JP6836016B2 - 電解銅析出用のめっき組成物、その使用、および基材の少なくとも1つの表面上に銅層または銅合金層を電解析出させる方法 - Google Patents
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Description
本発明は、電解銅析出用のめっき組成物、それらの使用、および基材の少なくとも1つの表面上に銅層または銅合金層を電解析出させる方法に関する。
銅めっきのさまざまな方法および析出溶液を使用して、装飾的で明るく平坦な表面、例として大きな表面が、金属またはプラスチック材料に生成される。とりわけ、それらの方法および溶液を使用して、たとえば衛生設備または自動車設備用の装飾コーティングの分野では延性層が形成されるが、この場合、たとえば腐食防止層および/または装飾層用の異なる金属層をその後に析出させるための中間銅層が必要である。
したがって、本発明の1つの目的は、金属またはプラスチック基材などのワークピースのメタライゼーション中の既知のめっき組成物および方法の欠点を回避すること、より具体的には、特に明るいだけでなく、平坦で延性のある銅コーティングを再現可能に製造することを可能にする添加剤を提供することである。
上記表題の目的は、銅イオン、ハロゲン化物イオンおよび少なくとも1種の酸を含む電解銅析出用の本発明によるめっき組成物において、めっき組成物がさらに、
(a)下記式(BT)
RBT1は、置換および非置換のアルキル基、置換および非置換のアリール基、ならびに置換および非置換のアルカリール基からなる群から選択され、
RBT2およびRBT3は、独立して、置換および非置換のアルキル基であり、
RBT4、RBT5、RBT6およびRBT7のそれぞれは、水素、置換および非置換のアルキル基、ならびに置換、非置換のオキシアルキル基、ならびに
RBT9、RBT10、RBT11およびRBT12のそれぞれは、水素、置換および非置換のアルキル基、置換および非置換のオキシアルキル基、ならびにスルホン酸基からなる群から独立して選択される]からなる群から独立して選択される]で表される少なくとも1種のベンゾチアゾール化合物と、
(b)少なくとも1種のフェナンジン染料と、
(c)下記式(ED)
RED1、RED2、RED3およびRED4は、置換および非置換のオリゴ(オキシアルカンジイル)基、ならびに置換および非置換のポリ(オキシアルカンジイル)基からなる群から独立して選択される]により表される少なくとも1種のエタンジアミン誘導体と
を含むことを特徴とする、本発明によるめっき組成物によって解決される。
i)基材を準備するステップと、
ii)基材を本発明によるめっき組成物と接触させるステップと、
iii)基材と少なくとも1つのアノードとの間に電流を印可し、それによって前記層を基材の少なくとも1つの表面上に析出させるステップと
を含む方法によってさらに解決される。
特に明記しない限り、この明細書全体のパーセンテージは重量パーセント(重量%)である。本明細書で示される濃度は、特に明記しない限り、溶液/組成物全体の体積または質量を指す。化学物質の濃度が示されている場合、前記濃度は、純粋な化学物質(たとえばH2SO4)が96重量%硫酸などの調製物として使用される場合であっても、それらを基準にして示される。「析出」および「めっき」という用語は、本明細書では互換的に使用される。それに「層」および「析出物」も、本明細書では同義的に使用される。
RBT1は、置換および非置換のC1〜C3−アルキル基からなる群から選択され、
RBT2およびRBT3は、メチル基およびエチル基から独立して選択され、
RBT5は、メチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基および
RP1、RP4、RP5、RP6、RP7およびRP10は、水素、置換および非置換のアルキル基、置換および非置換のアリール基、ならびに置換および非置換のアルカリール基からなる群から独立して選択され、
RP2、RP3、RP8およびRP9は、水素、置換および非置換のアルキル基、置換および非置換のアリール基、ならびに置換および非置換のアルカリール基からなる群から独立して選択され、
RP11、RP12およびRP13は、水素ならびに置換および非置換のアルキル基からなる群から独立して選択される]で表すことができる。この実施形態では、オリゴマーおよびポリマーは、式(P)で表される上記のモノメリックな塩基性サフラニン染料から得られる。好ましくは、オリゴマーおよびポリマーは、以下に記載される方法の1つにより、式(P)で表される上記のモノメリックな塩基性サフラニン染料から得られる。
A22)前述したものの2つ以上の混合物。
− ジアゾ化カップリング反応;
− Pschorrカップリングオリゴマー化および/または重合;ならびに
− アゾカップリングオリゴマー化および/または重合。
B1)オリゴまたはポリ(6−メチル−7−ジメチルアミノ−5−フェニルフェナゾニウムスルフェート);
B2)オリゴまたはポリ(2−メチル−7−ジエチルアミノ−5−フェニルフェナゾニウムクロリド);
B3)オリゴまたはポリ(2−メチル−7−ジメチルアミノ−5−フェニルフェナゾニウムスルフェート);
B4)オリゴまたはポリ(5−メチル−7−ジメチルアミノフェナゾニウムアセテート);
B5)オリゴまたはポリ(2−メチル−7−アニリノ−5−フェニルフェナゾニウムスルフェート);
B6)オリゴまたはポリ(2−メチル−7−ジメチルアミノフェナゾニウムスルフェート);
B7)オリゴまたはポリ(7−メチルアミノ−5−フェニルフェナゾニウムアセテート);
B8)オリゴまたはポリ(7−エチルアミノ−2,5−ジフェニルフェナゾニウムクロリド);
B9)オリゴまたはポリ(2,8−ジメチル−7−ジエチルアミノ−5−p−トリル−フェナゾニウムクロリド);
B10)オリゴまたはポリ(2,5,8−トリフェニル−7−ジメチルアミノフェナゾニウムスルフェート);および
B11)オリゴまたはポリ(7−ジメチルアミノ−5−フェニルフェナゾニウムクロリド)。
各RED5は、水素、アルキル基およびアリール基からなる群から独立して選択され、
各RED6は、水素、置換および非置換のC1〜C8−アルキル基、置換および非置換のアリール基からなる群から独立して選択され、
各eは、独立して1〜25の範囲の整数である]で表される。
以下の非限定的な実施例を参照することにより、本発明をこれから説明する。市販製品は、特に明記しない限り、本明細書の提出日に入手可能な技術データシートに記載されているように使用した。Tetronic(登録商標)304(下記式(ED)で表されるエタンジアミン誘導体)はBASF SEの製品である。すべての例の基材材料は、サイズが100mm×75mmの黄銅シートであった。
外表面の粗さ(または滑らかさ)は、走査原子間力顕微鏡(先端半径が7nm未満のNanosensorsのPointProbe(登録商標)を搭載したDigital Instruments、NanoScope)、スキャンサイズ:5×5μm、タップモードにおけるスキャンを使用して決定した。SA値(平均粗さ)を、これらの測定によって得て、以下のそれぞれの例を提供する。粗さの値をより比較し易くするために、個々の測定で同じ位置を使用した。前記位置は、ハルセルでめっきした場合の上記基材の1つの2ASDおよび4ASDに対応する。
レベリング効果を測定するために、すべての基材に同じ力を加えて、(以下で説明するめっき組成物でそれらを処理する前に)従来の家庭用クリーニングスポンジの粗面で基材にかき傷を付けた。めっきされた基材の比較として、同じくかき傷を付けたが、めっき組成物で処理していない基材とそれらを比較した。そのような基材は、本明細書では「かき傷を付けた未加工の基材」と呼ぶ。以下の実施例では、かき傷を付けた未加工の基材の違いを、これ以降に記載するめっき組成物で処理された基材と比較して、「レベリング効果」と呼ぶ。
以下の成分を含むめっき組成物を、指定の成分を水に溶解することにより調製した:
CuSO4×5H2O 220.0g/L
硫酸(96重量%) 70.0g/L
NaCl 160mg/L
鉄イオン 100mg/L
β−ナフトール−エトキシレート(Mw600 g/mol) 200mg/L
ポリメリックなサフラニン 3mg/L
ビス−(ω−スルホプロピル)−ジスルフィド 30mg/L
チオフラビンT 6mg/L
をさらに含む比較例1のめっき組成物を使用した。
比較例1のめっき組成物を使用したが、β−ナフトール−エトキシレート(Mw600g/mol)を、以下:
Tetronic(登録商標)304 200mg/L
に置き換えて使用した。
以下の成分を含むめっき組成物を、指定の成分を水に溶解することにより調製した:
CuSO4×5H2O 220.0g/L
硫酸(96重量%)70.0g/L
NaCl 160mg/L
鉄イオン 100mg/L
ポリメリックなサフラニン 3mg/L
ビス−(ω−スルホプロピル)−ジスルフィド 30mg/L
Tetronic(登録商標)304 200mg/L
チオフラビンT 6 mg/L
本発明による実施例1のめっき組成物を使用したが、Tetronic(登録商標)304の代わりに、エタンジアミン誘導体を、本発明による実施例1のTetronic(登録商標)304と同じ濃度で使用した。エタンジアミン誘導体のRED1〜RED4の少なくとも1つは、
以下の成分を含むめっき組成物を、指定の成分を水に溶解することにより調製した:
CuSO4×5H2O 220.0g/L
硫酸(96重量%) 70.0g/L
NaCl 160mg/L
鉄イオン 100mg/L
ポリメリックなサフラニン 3mg/L
ビス−(ω−スルホプロピル)−ジスルフィド 30mg/L
本発明による実施例2のエタンジアミン誘導体 200mg/L
以下の成分を含むめっき組成物を、指定の成分を水に溶解することにより調製した:
CuSO4×5H2O 220.0g/L
硫酸(96重量%) 70.0g/L
NaCl 160mg/L
鉄イオン 100mg/L
ポリメリックなサフラニン 3mg/L
ビス−(ω−スルホプロピル)−ジスルフィド 30mg/L
チオフラビン T 2mg/L
本発明による実施例2のエタンジアミン誘導体 200mg/L
Claims (15)
- 銅イオン、ハロゲン化物イオンおよび少なくとも1種の酸を含む電解銅析出用のめっき組成物において、前記めっき組成物がさらに、
(a)下記式(BT)
RBT1は、置換および非置換のアルキル基、置換および非置換のアリール基、ならびに置換および非置換のアルカリール基からなる群から選択され、
RBT2およびRBT3は、独立して、置換および非置換のアルキル基であり、
RBT4、RBT5、RBT6およびRBT7のそれぞれは、水素、置換および非置換のアルキル基、置換および非置換のオキシアルキル基、ならびに
RBT9、RBT10、RBT11およびRBT12のそれぞれは、水素、置換および非置換のアルキル基、置換および非置換のオキシアルキル基、ならびにスルホン酸基からなる群から独立して選択される]からなる群から独立して選択される]で表される少なくとも1種のベンゾチアゾール化合物と、
(b)少なくとも1種のフェナンジン染料と、
(c)下記式(ED)
RED1、RED2、RED3およびRED4は、置換および非置換のオリゴ(オキシアルカンジイル)基、ならびに置換および非置換のポリ(オキシアルカンジイル)基からなる群から独立して選択される]により表される少なくとも1種のエタンジアミン誘導体と
を含むことを特徴とする、めっき組成物。 - RED6の少なくとも1つが、C1〜C8−アルキルスルホン酸基であるように選択されることを特徴とする、請求項2記載のめっき組成物。
- 各RED5が、水素およびメチル基からなる群から独立して選択されることを特徴とする、請求項2から4までのいずれか1項記載のめっき組成物。
- 前記少なくとも1種のエタンジアミン誘導体が、200〜6000amuの範囲の重量平均分子量Mwを有することを特徴とする、請求項1から5までのいずれか1項記載のめっき組成物。
- 前記少なくとも1種のフェナンジン染料が、モノメリック、オリゴメリックまたはポリメリックであることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか1項記載のめっき組成物。
- 前記少なくとも1種のフェナンジン染料が、ユーロジン染料、塩基性サフラニン染料、酸性サフラニン染料、インデュリン、ニグロシンおよびアニリンブラックからなる群から選択されることを特徴とする、請求項1から7までのいずれか1項記載のめっき組成物。
- 前記少なくとも1種のフェナンジン染料が、モノメリック、オリゴメリックまたはポリメリックな塩基性サフラニン染料からなる群から選択され、前記モノメリックな塩基性サフラニン染料は、式(P):
RP1、RP4、RP5、RP6、RP7およびRP10は、水素、置換および非置換のアルキル基、置換および非置換のアリール基、ならびに置換および非置換のアルカリール基からなる群から独立して選択され、
RP2、RP3、RP8およびRP9は、水素、置換および非置換のアルキル基、置換および非置換のアリール基、ならびに置換および非置換のアルカリール基からなる群から独立して選択され、
RP11、RP12およびRP13は、水素ならびに置換および非置換のアルキル基からなる群から独立して選択され、
前記オリゴマーおよびポリマーは、上記のモノメリックな塩基性サフラニン染料から得られる]で表されることを特徴とする、請求項8記載のめっき組成物。 - 前記少なくとも1種の酸が、硫酸、有機硫酸、フルオロホウ酸、リン酸および前述のものの混合物から選択されることを特徴とする、請求項1から10までのいずれか1項記載のめっき組成物。
- 前記めっき組成物が、少なくとも1種の光沢剤を含むことを特徴とする、請求項1から12までのいずれか1項記載のめっき組成物。
- 基材の少なくとも1つの表面上に銅層または銅合金層を電解析出させるための、請求項1から13までのいずれか1項記載のめっき組成物の使用。
- 銅層または銅合金層を基材の少なくとも1つの表面上に電解析出させる方法であって、
i)前記基材を準備するステップと、
ii)前記基材を請求項1から13までのいずれか1項記載のめっき組成物と接触させるステップと、
iii)前記基材と少なくとも1つのアノードとの間に電流を印可し、それによって前記層を前記基材の少なくとも1つの表面上に析出させるステップと
を含む方法。
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