JPS6020475B2 - High-speed electroplating bath and plating method - Google Patents

High-speed electroplating bath and plating method

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JPS6020475B2
JPS6020475B2 JP56163363A JP16336381A JPS6020475B2 JP S6020475 B2 JPS6020475 B2 JP S6020475B2 JP 56163363 A JP56163363 A JP 56163363A JP 16336381 A JP16336381 A JP 16336381A JP S6020475 B2 JPS6020475 B2 JP S6020475B2
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JP
Japan
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nickel
electroplating bath
electroplating
acid
plating
Prior art date
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Application number
JP56163363A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5794589A (en
Inventor
ドナルド・ア−ル・ロ−ズグレン
リンダ・ジエイ・メイヤ−
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Occidental Chemical Corp
Original Assignee
Occidental Chemical Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Occidental Chemical Corp filed Critical Occidental Chemical Corp
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Publication of JPS6020475B2 publication Critical patent/JPS6020475B2/en
Expired legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/12Electroplating: Baths therefor from solutions of nickel or cobalt

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
  • Cosmetics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は不溶‘性陽極を用い、比較的高速度で操作して
、比較的残留応力の少ないニッケルメッキを行なうこと
のできる新規かつ改良された電気〆ッキ浴とそのメッキ
方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a new and improved electroplating bath that uses an insoluble anode and operates at relatively high speeds to produce nickel plating with relatively low residual stress. Regarding the plating method.

可溶性の陽極を使用することは電解ニッケル方式に関す
る技術でよく知られている。
The use of soluble anodes is well known in the art for electrolytic nickel systems.

そして、電解裕中の有機添加剤は、不溶性陽極が存在す
る場合分解されるだろうという考えが優先していたが故
に、可溶性陽極の使用が規定されていた。また、ニッケ
ルメッキ層の応力は、不落・性陽極によって悪影響を被
るということがよく知られている。従って、各種の商業
的な理由からして、添加剤の分解も起らずまた応力ニッ
ケルメッキ層も生ずることないこニッケルの電気メッキ
方式で不溶性陽極が使えるとすれば、それは極めて望ま
しいことであろう。ニッケメツキに関係する代表的な米
国特許には、例えば米国特許第2228991号(フリ
ード)、嵐第240911y号(フリード)、同240
912び号(フリードその他)、同2485149号(
フリードその他)、および同299836ぴ旨くカステ
ラノ)などがある。
The use of soluble anodes was prescribed because the prevailing idea was that the organic additives in the electrolytic solution would be decomposed in the presence of insoluble anodes. It is also well known that the stress in the nickel plating layer is adversely affected by the non-slip anode. Therefore, for various commercial reasons, it would be highly desirable to be able to use an insoluble anode in this nickel electroplating process without decomposition of the additives or the formation of a stressed nickel plating layer. Dew. Representative U.S. patents related to Nikkemetsuki include, for example, U.S. Patent No. 2228991 (Freed), Arashi No. 240911y (Freed), and U.S. Patent No. 240911y (Freed).
No. 912 (Freed et al.), No. 2485149 (
Freed et al.), and 299836 Pijuku Castellano).

確認できる限りにおいては〜これらの特許は全てもZ普
通あるいは変形した消耗性の陽極を使用することを必要
としている。例えば、米国特許第2228991号、第
2頁、第2欄、第53〜64行参照。
As far as can be ascertained, all of these patents also require the use of Z-conventional or modified consumable anodes. See, e.g., U.S. Pat. No. 2,228,991, page 2, column 2, lines 53-64.

本発明の方法で使用できる不溶性陽極は、例えばプラチ
ナーチタン合金、プラチナータンタル合Z金ふプラスチ
ックーコロンビウム(ニオブ)合金などの陽極ならびに
プラチナ金属そのものの陽極などである。その他には二
酸化ルテニウム一二酸化チタンコーティングのような混
合酸化物コープィングを施したチタン陽極もまた使用で
きる。「 本発明の電気メッキ俗は、不溶性陽極の存在
で行なわれる操作の間でも分解することのない定められ
た添加剤を含み、更に例えば硫酸ニッケルのような普通
のニッケル源と棚酸のような導蟹剤の外に、光沢剤とし
てオルトーホルミルベンゼンスルホン酸と湿潤剤として
FC蛾という商品名で市販されているパーフルオロアル
キルスルホン酸カリカム配合物をも含んでいる。一般に
本発明の電気メッキ格は次のように処方される:成
分 濃度(夕/そ)ニッケル塩 30
〜105(ニッケルとして)電解質
20〜100オルトーホルミルベンゼンス
ルホン酸 0.25〜3.0FC−98
0.02〜0.2ニッケル金
属源として好ましいのは硫酸ニッケル、くえん酸ニッケ
ル、炭酸ニッケルなどで、これら塩類は所要のニッケル
金属濃度を与えるために約135〜470夕/その量で
使用されることが好ましい。
Insoluble anodes that can be used in the method of the present invention include, for example, platinum-titanium alloys, platinum-tantalum alloys, Z-gold plastic-columbium (niobium) alloys, and anodes made of platinum metal itself. Alternatively, titanium anodes with mixed oxide coatings such as ruthenium dioxide titanium monodioxide coatings can also be used. "The electroplating solution of the present invention contains defined additives that do not decompose even during operations carried out in the presence of an insoluble anode, and further includes common nickel sources such as nickel sulfate and shelf acids. In addition to the detergent, it also contains orthoformylbenzene sulfonic acid as a brightening agent and a perfluoroalkyl sulfonic acid potassium formulation, commercially available under the trade name FC Moth, as a wetting agent. The case is prescribed as follows:
Minutes Concentration (Evening/So) Nickel Salt 30
~105 (as nickel) electrolyte
20-100 ortho-formylbenzenesulfonic acid 0.25-3.0FC-98
Preferred sources of 0.02 to 0.2 nickel metal include nickel sulfate, nickel citrate, nickel carbonate, etc., and these salts are used in amounts of about 135 to 470 m/s to provide the required nickel metal concentration. It is preferable.

本発明の目的に非常に有用な電解質は、棚酸、くえん酸
などであり、本発明の電気メッキ格の調製に用いられる
好ましい量は、約22.5〜45タ′その範囲内にある
Electrolytes that are very useful for the purposes of this invention are acidic acids, citric acid, etc., and the preferred amounts used in preparing the electroplating grades of this invention are within the range of about 22.5 to 45 Ta.

中でも柵酸の使用は特に好ましし、。本発明の電気〆ッ
キ浴の有機成分は一般に光沢剤と湿潤剤である。
Among these, the use of palladium acid is particularly preferred. The organic components of the electroplating bath of this invention are generally brighteners and wetting agents.

本発明の特定電気メッキ格を処方、調製する際に用いら
れる特定の光沢剤は、オルトーホルミルベンゼンスルホ
ン酸である。また、所要の湿潤剤はミネソタ・マィニン
グ・アンド・マヌフアクチュアリング。コンパニーから
市販されている商品名FC聡という製品である。大方の
目的に対して、電気〆ッキ浴のpHは約2〜5〜好まし
くは2.5〜4.5の範囲内に調節される。この斑調節
をするのに使用される化合物にはも炭酸ニッケル「硫酸
〜くえん酸カリウムあるいは〈えん酸が含まれる。本発
明による〆ツキ浴は約46−5700の温度範囲、約1
07.松′d力(100岬/平方フート)以下、好まし
くは約10.8〜M.8A′dの(100〜600Aノ
平方フート)という比較的高い電流密度範囲で操作され
る。
The specific brightener used in formulating and preparing the specific electroplating grades of the present invention is orthoformylbenzene sulfonic acid. Also, the required wetting agent is Minnesota Mining and Manufacturing. It is a product commercially available from Kompany under the trade name FC Satoshi. For most purposes, the pH of the electroplating bath is adjusted within the range of about 2-5 and preferably 2.5-4.5. Compounds used to control this blemish also include nickel carbonate, sulfuric acid to potassium citrate or citric acid.
07. pine'd force (100 capes/sq. ft.) or less, preferably about 10.8-M. It is operated in a relatively high current density range of 8 A'd (100-600 A square feet).

このような高噂流密度が使用できるということは、本発
明による電気メッキ俗のもう一つの重要な利点でもある
。本発明の〆ッキ浴を使用する場合「各種のメッキ素地
に函着されるニッケルは、半光沢で延性があり、低応力
のものであるという点に特徴がある。
The ability to use such high current densities is also another important advantage of the electroplating process according to the present invention. When using the finishing bath of the present invention, ``Nickel deposited on various plating bases is characterized by being semi-bright, ductile, and low stress.

このような性質のニッケルメッキを得るためには、従来
ニッケルの電気メッキ方式には消耗性あるいは可溶性の
陽極を必要としていたのである。。本発明は次の実施の
態様を参照することによって一層よく理解されるであろ
う。
In order to obtain nickel plating with such properties, conventional nickel electroplating methods required a consumable or soluble anode. . The invention will be better understood by reference to the following embodiments.

実施例 次の成分を用いて電気メッキ格を処方、調製した:成
分 濃度(夕/そ) 硫酸ニッケル 75(ニッケルとして)棚
酸 40オルトーホ
ルミルベンゼンスルホン酸 1.5FC難*
0.1* パー
フルオロアルキルスルホン酸カリウム配合物。
EXAMPLE An electroplating grade was formulated and prepared using the following ingredients:
Minutes Concentration (evening/so) Nickel sulfate 75 (as nickel) shelf
Acid 40 ortho-formylbenzenesulfonic acid 1.5FC difficulty*
0.1* Potassium perfluoroalkyl sulfonate formulation.

使用前、格に炭酸ニッケルを十分加えてそのPHを約2
.5に調節した。
Before use, add enough nickel carbonate to the case to adjust its pH to about 2.
.. Adjusted to 5.

この格をプラチナーチタン合金陽極を有する通常の電気
メッキ俗に用い、温度55qo、電流密度53.8A′
d〆(500A/平方フート)で銅にメッキを行なった
。その結果果得られたニッケルメッキの層は半光沢で延
性があった。更に分析した結果は応力が低いことを示し
た。また、この電気〆ッキ浴を使用するに際しては、浴
中に存在する有機添加剤の分解は実質的に全く認められ
なかった。比較例 オルトーホルミルベンゼンスルホン酸の代りに代表的ニ
ッケル光沢剤であるサッカリンを用いた以外は実施例と
同一の操作を繰り返えして、結果を実施例と比較した。
This case was used in ordinary electroplating with a platinum-titanium alloy anode, at a temperature of 55 qo and a current density of 53.8 A'.
Copper was plated at d〆(500A/square foot). The resulting nickel plated layer was semi-bright and ductile. Further analysis results showed that the stress was low. Furthermore, when using this electroplating bath, virtually no decomposition of the organic additives present in the bath was observed. Comparative Example The same procedure as in Example was repeated except that saccharin, a typical nickel brightening agent, was used in place of orthoformylbenzenesulfonic acid, and the results were compared with Example.

該比較例によって得られたニッケルメッキ層は延性がな
く、著しい内部歪とマイクロクラツキングがみられた。
そのうえト外見上、曇っていて、かつ均一半沢性を示さ
ない多数の領域が発生していた。実施例によって得られ
たメッキ膜の内部歪が2900〜3339b′形(51
8〜595k9/地)であるのに対して、該比較例にて
得られた内部歪は14500〜290001b/in2
(2589〜5178k9′仇)であった。
The nickel plating layer obtained in this comparative example had no ductility, and significant internal strain and microcracking were observed.
Moreover, there were many areas which were cloudy in appearance and did not exhibit uniform semi-smoothness. The internal strain of the plating film obtained in the example was 2900 to 3339b' (51
8 to 595k9/in2), whereas the internal strain obtained in the comparative example was 14500 to 290001b/in2.
(2589-5178k9'en).

したがって比較例によっては実施例において得られるよ
うな均一半光沢性で延性があり、かつ内部歪が少なくマ
イクロクラツキングを実質的に有しないようなメッキ膜
は得られなかった。上に示した実施態様の一例は、本発
明の範囲を逸脱しない限り「様々に変化、変形して実施
しうろことは容易に理解されるであろう。
Therefore, in some of the comparative examples, it was not possible to obtain a plated film that was uniformly semi-glossy and ductile, had little internal distortion, and was substantially free of microcracking, as was obtained in the examples. It will be readily understood that the embodiments shown above may be modified and modified in various ways without departing from the scope of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 半光沢性で延性があり、かつ残留歪が無いニツケル
めつきを不溶性アノードを用いて電着せしめるのに好適
な電気メツキ浴であつて、該浴がニツケルとして30〜
105g/lのニツケル塩、硼酸及びくえん酸から選択
された20〜100g/lの電解質、光沢剤としての0
.25〜3.0g/lのオルト−ホルミルベンゼンスル
ホン酸ならびに0.02〜0.2g/lの湿潤剤として
のパーフルオロアルキルスルホン酸カリウムから成る電
気メツキ浴。 2 該ニツケル塩が硫酸ニツケルであることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項に記載の電気メツキ浴。 3 該電解質が硼酸であることを特徴とする特許請求の
範囲第1項に記載の電気メツキ浴。 4 半光沢性で延性があり、かつ残留歪が無いニツケル
めつきを不溶性アノードを用いて電着せしめるのに好適
な電気メツキ浴であつて、該溶がニツケルとして30〜
105g/lのニツケル塩、硼酸及びくえん酸から選択
された20〜100g/lの電解質、光沢剤としての0
.25〜3.0g/lのオルト−ホルミルベンゼンスル
ホン酸ならびに0.02〜0.2g/lの湿潤剤として
のパーフルオロアルキルスルホン酸カリウムから成る電
気メツキ浴を通してpH2.5〜4.5、電流密度10
7A/Dm^2以下の条件下で不溶性アノードとカソー
ド間に通電して所望のニツケル膜厚になるまでの時間帯
に亘つてめつきして素地上にニツケルを電気メツキする
方法。 5 該電流密度が10.8〜64.8A/Dm^2の範
囲内にあることを特徴とする特許請求の範囲第4項に記
載の電気メツキ方法。
[Scope of Claims] 1. An electroplating bath suitable for electrodepositing semi-bright, ductile, and residual distortion-free nickel plating using an insoluble anode, the bath having a nickel content of 30 to 30% as nickel.
105 g/l nickel salt, 20-100 g/l electrolyte selected from boric acid and citric acid, 0 as brightener
.. Electroplating bath consisting of 25-3.0 g/l of ortho-formylbenzenesulfonic acid and 0.02-0.2 g/l of potassium perfluoroalkylsulfonate as wetting agent. 2. The electroplating bath according to claim 1, wherein the nickel salt is nickel sulfate. 3. The electroplating bath according to claim 1, wherein the electrolyte is boric acid. 4. An electroplating bath suitable for electrodepositing semi-bright, ductile, and residual distortion-free nickel plating using an insoluble anode;
105 g/l nickel salt, 20-100 g/l electrolyte selected from boric acid and citric acid, 0 as brightener
.. pH 2.5-4.5, electric current through an electroplating bath consisting of 25-3.0 g/l of ortho-formylbenzenesulfonic acid and 0.02-0.2 g/l of potassium perfluoroalkylsulfonate as wetting agent. Density 10
A method of electroplating nickel on a substrate by applying current between an insoluble anode and a cathode under conditions of 7A/Dm^2 or less and plating over a period of time until the desired nickel film thickness is achieved. 5. The electroplating method according to claim 4, wherein the current density is within a range of 10.8 to 64.8 A/Dm^2.
JP56163363A 1980-10-23 1981-10-13 High-speed electroplating bath and plating method Expired JPS6020475B2 (en)

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US19989480A 1980-10-23 1980-10-23
US199894 1998-11-25

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JPS5794589A JPS5794589A (en) 1982-06-12
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CA (1) CA1180677A (en)
CH (1) CH649579A5 (en)
DE (1) DE3139641C2 (en)
DK (1) DK422181A (en)
ES (1) ES506173A0 (en)
FR (1) FR2492849A1 (en)
GB (1) GB2085924B (en)
HK (1) HK66786A (en)
IT (1) IT1171598B (en)
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