20ミリリットルのTIN MAC HT STARTER A、1リットルあたり5ミリリットルのTIN MAC HT STARTER B、及び1リットルあたり3ミリリットルのTIN MAC HT REPLENISHERを含む。 As one specific, non-limiting example, the electrolyte solution 554 may be water, 30 grams per liter of tin sulfate (SnSO 4 ), 0.58 grams per liter of bismuth sulfate (Bi 2 (SO 4 ) 3 ), 1105 per milliliter liter of sulfuric acid (H 2 SO 4), 1 liter per 20 ml TIN MAC HT STARTER a, 1 5 per milliliter liter TIN MAC HT STARTER B, and 1 liter 3 per ml of TIN MAC HT Including REPLENISHER.

電解質溶液554は、本開示の範囲を逸脱しない限りにおいて、様々なやり方で製造できる。1つの特定の実施において、電解質溶液554を製造するための本開示による方法は、以下の工程:
(1)酸(例えば例えばBaumeで66度の硫酸)と、水(例えば脱イオン水)の少なくとも一部とを混合して、酸性溶液を得る工程、
(2)スズ塩(例えば硫酸スズ(SnSO))を酸溶液に溶解させる工程、
(3)ビスマス塩(例えば硫酸ビスマス(Bi(SO))を酸性溶液中に溶解させる工程、
(4)任意で、1つ若しくは複数の添加剤/担体(例えばTIN MAC HT STARTER A、TIN MAC HT STARTER B、及び/又はTIN MAC HT REPLENISHER)を添加する工程、及び
(5)電解質溶液554を必要とされる合計体積にするために、必要であれば、さらなる水を添加する工程
を含む。
The electrolyte solution 554 can be manufactured in various ways without departing from the scope of the present disclosure. In one particular implementation, a method according to the present disclosure for producing an electrolyte solution 554 includes the following steps:
(1) mixing an acid (eg, sulfuric acid at 66 ° in Baume) and at least a portion of water (eg, deionized water) to obtain an acidic solution;
(2) dissolving a tin salt (for example, tin sulfate (SnSO 4 )) in an acid solution;
(3) a step of dissolving a bismuth salt (e.g. bismuth sulfate (Bi 2 (SO 4) 3)) in an acidic solution,
(4) optionally adding one or more additives / carriers (eg, TIN MAC HT STARTER A, TIN MAC HT STARTER B, and / or TIN MAC HT REPLENISHER); and (5) adding the electrolyte solution 554 Include the step of adding more water, if necessary, to bring the total volume required.

ブロック504(図10)では、基材556を、電解質溶液554に浸す(例えば完全に浸す)。導線566は、浸した基材556と、電流源560の第1の端子562とを電気的に接続することができる。   In block 504 (FIG. 10), the substrate 556 is immersed (eg, completely immersed) in the electrolyte solution 554. The conducting wire 566 can electrically connect the soaked base material 556 and the first terminal 562 of the current source 560.

ブロック506(図10)では、アノード558を、電解質溶液554に浸す(例えば完全に浸す)。導線568は、浸したアノード558と、電流源560の第2の端子564とを電気的に接続することができる。   At block 506 (FIG. 10), the anode 558 is immersed (eg, completely immersed) in the electrolyte solution 554. Conductor 568 can electrically connect immersed anode 558 to second terminal 564 of current source 560.

ブロック508(図10)では、電流が基材556とアノード558との間に通るように、電流源560が作動される。電流によってスズ−ビスマス合金が、基材556上に堆積されることになる。   At block 508 (FIG. 10), the current source 560 is activated so that current passes between the substrate 556 and the anode 558. The current causes a tin-bismuth alloy to be deposited on the substrate 556.

電流を通す工程(ブロック508)は、本開示の範囲から逸脱しない限り、様々な電流密度で行うことができる。当業者であれば、電流密度が制御可能なパラメータであり、適切な電流密度を選択するためには、様々な要因(その他の要因の中でも、例えば電流を通す工程(ブロック508)の持続時間)を考慮する必要があることを肯定的に評価するであろう。1つの表現では、電流を通す工程(ブロック508)の間に通す電流は、基材556の表面積を基準として、1平方フィートあたり約10アンペア〜1平方フィートあたり約80アンペアの範囲にわたる電流密度を有することができる。別の表現では、電流を通す工程(ブロック508)の間に通す電流は、基材556の表面積を基準として、1平方フィートあたり約10アンペア〜1平方フィートあたり約50アンペアの範囲にわたる電流密度を有することができる。別の表現では、電流を通す工程(ブロック508)の間に通す電流は、基材556の表面積を基準として、1平方フィートあたり約20アンペア〜1平方フィートあたり約40アンペアの範囲にわたる電流密度を有することができる。別の表現では、電流を通す工程(ブロック508)の間に通す電流は、基材556の表面積を基準として、1平方フィートあたり約15アンペア〜1平方フィートあたり約30アンペアの範囲にわたる電流密度を有することができる。さらに別の表現では、電流を通す工程(ブロック508)の間に通す電流は、基材556の表面積を基準として、1平方フィートあたり約30アンペアの電流密度を有することができる。   The step of passing current (block 508) can be performed at various current densities without departing from the scope of the present disclosure. One skilled in the art will understand that the current density is a controllable parameter, and that selecting the appropriate current density depends on a variety of factors, including, among other factors, the duration of the step of passing current (block 508). Will need to be considered positively. In one representation, the current passed during the current passing step (block 508) is a current density ranging from about 10 amps per square foot to about 80 amps per square foot, based on the surface area of the substrate 556. Can have. In another expression, the current passed during the current passing step (block 508) is a current density ranging from about 10 amps per square foot to about 50 amps per square foot, based on the surface area of the substrate 556. Can have. In another expression, the current passed during the current passing step (block 508) is a current density ranging from about 20 amps per square foot to about 40 amps per square foot, based on the surface area of the substrate 556. Can have. In another expression, the current passed during the current passing step (block 508) is a current density ranging from about 15 amps per square foot to about 30 amps per square foot, based on the surface area of the substrate 556. Can have. In yet another expression, the current passed during the current passing step (block 508) may have a current density of about 30 amps per square foot based on the surface area of the substrate 556.

電流を通す工程(ブロック508)は、本開示の範囲から逸脱しない限り、様々な持続時間で行うことができる。当業者であれば、電流密度が制御可能なパラメータであり、適切な持続時間を選択するためには、様々な要因(その他の要因の中でも、例えば電流密度)を考慮する必要があることを肯定的に評価するであろう。1つの表現では、電流を通す工程(ブロック508)は、約5分〜約120分にわたって行うことができる。別の表現では、電流を通す工程(ブロック508)は、約5分〜約60分にわたって行うことができる。別の表現では、電流を通す工程(ブロック508)は、約10分〜約30分にわたって行うことができる。別の表現では、電流を通す工程(ブロック508)は、約10分〜約20分にわたって行うことができる。さらに別の表現では、電流を通す工程(ブロック508)は、約15分にわたって行うことができる。   The step of passing current (block 508) can be performed for various durations without departing from the scope of the present disclosure. One skilled in the art will appreciate that current density is a controllable parameter and that various factors (eg, current density, among other factors) need to be considered in order to select an appropriate duration. Will be evaluated. In one expression, the step of passing a current (block 508) can be performed for about 5 minutes to about 120 minutes. In other words, passing the current (block 508) can occur over a period of about 5 minutes to about 60 minutes. In another expression, the step of passing a current (block 508) can be performed for about 10 minutes to about 30 minutes. In another expression, the step of passing a current (block 508) can be performed for about 10 minutes to about 20 minutes. In yet another expression, the step of passing a current (block 508) can be performed over about 15 minutes.

ブロック510(図10)では、基材556を電流源560から切り離し、電解質溶液554から取り出す。   At block 510 (FIG. 10), the substrate 556 is disconnected from the current source 560 and removed from the electrolyte solution 554.

ブロック512(図10)では、基材556を、すすぎ流体ですすぐことができる。1つの例として、すすぎ流体は、水、例えば脱イオン水であり得る。   At block 512 (FIG. 10), the substrate 556 can be rinsed with a rinsing fluid. As one example, the rinsing fluid may be water, for example, deionized water.

本開示の例は、図12に示す航空機の製造及び稼働方法1000、並びに図13に示す航空機1002に照らして説明され得る。予備製造の間、航空機作製及び稼働法1000には、航空機1002の仕様及び設計1004、並びに材料調達1006が含まれ得る。作製の間、構成部材/サブアセンブリの作製1008、及び航空機1002のシステムインテグレーション1010が行われる。その後、航空機1002は、検査を受け、輸送1012して、稼働1014に移すことができる。顧客により稼働される間、航空機1002は定期的なメンテナンス及び稼働1016(変形、再構築、改装などが含まれ得る)のために、スケジュール管理される。   Examples of the present disclosure may be described in the context of an aircraft manufacturing and operating method 1000 shown in FIG. 12, and an aircraft 1002 shown in FIG. During pre-production, aircraft construction and operation method 1000 may include specifications and design 1004 for aircraft 1002, and material procurement 1006. During production, component / subassembly production 1008 and aircraft 1002 system integration 1010 are performed. Thereafter, aircraft 1002 may be inspected, transported 1012, and moved to operation 1014. While in service by a customer, aircraft 1002 is scheduled for regular maintenance and operation 1016 (which may include transformation, rebuilding, refurbishment, etc.).

稼働法1000の各工程は、システムインテグレータ、第三者、及び/又はオペレータ(例えば顧客)によって実施又は行うことができる。本明細書の目的では、システムインテグレータは、限定されないが、任意の数の航空機製造業者、及び主要システムの下請業者が含まれることがあり、第三者は、限定されないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含み、作業員は、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などであり得る。   Each step of the operating method 1000 may be performed or performed by a system integrator, a third party, and / or an operator (eg, a customer). For the purposes of this specification, a system integrator may include, but is not limited to, any number of aircraft manufacturers and subcontractors of key systems, and third parties may include, but are not limited to, any number of vendors. , Subcontractors, and suppliers, and workers can be airlines, leasing companies, military organizations, service agencies, and the like.

図13に示すように、例示的な方法1000により製造された航空機1002は、複数のシステム1020を有する機体1018と、内装1022とを備えることができる。複数のシステム1020の例には、1つ又は複数の推進システム1024、電気システム1026、油圧システム1028、及び環境システム1030の1つ以上が含まれ得る。その他のシステムが単数又は複数、含まれていてよい。   As shown in FIG. 13, an aircraft 1002 manufactured by the example method 1000 may include an airframe 1018 having a plurality of systems 1020 and an interior 1022. Examples of multiple systems 1020 can include one or more of one or more propulsion systems 1024, electrical systems 1026, hydraulic systems 1028, and environmental systems 1030. One or more other systems may be included.

ここに開示された組成物及び方法は、航空機作製及び稼働法1000における1つ又は複数の段階の間に、使用することができる。1つの例として、構成部材/サブアセンブリ製造に相当する構成部材又はサブアセンブリ1008、システムインテグレーション1010、並びに/又はメンテナンス及び稼働1016は、ここに開示された組成物及び方法を用いて、作製又は製造され得る。別の例として、機体1018は、ここに開示された組成物及び方法を用いて、構成されていてよい。また、1つ若しくは複数の装置の例、方法の例、又はこれらの組み合わせもまた、構成部材/サブアセンブリ製作1008及び/又はシステムインテグレーション1010の間に、例えば航空機のアセンブリをかなり迅速化することにより、又は例えば航空機1002(例えば機体1018及び/又は内装1022)のコストを削減することによって、利用することができる。同様に、1つ又は複数のシステムの例、方法の例、又はこれらの組み合わせは、航空機1002が稼働している間、例えばメンテナンス及び稼働1016のために利用できるが、これに限られない。   The compositions and methods disclosed herein can be used during one or more steps in the aircraft construction and operation method 1000. As one example, a component or subassembly 1008, system integration 1010, and / or maintenance and operation 1016 corresponding to component / subassembly manufacturing may be made or manufactured using the compositions and methods disclosed herein. Can be done. As another example, airframe 1018 may be configured using the compositions and methods disclosed herein. Also, one or more examples of devices, examples of methods, or combinations thereof, may also be used during component / subassembly fabrication 1008 and / or system integration 1010, for example, by significantly accelerating the assembly of aircraft. Or, for example, by reducing the cost of aircraft 1002 (eg, airframe 1018 and / or interior 1022). Similarly, one or more example systems, example methods, or combinations thereof, may be utilized while aircraft 1002 is in operation, for example, for maintenance and operation 1016, but are not limited to such.

本開示はさらに、以下の説明的で非限定的な例を含むが、これらの例は、特許請求の範囲に含めることができるし、含めないこともある。   The present disclosure further includes the following illustrative, non-limiting examples, which may or may not be included in the claims.

例1:電解質溶液を製造する方法であって、
硫酸及びスルファミン酸のうち少なくとも1つと、水の少なくとも一部とを混合して、酸性溶液を得ること、
酸性溶液に、スズ塩を溶解させること、及び
酸性溶液に、ビスマス塩を溶解させること
を含む、方法。
Example 1: A method for producing an electrolyte solution,
Mixing at least one of sulfuric acid and sulfamic acid with at least a portion of water to obtain an acidic solution;
A method comprising: dissolving a tin salt in an acidic solution; and dissolving a bismuth salt in the acidic solution.

例2:電着システムであって、
第1の端子と、第2の端子とを有する電流源、
例1の電解質溶液を含む浴、
電解質溶液に浸した基材であって、電流源の第1の端子と電気的に接続されている基材、及び
スズを含むアノードであって、電解質溶液に浸されるとともに、電流源の第2の端子と電気的に接続されているアノード、
を備える、電着システム。
Example 2: An electrodeposition system,
A current source having a first terminal and a second terminal;
A bath comprising the electrolyte solution of Example 1;
A substrate immersed in the electrolyte solution, the substrate being electrically connected to the first terminal of the current source; and an anode including tin, immersed in the electrolyte solution, and An anode electrically connected to the second terminal,
An electrodeposition system comprising:

例3:アノードが、さらにビスマスを含む、例1又は2に記載の電着システム。   Example 3 The electrodeposition system according to example 1 or 2, wherein the anode further comprises bismuth.

例4:アノードが、約2重量パーセント〜約5重量パーセントのビスマスをさらに含み、アノードの実質的な残部がスズである、例1から3のいずれかに記載の電着システム。   Example 4: The electrodeposition system of any of Examples 1 to 3, wherein the anode further comprises from about 2 weight percent to about 5 weight percent bismuth and the substantial balance of the anode is tin.

例5:スズ−ビスマス合金を基材上に堆積させるための方法であって、
基材と、スズを含むアノードとを、例1の電解質溶液に浸すこと、及び
基材とアノードとの間に電流を通して、基材に堆積物を形成すること
を含む、方法。
Example 5: A method for depositing a tin-bismuth alloy on a substrate, comprising:
A method comprising immersing a substrate and an anode comprising tin in the electrolyte solution of Example 1, and passing a current between the substrate and the anode to form a deposit on the substrate.

例6:アノードが、約2重量パーセント〜約5重量パーセントのビスマスをさらに含み、前記アノードの実質的な残部がスズである、例5に記載の方法。   Example 6: The method of Example 5, wherein the anode further comprises from about 2 weight percent to about 5 weight percent bismuth, and a substantial balance of the anode is tin.

例7:電流が、基材の表面積を基準として、1平方フィートあたり約10アンペア〜1平方フィートあたり約50アンペアの電流密度を有する、例5又は6に記載の方法。   Example 7: The method of Examples 5 or 6, wherein the current has a current density of about 10 amps per square foot to about 50 amps per square foot based on the surface area of the substrate.

例8:電流が、基材の表面積を基準として、1平方フィートあたり約15アンペア〜1平方フィートあたり約30アンペアの電流密度を有する、例7に記載の方法。   Example 8: The method of Example 7, wherein the current has a current density of about 15 amps per square foot to about 30 amps per square foot based on the surface area of the substrate.

例9:電流が、基材の表面積を基準として、1平方フィートあたり約15アンペア〜1平方フィートあたり約30アンペアの電流密度を有する、例8に記載の方法。   Example 9: The method of Example 8, wherein the current has a current density of about 15 amps per square foot to about 30 amps per square foot based on the surface area of the substrate.

例10:電流を、或る持続時間にわたって通し、或る持続時間が、約5分〜約120分である、例5〜9のいずれかに記載の方法。   Example 10: The method of any of Examples 5-9, wherein the current is passed for a duration, wherein the duration is from about 5 minutes to about 120 minutes.

例11:電流を、或る持続時間にわたって通し、或る持続時間が、約10分〜約20分である、例10に記載の方法。   Example 11: The method of Example 10, wherein the current is passed for a duration, wherein the duration is from about 10 minutes to about 20 minutes.

例12:浸すこと及び電流を通すことに先立ち、基材を活性化することをさらに含む、例5から11のいずれかに記載の方法。   Example 12: The method of any of Examples 5 to 11, further comprising activating the substrate prior to soaking and passing an electrical current.

例13:活性化が、基材を活性化溶液に所定の時間にわたって浸すことを含み、活性化溶液が、水と、フッ素含有アニオンを含有するアンモニウム塩と、硫酸とを含む、例5から12のいずれかに記載の方法。   Example 13: Examples 5 to 12, wherein the activating comprises immersing the substrate in the activating solution for a predetermined time, wherein the activating solution comprises water, an ammonium salt containing a fluorine-containing anion, and sulfuric acid. The method according to any of the above.

例14:活性化が、基材を活性化溶液に所定の時間にわたって浸すことを含み、活性化溶液が、水と、フッ化物塩と、フッ化水素酸と、硫酸とを含む、例5から13のいずれかに記載の方法。   Example 14: From Example 5, wherein activating comprises immersing the substrate in the activating solution for a predetermined time, wherein the activating solution comprises water, a fluoride salt, hydrofluoric acid, and sulfuric acid. 14. The method according to any of 13.

例15:活性化が、基材をアノード硫酸プロセスにかけることを含む、例5から14のいずれかに記載の方法。   Example 15: The method of any of Examples 5 to 14, wherein activating comprises subjecting the substrate to an anodic sulfuric acid process.

例16:浸すこと及び電流を通すことに先立ち、基材をストライクめっきすることをさらに含む、例5から15のいずれかに記載の方法。   Example 16: The method of any of Examples 5 to 15, further comprising strike plating the substrate prior to dipping and passing current.

例17:ストライクめっきが、ニッケルストライクめっきを含む、例5から16のいずれかに記載の方法。   Example 17: The method according to any of Examples 5 to 16, wherein the strike plating comprises nickel strike plating.

例18:ストライクめっきが、
基材及びニッケルアノードを、塩化ニッケル、塩酸及び水を含有するストライクめっき電解質溶液に浸すこと、並びに
基材とニッケルアノードとの間に電流を通すこと
を含む、例5から17のいずれかに記載の方法。
Example 18: strike plating
18. The method of any of Examples 5 to 17, comprising immersing the substrate and the nickel anode in a strike plating electrolyte solution containing nickel chloride, hydrochloric acid and water, and passing an electric current between the substrate and the nickel anode. the method of.

例19:ストライクめっき電解質溶液が、
ストライクめっき電解質溶液の全体積を基準として、1リットルあたり約100グラム〜1リットルあたり約300グラムの塩化ニッケルと、ストライクめっき電解質溶液の全体積を基準として、1リットルあたり約50ミリリットル〜1リットルあたり約250ミリリットルの塩酸とを含む、例5から例18のいずれかに記載の方法。
Example 19: The strike plating electrolyte solution is
About 100 grams per liter to about 300 grams of nickel chloride per liter based on the total volume of strike plating electrolyte solution, and about 50 milliliters per liter to 1 liter based on total volume of strike plating electrolyte solution 19. The method according to any of Examples 5 to 18, comprising about 250 milliliters of hydrochloric acid.

例20:電解質溶液であって、
水、スズ塩、ビスマス塩、並びに硫酸及びスルファミン酸のうち少なくとも1つを含有する、電解質溶液。
Example 20: An electrolyte solution,
An electrolyte solution containing water, a tin salt, a bismuth salt, and at least one of sulfuric acid and sulfamic acid.

例21:スズ塩が、硫酸スズを含む、例20に記載の電解質溶液。   Example 21: The electrolyte solution of example 20, wherein the tin salt comprises tin sulfate.

例22:スズ塩が、電解質溶液の全体積を基準として、1リットルあたり20グラム〜1リットルあたり100グラムの範囲の濃度で存在する、例20又は21に記載の電解質溶液。   Example 22: The electrolyte solution of examples 20 or 21, wherein the tin salt is present at a concentration ranging from 20 grams per liter to 100 grams per liter based on the total volume of the electrolyte solution.

例23:ビスマス塩が、硫酸ビスマスを含む、例20から22のいずれかに記載の電解質溶液。   Example 23: The electrolyte solution according to any of Examples 20 to 22, wherein the bismuth salt comprises bismuth sulfate.

例24:ビスマス塩が、電解質溶液の全体積を基準として、1リットルあたり0.4グラム〜1リットルあたり4グラムの範囲の濃度で存在する、例20から23のいずれかに記載の電解質溶液。   Example 24. The electrolyte solution of any of Examples 20 to 23, wherein the bismuth salt is present at a concentration ranging from 0.4 grams per liter to 4 grams per liter based on the total volume of the electrolyte solution.

例25:硫酸及びスルファミン酸のうち少なくとも1つが、電解質溶液の全体積を基準として、1リットルあたり75ミリリットル〜1リットルあたり125ミリリットルの範囲の濃度で存在する、例20から24のいずれかに記載の電解質溶液。   Example 25: Any of Examples 20 to 24, wherein at least one of sulfuric acid and sulfamic acid is present at a concentration ranging from 75 milliliters per liter to 125 milliliters per liter based on the total volume of the electrolyte solution. Electrolyte solution.

例26:電着システムであって、
第1の端子と、第2の端子とを有する電流源、
例20の電解質溶液を含む浴、
電解質溶液に浸した基材であって、電流源の第1の端子と電気的に接続されている基材、及び
スズを含むアノードであって、電解質溶液に浸されるとともに、電流源の第2の端子と電気的に接続されているアノード、
を備える、電着システム。
Example 26: an electrodeposition system,
A current source having a first terminal and a second terminal;
A bath comprising the electrolyte solution of Example 20;
A substrate immersed in the electrolyte solution, the substrate being electrically connected to the first terminal of the current source; and an anode including tin, immersed in the electrolyte solution, and An anode electrically connected to the second terminal,
An electrodeposition system comprising:

例27:アノードが、さらにビスマスを含む、例26に記載の電着システム。   Example 27: The electrodeposition system of example 26, wherein the anode further comprises bismuth.

ここに開示された組成物及び方法は、航空機の文脈において記載されているが、当業者であれば、開示された組成物及び方法が様々な用途に利用可能であることを、直ちに理解するであろう。例えば、開示された組成物及び方法は、様々な種類の乗り物で実施することができ、これには例えば、ヘリコプター、旅客船、自動車、海用製品(船舶、モータ等)などが含まれる。   While the compositions and methods disclosed herein have been described in the context of an aircraft, those skilled in the art will readily appreciate that the disclosed compositions and methods can be used for a variety of applications. There will be. For example, the disclosed compositions and methods can be practiced on various types of vehicles, including, for example, helicopters, passenger ships, automobiles, marine products (ships, motors, etc.), and the like.

スズ−ビスマス合金を金属基材に電着させるために開示された組成物及び方法の様々な態様について示し、説明したが、本明細書を読んだ当業者であれば、適宜変更を加えることが可能である。本願には、このような変更が含まれ、本願は、特許請求の範囲によってのみ、制限される。   While various embodiments of the disclosed compositions and methods for electrodepositing a tin-bismuth alloy on a metal substrate have been shown and described, those skilled in the art, having read this specification, may make appropriate changes. It is possible. The present application includes such modifications and the present application is limited only by the claims.

Claims (10)

電解質溶液であって、
水と、
スズ塩と、
ビスマス塩と、
硫酸及びスルファミン酸のうち少なくとも1つと、
を含有する、電解質溶液。
An electrolyte solution,
water and,
Tin salt,
Bismuth salt,
At least one of sulfuric acid and sulfamic acid;
An electrolyte solution containing
前記スズ塩が、硫酸スズ、塩化スズ、及びフッ化スズのうち少なくとも1つを含有する、請求項1に記載の電解質溶液。   The electrolyte solution according to claim 1, wherein the tin salt contains at least one of tin sulfate, tin chloride, and tin fluoride. 前記スズ塩が、電解質溶液の全体積を基準として、1リットルあたり15グラム〜1リットルあたり200グラムの範囲の濃度で存在する、請求項1又は2に記載の電解質溶液。   3. The electrolyte solution according to claim 1 or 2, wherein the tin salt is present at a concentration ranging from 15 grams per liter to 200 grams per liter based on the total volume of the electrolyte solution. 前記ビスマス塩が、硫酸ビスマス、酸化ビスマス、硝酸ビスマス、塩化ビスマス、及び三フッ化ビスマスのうち少なくとも1つを含有する、請求項1に記載の電解質溶液。   The electrolyte solution according to claim 1, wherein the bismuth salt contains at least one of bismuth sulfate, bismuth oxide, bismuth nitrate, bismuth chloride, and bismuth trifluoride. 前記ビスマス塩が、電解質溶液の全体積を基準として、1リットルあたり0.25グラム〜1リットルあたり10グラムの範囲の濃度で存在する、請求項1から4のいずれか一項に記載の電解質溶液。   The electrolyte solution according to any one of claims 1 to 4, wherein the bismuth salt is present at a concentration ranging from 0.25 grams per liter to 10 grams per liter based on the total volume of the electrolyte solution. . 硫酸及びスルファミン酸のうち少なくとも1つが、電解質溶液の全体積を基準として、1リットルあたり50ミリリットル〜1リットルあたり150ミリリットルの範囲の濃度で存在する、請求項1に記載の電解質溶液。   The electrolyte solution of claim 1, wherein at least one of sulfuric acid and sulfamic acid is present at a concentration ranging from 50 milliliters per liter to 150 milliliters per liter, based on the total volume of the electrolyte solution. 硫酸スズ、硫酸ビスマス、及び硫酸を含有する、請求項1に記載の電解質溶液。   2. The electrolyte solution according to claim 1, comprising tin sulfate, bismuth sulfate, and sulfuric acid. 界面活性剤、メタクリル酸、及びジプロピレングリコールメチルエーテルのうち少なくとも1つをさらに含有する、請求項1から7のいずれか一項に記載の電解質溶液。   The electrolyte solution according to any one of claims 1 to 7, further comprising at least one of a surfactant, methacrylic acid, and dipropylene glycol methyl ether. 電着システムであって、
第1の端子及び第2の端子を有する電流源、
請求項1に記載の電解質溶液を含む浴、
前記電解質溶液に浸した基材であって、前記電流源の前記第1の端子と電気的に接続されている基材、及び
スズを含むアノードであって、前記電解質溶液に浸されるとともに、前記電流源の前記第2の端子と電気的に接続されているアノード
を備える、電着システム。
An electrodeposition system,
A current source having a first terminal and a second terminal;
A bath containing the electrolyte solution according to claim 1,
A substrate immersed in the electrolyte solution, a substrate electrically connected to the first terminal of the current source, and an anode including tin, immersed in the electrolyte solution; An electrodeposition system comprising an anode electrically connected to the second terminal of the current source.
前記アノードが、約2重量パーセント〜約5重量パーセントのビスマスをさらに含み、前記アノードの実質的な残部がスズである、請求項9に記載の電着システム。
The electrodeposition system of claim 9, wherein the anode further comprises from about 2 weight percent to about 5 weight percent bismuth, and a substantial balance of the anode is tin.
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