JP3423440B2 - 白金−タングステン合金めっき浴 - Google Patents

白金−タングステン合金めっき浴

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JP3423440B2 JP24855094A JP24855094A JP3423440B2 JP 3423440 B2 JP3423440 B2 JP 3423440B2 JP 24855094 A JP24855094 A JP 24855094A JP 24855094 A JP24855094 A JP 24855094A JP 3423440 B2 JP3423440 B2 JP 3423440B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、白金とタングステンの
合金被覆を形成するための電気めっき浴に関する。
【0002】
【従来の技術】白金は耐蝕性かつ電気化学的特性に優れ
た金属として知られ、その特性を生かして種々のものに
利用されている。こうした中で耐蝕性の低い材料に白金
をめっきで被覆して高耐蝕性を付与した電極、センサ
ー、装飾品などがある。またそのための種々のめっき浴
について考案されており、白金を白金合金に置き換える
試みなども行なわれている。
【0003】白金合金の電着については、白金とコバル
ト、ニッケル、銅、亜鉛、カドミウム、錫、金、銀など
について知られている。ところが従来から知られている
ものとは異なる白金合金組成を形成することができる、
新規な白金合金めっき浴に対する要望が強まってきてお
り、この要望に答えるため白金とタングステンの合金被
覆を形成することができるめっき浴を発明した。(特開
平4−32595号公報)。
【0004】その後、白金−タングステンの合金被覆に
は白金被覆よりも高い酸化触媒能力が有ることが判明し
(特開平6−379号公報)、該合金被覆が得られるメ
ッキ浴が注目されることとなった。しかし上記メッキ浴
は、基本的には白金−タングステンの合金被覆が得られ
るものの、実用上の多くの問題点を有していた。第1の
問題点として、メッキ浴を構成する因子の僅かな違いが
白金−タングステン合金の析出に影響を与えてしまい、
析出合金組成の割合の制御が困難であることが挙げられ
る。前述の公報に例示したように、白金−タングステン
合金被覆中のタングステンの割合を数%以上としたもの
は好ましい触媒能や耐蝕性を示すが、合金被覆組成の制
御が難しいことは被覆の触媒能や耐蝕性に大きな影響を
与えることを意味する。第2の問題点として、白金−タ
ングステン合金被覆中のタングステンの割合を高めるこ
とは難しいことが挙げられる。従来の浴では、pH6前
後の浴条件でないと、タングステンの割合を10%以上に
することができず、さらに析出効率が低下したり、浴中
にタングステン酸塩の沈殿が析出などの、メッキ操作の
うえで不都合があった。またタングステンの割合を高め
るにはpH6以下の浴条件にする必要があるが、析出効
率の低下やタングステン酸塩の析出はより顕著になり、
さらに析出した合金被覆が脆いなどの問題点もある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決し、良好なメッキ被覆が得られ、使い勝手の良い
白金−タングステン合金メッキ浴とその製造方法につい
て提供する事を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】発明者は、白金−タング
ステン合金被覆を得る浴の開発の過程で、白金化合物と
タングステン酸塩又はタングステン酸を含む系の白金−
タングステン合金浴においては、有機酸又は有機酸塩の
添加が効果的であることを見いだした。また、前記組成
の浴において浴の熟成が析出物組成に関与し、熟成に伴
い浴が安定してくることを見いだした。
【0007】用いられる有機酸としては、酢酸、クエン
酸、シュウ酸、酒石酸などの有機カルボン酸があげら
れ、有機酸塩として、前記有機酸のナトリウム塩、カリ
ウム塩、アンモニウム塩などをもちいるのが望ましい。
まためっき条件としては、めっき浴温度60±5℃程度が
好ましく、また電流密度は4〜7mA/cm2が好ましい。
【0008】
【作用】白金−タングステン合金メッキ浴において、触
媒能や耐蝕性を高めるためには、タングステン量を数%
以上、好ましくは10%以上にする必要があった。メッキ
被覆中のタングステン量を増加させるには、浴中のタン
グステン量を増加させたり、浴のpHを低くすることに
よりある程度可能であることが、判明したが、析出効率
の低下やタングステン酸塩の析出、析出した合金被覆が
脆いなどの問題点があった。本発明では、白金化合物と
タングステン酸塩又はタングステン酸を含む系の白金−
タングステン合金浴に有機酸又は有機酸塩と添加するこ
とにより、前記問題点を解決することができる。有機酸
又は有機酸塩添加により、本発明浴では、pH2〜10の
間でほぼ一定の組成の白金−タングステン合金被覆を得
ることができ、析出効率も実用上差し支えない範囲であ
る。また灰白色の強度ある被覆を得ることができる。さ
らに、白金−タングステン合金被覆中のタングステンの
割合は、タングステン濃度を高めることにより容易に制
御することができ、従来よりpHの影響を受けにくい利
点がある。pH=6以下ではタングステン塩の析出がお
こったが、この現象もpH2以下にならないと起こらな
いので浴が安定する。
【0009】浴の熟成は、50〜80℃で6時間以上保つと
好ましい効果が得られる。建浴直後の浴は、タングステ
ンの共析が不安定で組成が安定しない。建浴当初はタン
グステンの共析量は少なく、浴の使用に伴い徐々に安定
し、タングステンの析出量が多くなる。建浴後メッキ槽
の温度を上げて半日程度メッキをせずに放置するか、予
め前記条件にて熟成の後メッキ槽に投入すれば、当初よ
り組成の安定した白金−タングステン被覆を得ることが
できる。また、熟成により析出効率や皮膜の強度も向上
する。
【0010】本発明に用いる白金化合物としては、塩化
白金、塩化白金酸、塩化白金酸塩、水酸化白金酸、水酸
化白金酸塩、ジニトロジアンミン白金錯塩、ジニトロス
ルフィト白金錯塩、テトラアンミン白金錯塩、ヘキサア
ンミン白金錯塩などがあげられ、塩化白金、塩化白金
酸、塩化白金酸塩は薬品単価が低いことで好ましく、水
酸化白金酸、水酸化白金酸塩、テトラアンミン白金錯
塩、ヘキサアンミン白金錯塩は塩の蓄積が少なく、浴寿
命の面で好ましい特徴がある。またジニトロジアンミン
白金錯塩、ジニトロスルフィト白金錯塩なども塩素を含
まないので、メッキ中に有害な塩素ガスを出さないなど
の効果があり、白金塩の選定は用途や経済性などを考慮
して選択すれば良い。白金濃度は1〜10g/l の間で調節
するが、白金塩の補充の手間や操作に伴う汲み出しを考
慮すると、2〜5g/l 程度の浴とするのが好ましい。
【0011】タングステン酸、タングステン酸塩の添加
はタングステン酸ナトリウム、タングステン酸カリウ
ム、タングステン酸アンモニウムなどで添加し酸などで
タングステン酸を形成するのが簡便で好ましく、タング
ステン濃度で5〜50g/l の範囲で調製する。タングステ
ンの添加が多くなれば、析出被覆中のタングステン濃度
は高くなるので、白金−タングステンの組成の調製は浴
中のタングステン濃度と白金濃度との比により調製す
る。浴中の濃度比が析出物の組成比になるわけではな
く、白金の析出に比べ、タングステンの析出は少ないの
で、タングステン濃度は白金濃度よりも高くする必要が
ある。またタングステン濃度を上げた場合、酸性側では
タングステンの析出が起こりやすくなるので、有機酸及
び/又は有機酸塩濃度を高めに設定しなければならな
い。
【0012】有機酸、有機酸塩の添加は、タングステン
濃度との割合で調製するのが好ましく、おおむね1〜50
g/l の範囲で調製し、有機酸及び/又は有機酸塩の各々
の濃度の和が、タングステンに対してモル濃度比で 0.1
以上とするのが良い。浴がpH6以下の場合は、 0.3以
上とするとタングステン酸塩の浴中での析出を防止する
事ができる。従って、浴の使用に伴うpHの変動等を考
慮して、pH7以下の浴では有機酸及び/又は有機酸塩
の濃度は、タングステンに対してモル濃度比で0.3以上
とするのが良い。また浴がpH4以下の場合は、一塩基
有機酸では1.0以上、二塩基有機酸では 0.5以上とする
のが好ましい。
【0013】
【実施例1】塩化白金酸(H2 PtCl6)をPt濃度で
3g、タングステン酸ナトリウム(Na2 WO4 ・2H
2 O)をW濃度で25g、クエン酸ナトリウム5g、クエ
ン酸5g及び硫酸ナトリウム15gを 800mlの水に溶解し
た後、水酸化ナトリウム又は硫酸にて所定のpH値にな
るよう調整した後、純水にて 1,000mlとし白金−タング
ステンめっき浴を調整した。調整後各めっき浴を60℃の
ウォーターバスに漬けながら8時間撹拌を続け、液の熟
成を行なった。
【0014】次に上記成熟されためっき液を用いて、白
金−タングステンめっきを行なった。めっき工程は直径
0.3mmのステンレス線よりなる35メッシュの網(50mm×
50mm) を電解脱脂剤 (日本エレクトロプレイティング・
エンジニャーズ社製:イートレックス#12) の5%水溶
液にて60℃、電圧5Vで60秒間電解脱脂を行ない、水洗
ののち6規定塩酸水溶液に30秒間浸漬、さらに水洗のの
ち、金ストライクめっき浴 (日本エレクトロプレイティ
ング・エンジニャース社製:オーロボンドTCL)により、
35℃、電圧5Vで60秒間金めっきを行った。その後水洗
し、5%硫酸水溶液に30秒間浸漬、水洗の工程を経て上
記白金−タングステン合金メッキ浴にて下記条件でめっ
きを行ない、白金−タングステン共析被覆を得た。(め
っき条件)電流密度6mA/cm2 、時間10分間、温度65
℃。この時の析出量を求めたものが図1である。また、
このとき得られた被覆を希王水にて溶解した後、ICP
にてタングステンの析出量を分析した。この結果より、
得られた被覆に含まれるタングステンの割合を表わした
のが図2である。
【0015】このようにめっき浴pHを下げてもめっき
皮膜中のタングステン含有量はほぼ一定であり、pHが
変動しても、タングステン含有量は大きく変動しない。
なお得られた被覆の外観はすべて均一で、ムラ等の発生
はなかった。
【0016】
【従来例1】塩化白金酸(H2 PtCl6)をPt濃度で
1.5g、タングステン酸ナトリウム(Na2 WO4 ・2
2 O)をW濃度で10gを 800mlの水に溶解後、リン酸
水素2ナトリウム 1.0g、リン酸2水素ナトリウム 1.0
gを加え、更に水酸化ナトリウム、硫酸にて所定のpH
値になる様、Pt−W合金めっき浴を調製した。この浴
を用いて、実施例と同じくめっきを行い、析出量、Wの
割合を求めた。この結果について図1、図2に示した。
【0017】
【実施例2】塩化白金酸(H2 PtCl6)をPt濃度で
2g、クエン酸15g、クエン酸ナトリウム5g、水酸化
ナトリウム5g、硫酸ナトリウム10gとし、さらにタン
グステン酸ナトリウムの量を30g、50g及び70gと変化
させて加えて、アンモニア水と希硫酸で約 800ml位でp
H6付近に調製し、さらに 1,000mlに希釈して白金−タ
ングステンめっき浴を調製した。これらのめっき浴はす
べて実施例1と同様な方法にて熟成を行なった。この熟
成を行なうことにより、めっき浴は当初淡黄色だったも
のが、赤カッ色に変化した。
【0018】これらの浴にて実施例1と同様な工程にて
白金−タングステン合金めっきを行った。ただしめっき
条件は電流密度は4mA/cm2 、時間15分間、温度60℃と
した。このとき得られた被覆の外観、析出量、タングス
テンの含有割合を調べた。さらに 3.5%過酸化水素水に
投入し、酸素発生量を測定し酸化触媒能を調べた。その
結果を表1に示す。
【0019】タングステン量を増やすとW含有率が高く
なり、本発明の浴ではW濃度を管理することにより、被
覆のW含有率を制御することができる。
【0020】
【表1】
【0021】
【従来例2】塩化白金酸を白金濃度で2g、タングステ
ン酸ナトリウムは10g〜70gの間で変化させ、水酸化ナ
トリウム5g、硫酸ナトリウム10gとし、アンモニア水
と希硫酸で約 800mlでpHを6付近に調製したのち、さ
らに 1,000mlに希釈して白金−タングステンめっき浴を
調製した。実施例1と同様にして、下記メッキ条件にて
白金−タングステン合金めっきをおこなった。 電流密度 4mA/cm2 時間 15分 温度 60℃ このとき得られた、被覆の外観、析出量、タングステン
の含有率を調べた。さらに 3.5%過酸化水素水に投入
し、酸素発生量を求めた。この結果を、表1に示す。タ
ングステン濃度と、タングステン含有量とは比例してお
らず、被覆中のW含有率の制御が難しいことを示してい
る。
【0022】
【実施例3】塩化白金酸(H2 PtCl6)をPt濃度で
2g、タングステン酸ナトリウム(Na2 WO4 ・2H
2 O)50g、硫酸ナトリウム10gとし、さらにクエン酸
の添加量を5g/l、10g/l及び15g/lと変化さ
せ、pH5付近に調製し 1,000mlに溶解し白金−タング
ステン合金めっき浴を調整した。なおこれらのめっき浴
はすべて実施例1と同様な方法にて熟成を行なった。
【0023】これらの浴にて実施例1と同様な工程でめ
っきし、(ただしめっき条件は電流密度4mA/cm2 、時
間15分間、温度60℃とする。)めっき被膜の外観を調べ
た。その結果を表2に示す。
【0024】
【従来例3】実施例3においてクエン酸0g/lとした
ものについては途中でタングステン酸の沈殿が発生して
しまった。濾過の後にめっきを行なったが、黒色のメッ
キが付いたがほとんど析出していなかった。
【0025】
【表2】
【0026】
【比較例】実施例2と同様のめっき浴を調整し、熟性を
行なわなかっためっき浴を用い、実施例2と同様の方法
でめっきを行ない、そのときの析出量を調べた。その結
果を表3に表わす。
【0027】
【表3】
【0028】これよりめっき浴の熟成を行なわないと、
析出量が約半分に低下しており、効率の悪いことがわか
る。
【0029】
【発明の効果】本発明の白金−タングステン合金めっき
浴は、組成の安定した被覆が得られ、タングステン濃度
が高濃度でありながら、タングステン化合物がめっき浴
中で沈殿せず、めっき被覆中へのタングステン含有量を
多くでき、さらにめっき外観も均一となるため、酸化触
媒等を作製するめっき浴としてたいへん有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例及び従来例の白金−タングステ
ン合金めっき浴にて、浴のpHと得られた被覆の析出量
の関係を示すグラフである。
【図2】本発明の実施例及び従来例の白金−タングステ
ン合金めっき浴にて、浴のpHと得られた被覆中のタン
グステン含有量の関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−135593(JP,A) 特開 昭57−169081(JP,A) 特開 昭57−70287(JP,A) 特開 昭54−142136(JP,A) 特開 昭48−40639(JP,A) 特開 平6−379(JP,A) 特開 平5−271981(JP,A) 特開 平4−32595(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C25D 3/56

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 白金化合物とタングステン酸及び/又は
    タングステン酸塩を含み、さらに有機酸及び/又は有機
    酸塩を含有してなることを特徴とする白金タングステン
    合金めっき浴。
  2. 【請求項2】 上記白金−タングステン合金メッキ浴が
    さらに50℃〜80℃で熟成されていることを特徴とす
    る請求項1に記載の白金−タングステン合金めっき浴。
  3. 【請求項3】 有機酸が酢酸、クエン酸、シュウ酸、酒
    石酸より選択される1種以上であり、有機酸塩が前記有
    機酸のナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩のい
    ずれかより1種以上選択されてなる請求項1又は2に記
    載の白金−タングステン合金めっき浴。
  4. 【請求項4】 有機酸及び/又は有機酸塩の濃度の和
    が、タングステン濃度に対してモル濃度比0.1以上で
    あることを特徴とする請求項1、2又は3に記載の白金
    −タングステン合金めっき浴。
  5. 【請求項5】 浴の水素イオン濃度がpH2〜10の範
    囲に調製されてなる請求項4に記載の白金−タングステ
    ン合金めっき浴。
  6. 【請求項6】 浴の水素イオン濃度がpH2〜7の範囲
    に調製され、かつ有機酸及び/又は有機酸塩の濃度の和
    がタングステン濃度に対してモル濃度比0.3以上であ
    ることを特徴とする請求項5に記載の白金−タングステ
    めっき浴。
  7. 【請求項7】 白金化合物が、塩化白金、塩化白金酸、
    塩化白金酸塩、水酸化白金酸、水酸化白金酸塩、ジニト
    ロジアンミン白金錯塩、ジニトロスルフィト白金錯塩、
    テトラアンミン白金錯塩、へキサアンミン白金錯塩のい
    ずれかより選択されてなることを特徴とする請求項1、
    2又は3に記載の白金−タングステン合金めっき浴。
  8. 【請求項8】 タングステン酸及び/又はタングステン
    酸塩の添加が、タングステン濃度で5〜50g/1の範
    囲で調製されてなることを特徴とする請求項1、2又は
    3に記載の白金−タングステン合金めっき浴。
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