KR102194114B1 - Functional chromium layer with improved corrosion resistance - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 수성 전기 도금 욕은 촉매로서 크롬(VI) 이온들, 황산염 이온들 및 메탄-트리술폰산 또는 메탄-트리술폰산의 염을 포함한다. 본 발명에 따른 수성 전기 도금 욕으로부터 디포짓팅된 기능성 크롬 층은 증가된 내부식성을 갖는다.The aqueous electroplating bath according to the invention comprises as catalysts chromium (VI) ions, sulfate ions and salts of methane-trisulfonic acid or methane-trisulfonic acid. The functional chromium layer deposited from the aqueous electroplating bath according to the invention has increased corrosion resistance.

Description

개선된 내부식성을 갖는 기능성 크롬 층{FUNCTIONAL CHROMIUM LAYER WITH IMPROVED CORROSION RESISTANCE}Functional chrome layer with improved corrosion resistance {FUNCTIONAL CHROMIUM LAYER WITH IMPROVED CORROSION RESISTANCE}

본 발명은 도금 욕 조성물들 및 전기 도금에 의해 기능성 크롬 층들을 디포짓팅하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to plating bath compositions and a method for depositing functional chromium layers by electroplating.

전기 도금에 의해 디포짓된 기능성 크롬 층들은 충격 흡수기들, 공압 피스톤들 등과 같은 제품들의 내마모성 및 내부식성을 개선하는 데 사용된다.Functional chromium layers deposited by electroplating are used to improve the abrasion and corrosion resistance of products such as shock absorbers, pneumatic pistons and the like.

사용된 도금 욕 조성물들은 크롬산, 황산염 이온들, 워터 및 알킬-술폰산 또는 알킬-술폰산의 염을 포함한다.The plating bath compositions used include chromic acid, sulfate ions, water and salts of alkyl-sulfonic acids or alkyl-sulfonic acids.

몰비 S : C ≥ 1 : 3 을 갖는 알킬-술폰산 촉매들은 EP 0 196 053 B1 에 개시되어 있다. 적절한 알킬-술폰산들의 예들은 메틸-술폰산, 에틸-술폰산, 프로필-술폰산, 메탄-디술폰산 및 1,2-에탄-디술폰산이다. 상기 알킬-술폰산들은 도금 중에 캐소드 전류 효율을 개선시킨다.Alkyl-sulfonic acid catalysts with a molar ratio S:C ≥ 1:3 are disclosed in EP 0 196 053 B1. Examples of suitable alkyl-sulfonic acids are methyl-sulfonic acid, ethyl-sulfonic acid, propyl-sulfonic acid, methane-disulfonic acid and 1,2-ethane-disulfonic acid. The alkyl-sulfonic acids improve the cathode current efficiency during plating.

도금 중에 납 애노드들의 부식을 감소시키기 위한 메탄-디술폰산과 같은 알킬-폴리술폰산들, 할로겐화된 알킬-폴리술폰산들 및 상응하는 염들의 사용은 EP 0 452 471 B1 에 개시되어 있다.The use of alkyl-polysulfonic acids such as methane-disulfonic acid, halogenated alkyl-polysulfonic acids and corresponding salts to reduce corrosion of lead anodes during plating is disclosed in EP 0 452 471 B1.

기능성 크롬 층들을 디포짓팅하기 위한 도금 욕 조성물들에서 첨가제로서 아로마틱-트리술폰산들은 US 2,195,409 에 개시되어 있다. 그러한 도금 욕 조성물들로부터 얻어진 크롬 층들은 밝고 균일하다. Aromatic-trisulfonic acids as additives in plating bath compositions for depositing functional chromium layers are disclosed in US 2,195,409. The chromium layers obtained from such plating bath compositions are bright and uniform.

프로판-1,2,3-트리술폰산을 포함하는 개선된 캐소드 전류 효율을 갖는 기능성 크롬 층을 디포짓팅하기 위한 도금 욕 조성물은 DE 43 05 732 A1 에 개시되어 있다.A plating bath composition for depositing a functional chromium layer with improved cathode current efficiency comprising propane-1,2,3-trisulfonic acid is disclosed in DE 43 05 732 A1.

본 발명의 목적은 도금 욕 조성물 및 개선된 내부식성을 갖는 기능성 크롬 층들을 디포짓팅하기 위한 상기 도금 욕 조성물을 사용하는 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a plating bath composition and a method of using the plating bath composition for depositing functional chromium layers having improved corrosion resistance.

이러한 목적은,For this purpose,

(i) 크롬(VI) 이온들을 위한 소스,(i) a source for chromium (VI) ions,

(ii) 황산염 이온들을 위한 소스 및(ii) a source for sulfate ions and

(iii) 메탄-트리술폰산 또는 메탄-트리술폰산의 염을 포함하는, 기능성 크롬 층을 디포짓팅하기 위한 수성 전기 도금 욕으로 해결된다.(iii) An aqueous electroplating bath for depositing a layer of functional chromium, comprising a salt of methane-trisulfonic acid or methane-trisulfonic acid.

이러한 목적은,For this purpose,

(i) 금속성 기재를 제공하는 단계,(i) providing a metallic substrate,

(ii) 크롬(VI) 이온들을 위한 소스, 황산염 이온들을 위한 소스 및 메탄-트리술폰산 또는 메탄-트리술폰산의 염을 포함하는 수성 전기 도금 욕과 상기 금속성 기재를 접촉시키는 단계 및(ii) contacting the metallic substrate with an aqueous electroplating bath comprising a source for chromium (VI) ions, a source for sulfate ions and a salt of methane-trisulfonic acid or methane-trisulfonic acid, and

(iii) 캐소드로서 상기 금속성 기재에 외부 전류를 인가하고, 이로써 상기 금속성 기재 상에 기능성 크롬 층을 디포짓팅하는 단계를 이러한 순서로 포함하는, 금속성 기재 상에 기능성 크롬 층을 디포짓팅하기 위한 방법으로 추가로 해결된다. (iii) applying an external current to the metallic substrate as a cathode, thereby depositing a layer of functional chromium on the metallic substrate, in this order, as a method for depositing a layer of functional chromium on a metallic substrate It is solved further.

수성 도금 욕으로부터 그리고 본 발명에 따른 방법에 의해 디포짓된 기능성 크롬 층들은 공지된 알킬-술폰산을 포함하는 종래의 전기 도금 욕 조성물들로부터 디포짓된 기능성 크롬 층들과 비교하여 증가된 내부식성을 갖는다.The functional chromium layers deposited from the aqueous plating bath and by the method according to the invention have increased corrosion resistance compared to the functional chromium layers deposited from conventional electroplating bath compositions comprising known alkyl-sulfonic acids. .

본 발명에 따른 수성 전기 도금 욕은 크롬(VI) 이온들을 위한 소스, 황산염 이온들을 위한 소스, 메탄-트리술폰산 또는 메탄-트리술폰산의 염, 및 선택적으로 계면 활성제를 포함한다.The aqueous electroplating bath according to the invention comprises a source for chromium (VI) ions, a source for sulfate ions, a salt of methane-trisulfonic acid or methane-trisulfonic acid, and optionally a surfactant.

크롬(VI) 이온들을 위한 소스는 바람직하게 CrO3, Na2Cr2O7 및 K2Cr2O7, 가장 바람직하게 CrO3 와 같은 도금 욕에서 용해 가능한 크롬(VI) 화합물이다. 본 발명에 따른 전기 도금 욕에서 크롬(VI) 이온들의 농도는 바람직하게 80 내지 600 g/l, 보다 바람직하게 100 내지 200 g/l 의 범위이다.The source for chromium(VI) ions is preferably a chromium(VI) compound soluble in a plating bath such as CrO 3 , Na 2 Cr 2 O 7 and K 2 Cr 2 O 7 , most preferably CrO 3 . The concentration of chromium (VI) ions in the electroplating bath according to the invention is preferably in the range of 80 to 600 g/l, more preferably 100 to 200 g/l.

전기 도금 욕에 존재하는 황산염 이온들은 바람직하게 Na2SO4 와 같은 도금 욕 용해 가능한 황산 염 또는 황산의 형태로 첨가된다. 전기 도금 욕에서 황산염 이온들의 농도는 1 내지 15 g/l, 보다 바람직하게 2 내지 6 g/l 의 범위이다.The sulfate ions present in the electroplating bath are preferably added in the form of sulfuric acid or soluble sulfate salts such as Na 2 SO 4 . The concentration of sulfate ions in the electroplating bath is in the range of 1 to 15 g/l, more preferably 2 to 6 g/l.

황산염에 대한 크롬산의 wt% 에서의 농도의 비는 바람직하게 25 내지 200, 보다 바람직하게 60 내지 150 의 범위이다.The ratio of the concentration in wt% of chromic acid to the sulfate salt is preferably in the range of 25 to 200, more preferably 60 to 150.

전기 도금 욕에서 알킬-술폰산은 메탄-트리술폰산 (HC(SO2OH)3) 또는 메탄-트리술폰산 및 하나 이상의 다른 알킬-술폰산들의 혼합물이다. 메탄-트리술폰산과의 혼합물들에서 적절한 다른 알킬-술폰산들은 메탄-술폰산, 메탄-디술폰산, 에탄-술폰산, 1,2-에탄-디술폰산, 프로필 술폰산, 1,2-프로판-디술폰산, 1,3-프로판-디술폰산 및 1,2,3-프로판-트리술폰산을 포함한다. 상기 언급된 술폰산들의 나트륨, 칼륨 및 암모늄 염들과 같은 상응하는 염들은 또한 유리 알킬-술폰산들과의 혼합물 대신에 또는 유리 알킬-술폰산들과의 혼합물로서 사용될 수 있다.The alkyl-sulfonic acid in the electroplating bath is methane-trisulfonic acid (HC(SO 2 OH) 3 ) or a mixture of methane-trisulfonic acid and one or more other alkyl-sulfonic acids. Other alkyl-sulfonic acids suitable in mixtures with methane-trisulfonic acid are methane-sulfonic acid, methane-disulfonic acid, ethane-sulfonic acid, 1,2-ethane-disulfonic acid, propyl sulfonic acid, 1,2-propane-disulfonic acid, 1 ,3-propane-disulfonic acid and 1,2,3-propane-trisulfonic acid. Corresponding salts such as the sodium, potassium and ammonium salts of the sulfonic acids mentioned above can also be used instead of mixtures with free alkyl-sulfonic acids or as mixtures with free alkyl-sulfonic acids.

본 발명에 따른 전기 도금 욕에서 메탄-트리술폰산 또는 메탄-트리술폰산의 염으로 산화되는 메탄-트리술폰산 또는 메탄-트리술폰산의 염의 전구체는 메탄-트리술폰산 또는 메탄-트리술폰산의 염의 일부 또는 단일 소스로 사용될 수 있다.The precursor of a methane-trisulfonic acid or a salt of methane-trisulfonic acid oxidized to a salt of methane-trisulfonic acid or methane-trisulfonic acid in the electroplating bath according to the present invention is a partial or single source of a salt of methane-trisulfonic acid or methane-trisulfonic acid. Can be used as

본 발명에 따른 도금 욕에서 메탄-트리술폰산 또는 메탄-트리술폰산의 염의 농도는 바람직하게 2 내지 80 mmol/l, 보다 바람직하게 4 내지 60 mmol/l 의 범위이다.The concentration of the salt of methane-trisulfonic acid or methane-trisulfonic acid in the plating bath according to the present invention is preferably in the range of 2 to 80 mmol/l, more preferably 4 to 60 mmol/l.

다른 알킬-술폰산들과 메탄-트리술폰산의 혼합물이 사용되는 경우에 메탄-트리술폰산 및 다른 알킬-술폰산들 또는 상기 언급된 염들의 전체 농도는 바람직하게 4 내지 160 mmol/l, 보다 바람직하게 12 내지 120 mmol/l 의 범위이다.When a mixture of other alkyl-sulfonic acids and methane-trisulfonic acid is used, the total concentration of methane-trisulfonic acid and other alkyl-sulfonic acids or salts mentioned above is preferably 4 to 160 mmol/l, more preferably 12 to It is in the range of 120 mmol/l.

디포짓된 기능성 크롬 층 내측에 많은 수의 마이크로-크랙들이 요구되는 데 왜냐하면 이로써 높은 내부식성 및 바람직한 기계적 특성들, 예를 들면 감소된 내부 응력이 달성된다. 기능성 크롬 층 내에 매크로-크랙들과 대조적으로 마이크로-크랙들은 밑에 있는 기재의 표면으로 확산되지 않고 따라서 일반적으로 강인 밑에 있는 기재 재료의 부식을 발생시키지 않는다.A large number of micro-cracks are required inside the deposited functional chromium layer, since high corrosion resistance and desirable mechanical properties, for example reduced internal stress, are achieved. In contrast to macro-cracks in the functional chromium layer, micro-cracks do not diffuse to the surface of the underlying substrate and thus do not cause corrosion of the underlying substrate material, which is generally tough.

메탄-트리술폰산 또는 메탄-트리술폰산의 염 또는 다른 알킬-술폰산(들) 과의 혼합물의 성분은 수산화 나트륨 및 K3[Fe(CN)6] 을 포함하는 수용액에서 에칭 후에 광학 현미경으로 판별되는 바와 같이 기능성 크롬 층 표면의 cm 당 200 내지 1000 마이크로-크랙들, 보다 바람직하게 450 내지 750 마이크로-크랙들의 범위의 많은 수의 원하는 마이크로-크랙들을 가능하게 한다. 라인들을 따라 마이크로-크랙들의 수는 카운팅되고, 이때 cm 당 마이크로-크랙들의 수는 화학식 ; cm 당 마이크로-크랙들 = (라인 당 크랙들의 평균 수) : (라인이 cm 일 경우의 길이) 로 연산된다.The components of methane-trisulfonic acid or salts of methane-trisulfonic acid or mixtures with other alkyl-sulfonic acid(s) are identified by an optical microscope after etching in an aqueous solution containing sodium hydroxide and K 3 [Fe(CN) 6 ]. Likewise a large number of desired micro-cracks in the range of 200 to 1000 micro-cracks per cm of the functional chromium layer surface, more preferably 450 to 750 micro-cracks are possible. The number of micro-cracks along the lines is counted, where the number of micro-cracks per cm is the formula; Micro-cracks per cm = (average number of cracks per line): calculated as (length when the line is cm).

마이크로-크랙들의 수 및 내부식성은 단일 알킬-술폰산으로서 메탄-디술폰산 나트륨 염 또는 프로판-1,2,3-트리술폰산 나트륨 염과 비교되는 촉매로서 메탄-트리술폰산 또는 메탄-트리술폰산의 염에 의해 증가된다. 이는 실시예 1 내지 실시예 3 에 예시된다.The number and corrosion resistance of the micro-cracks are compared to the methane-disulfonic acid sodium salt or propane-1,2,3-trisulfonic acid sodium salt as a single alkyl-sulfonic acid as a catalyst compared to the salt of methane-trisulfonic acid or methane-trisulfonic acid. Is increased by This is illustrated in Examples 1 to 3.

더욱이, 증가된 수의 원하는 마이크로-크랙들은 또한 보다 높은 전류 밀도들에서 얻어지는 한편 (실시예 3), 마이크로-크랙들의 수는 메탄-디술폰산과 같은 공지된 알킬-술폰산들의 경우에 보다 높은 전류 밀도들에서 감소된다 (실시예 1). 도금 중에 보다 높은 전류 밀도 값들이 요구되는 데 왜냐하면 이로써 도금 속도가 증가되기 때문이다.Moreover, an increased number of desired micro-cracks are also obtained at higher current densities (Example 3), while the number of micro-cracks is higher current density in the case of known alkyl-sulfonic acids such as methane-disulfonic acid. Is reduced in the field (Example 1). Higher current density values are required during plating because this increases the plating speed.

본 발명에 따른 전기 도금 욕은 선택적으로 도금 액체의 상단 상에 원치 않는 포말의 형성을 감소시키는 계면 활성제를 추가로 포함한다. 계면 활성 첨가제는 과불소화된 술폰산염 텐사이드들 (tensides), 과불소화된 인산염 텐사이드들, 과불소화된 포스포네이트 텐사이드들, 부분적으로 불소화된 술폰산염 텐사이드들, 부분적으로 불소화된 인산염 텐사이드들, 부분적으로 불소화된 포스포네이트 텐사이드들 및 그 혼합물들을 포함하는 그룹으로부터 선택된다.The electroplating bath according to the present invention optionally further comprises a surfactant that reduces the formation of unwanted foams on top of the plating liquid. Surfactant additives include perfluorinated sulfonate tensides, perfluorinated phosphate tensides, perfluorinated phosphonate tensides, partially fluorinated sulfonate tensides, partially fluorinated phosphate tensides. Sides, partially fluorinated phosphonate tensides and mixtures thereof.

선택적인 계면 활성제의 농도는 바람직하게 0.05 내지 4 g/l, 보다 바람직하게 0.1 내지 2.5 g/l 의 범위이다.The concentration of the optional surfactant is preferably in the range of 0.05 to 4 g/l, more preferably 0.1 to 2.5 g/l.

도금 중에 인가되는 전류 밀도는 바람직하게 10 내지 250 A/d㎡, 보다 바람직하게 40 내지 200 A/d㎡ 의 범위이다. 기능성 크롬 층으로 도금될 기재는 전기 도금 중에 캐소드로서 역할을 한다.The current density applied during plating is preferably in the range of 10 to 250 A/dm 2, more preferably 40 to 200 A/dm 2. The substrate to be plated with the functional chromium layer serves as a cathode during electroplating.

캐소드 전류 효율은 기능성 크롬 층의 전기 도금 중에 캐소드에서 금속 (크롬) 의 디포지션을 위해 실제적으로 사용되는 전류의 퍼센티지이다. Cathode current efficiency is the percentage of current actually used for the deposition of metal (chrome) at the cathode during electroplating of the functional chromium layer.

본 발명에 따른 방법의 바람직한 전류 효율은 50 A/d㎡ 의 전류 밀도에서 22 % 이상이다.The preferred current efficiency of the method according to the invention is at least 22% at a current density of 50 A/dm 2.

본 발명에 따른 전기 도금 욕의 온도는 바람직하게 10 내지 80 ℃ 의 범위로, 보다 바람직하게 45 내지 70 ℃ 의 범위로 그리고 가장 바람직하게 50 내지 60 ℃ 의 범위로 도금 중에 유지된다.The temperature of the electroplating bath according to the invention is preferably maintained during plating in the range of 10 to 80° C., more preferably in the range of 45 to 70° C. and most preferably in the range of 50 to 60° C.

불용성 애노드들은 바람직하게 본 발명에 따른 방법에서 적용된다.Insoluble anodes are preferably applied in the method according to the invention.

적절한 불용성 애노드들은 예를 들면 하나 이상의 백금 그룹 금속, 그 합금들 및/또는 그 산화물들로 코팅된 티타늄 또는 티타늄 합금으로 제조된다. 코팅은 바람직하게 백금 금속, 이리듐 산화물 또는 그 혼합물로 이루어진다. 그러한 불용성 애노드들은 전기 도금 중에 보다 높은 전류 밀도들 및 이로써 납 애노드들과 비교되는 보다 높은 도금율을 가능하게 한다.Suitable insoluble anodes are made of, for example, titanium or titanium alloy coated with one or more platinum group metals, their alloys and/or their oxides. The coating preferably consists of platinum metal, iridium oxide or mixtures thereof. Such insoluble anodes enable higher current densities during electroplating and thus a higher plating rate compared to lead anodes.

본 발명에 따른 도금 욕은 또한 종래의 납 애노드들에 의해서 가동될 수 있다.The plating bath according to the invention can also be operated with conventional lead anodes.

크롬(lll) 이온들은 그러한 불용성 애노드들을 사용할 때에 형성된다. 기능성 크롬 전기 도금 욕에 기초된 크롬(VI) 이온에서 알킬-술폰산으로서 메탄-트리술폰산 및/또는 메탄-트리술폰산의 염은 크롬(lll) 이온들에 매우 민감하다.Chromium(lll) ions are formed when using such insoluble anodes. Salts of methane-trisulfonic acid and/or methane-trisulfonic acid as alkyl-sulfonic acids in chromium (VI) ions based on functional chromium electroplating baths are very sensitive to chromium (III) ions.

본 발명의 바람직한 실시형태에서, 은 이온들, 납 이온들 및 그 혼합물들과 같은 추가의 금속의 양이온들은 전기 도금 욕에 첨가된다. 이로써, 크롬(lll) 이온들의 부정적인 영향이 최소화될 수 있다. 추가의 금속의 이온들의 농도는 바람직하게 0.005 내지 5 g/l, 보다 바람직하게 0.01 내지 3 g/l 의 범위이다.In a preferred embodiment of the present invention, cations of additional metals such as silver ions, lead ions and mixtures thereof are added to the electroplating bath. Thereby, the negative influence of chromium (lll) ions can be minimized. The concentration of the ions of the additional metal is preferably in the range of 0.005 to 5 g/l, more preferably 0.01 to 3 g/l.

본 발명은 기능성 크롬 전기 도금 욕 및 또한 높은 전류 밀도들에서 얻어지는 증가된 내부식성을 갖는 기재 상에 기능성 크롬 층을 디포짓팅하기 위한 방법을 제공한다. The present invention provides a method for depositing a functional chromium layer on a functional chromium electroplating bath and also on a substrate with increased corrosion resistance obtained at high current densities.

실시예들Examples

본 발명은 지금부터 다음의 비제한적인 실시예들을 참조하여 예시될 것이다.The invention will now be illustrated with reference to the following non-limiting examples.

마이크로-크랙들의 수는 수산화 나트륨 및 K3[Fe(CN)6] 을 포함하는 수용액에서 크롬 층의 표면을 에칭한 후에 광학 현미경으로 판별되었다. 동일한 길이를 갖는 몇개의 라인들을 따라 마이크로-크랙들의 수가 판별되고 이로부터 마이크로-크랙들의 평균 수가 크랙들/cm 단위로 "마이크로-크랙들의 평균 수" 를 제공하도록 연산되고 이때 cm 로 주어진 라인 길이로 나눠진다.The number of micro-cracks was determined by an optical microscope after etching the surface of the chromium layer in an aqueous solution containing sodium hydroxide and K 3 [Fe(CN) 6 ]. The number of micro-cracks along several lines of the same length is determined, from which the average number of micro-cracks is calculated to give the "average number of micro-cracks" in cracks/cm, with the line length given in cm. Is divided.

기능성 크롬 층들의 내부식성은 ISO 9227 NSS (염수 분무 실험 (neutral salt spray test)) 에 따라 판별되었다.The corrosion resistance of the functional chromium layers was determined according to ISO 9227 NSS (neutral salt spray test).

250 g/l 의 CrO3, 3.2 g/l 의 황산염 이온들 및 2 ml/1 의 계면 활성제를 포함하는 수성 전기 도금 욕 저장 용액은 실시예 1 내지 실시예 3 전체에서 사용되었다. 상이한 양들의 알킬-술폰산들은 기능성 크롬 층들을 디포짓팅하기 전에 이러한 저장 용액에 첨가되었다.An aqueous electroplating bath stock solution comprising 250 g/l of CrO 3 , 3.2 g/l of sulfate ions and 2 ml/1 of surfactant was used throughout Examples 1 to 3. Different amounts of alkyl-sulfonic acids were added to this stock solution prior to depositing the functional chromium layers.

실시예 1 (비교) Example 1 (comparative)

알킬-술폰산은 2 내지 12 g/l (7.6 내지 45.4 mmol/l) 의 농도로 저장 용액에 첨가된 메탄-디술폰산 이나트륨 염이었다. 이러한 알킬-술폰산은 EP 0 452 471 B1 에 개시되어 있다.The alkyl-sulfonic acid was the disodium salt of methane-disulfonic acid added to the stock solution at a concentration of 2 to 12 g/l (7.6 to 45.4 mmol/l). Such alkyl-sulfonic acids are disclosed in EP 0 452 471 B1.

표 1 은 단일 알킬-술폰산으로서 메탄-디술폰산 이나트륨 염의 상이한 농도들에서 판별된 마이크로-크랙들의 평균 수를 요약한다 (도금 욕 온도: 58 ℃, 전류 밀도: 50 A/d㎡).
Table 1 summarizes the average number of micro-cracks determined at different concentrations of methane-disulfonic acid disodium salt as a single alkyl-sulfonic acid (plating bath temperature: 58° C., current density: 50 A/dm 2 ).

Figure 112015091514910-pct00001

Figure 112015091514910-pct00001

많은 수의 원하는 마이크로-크랙들은 촉매로서 메탄-디술폰산 이나트륨 염의 좁은 농도 범위가 저장 용액에서 사용될 때에만 얻어진다.A large number of desired micro-cracks are obtained only when a narrow concentration range of methane-disulfonic acid disodium salt as catalyst is used in the stock solution.

표 2 는 단일 알킬-술폰산으로서 18.9 mmol/l (5 g/l) 의 메탄-디술폰산 이나트륨 염을 갖는 전기 도금 욕 조성물에 대해 상이한 전류 밀도들에서 판별된 마이크로-크랙들의 평균 수를 요약한다.
Table 2 summarizes the average number of micro-cracks determined at different current densities for an electroplating bath composition with 18.9 mmol/l (5 g/l) of methane-disulfonic acid disodium salt as a single alkyl-sulfonic acid. .

Figure 112015091514910-pct00002

Figure 112015091514910-pct00002

원하는 마이크로-크랙들의 수는 증가된 전류 밀도와 함께 감소하고 있다.The number of desired micro-cracks is decreasing with increased current density.

원치 않는 적청 (red rust) 의 형성이 ISO 9227 NSS 에 따른 192 h 의 염수 분무 실험 후에 판별되었다 (192 h 후에 적청으로 덮힌 표면 영역의 0.1 % 초과).
The formation of unwanted red rust was discriminated after a 192 h salt spray experiment according to ISO 9227 NSS (>0.1% of the surface area covered with red rust after 192 h).

실시예 2 (비교)
Example 2 (comparative)

알킬-술폰산은 14.3 mmol/l (5 g/l) 의 농도로 저장 용액에 첨가된 프로판-1,2,3-트리술폰산 삼나트륨 염이었다. 이러한 알킬-디술폰산은 DE 43 05 732 A1 에 개시된다. Alkyl-sulfonic acid was the propane-1,2,3-trisulfonic acid trisodium salt added to the stock solution at a concentration of 14.3 mmol/l (5 g/l). Such alkyl-disulfonic acids are disclosed in DE 43 05 732 A1.

55 ℃ 의 도금 욕 온도 및 50 A/d㎡ 에서의 전류 효율은 17.4 % 이고 이들 조건들 하에서 디포짓된 크롬 층에서 마이크로-크랙들의 수는 160 크랙들/cm 이다.The plating bath temperature of 55° C. and the current efficiency at 50 A/dm 2 is 17.4% and the number of micro-cracks in the chromium layer deposited under these conditions is 160 cracks/cm.

원치 않는 적청의 형성은 ISO 9227 NSS 에 따른 24 h 의 염수 분무 실험 후에 이미 판별되었다 (24 h 후에 적청으로 덮혀진 표면 영역의 0.1 % 초과).
The formation of unwanted red rust was already identified after 24 h of salt spray experiments according to ISO 9227 NSS (>0.1% of the surface area covered with red rust after 24 h).

실시예 3 (본 발명)
Example 3 (invention)

알킬-술폰산은 6.2 내지 37.2 mmol/l (2 내지 12 g/l) 의 농도들에서 저장 용액에 첨가된 메탄-트리술폰산 삼나트륨 염이었다.The alkyl-sulfonic acid was the methane-trisulfonic acid trisodium salt added to the stock solution at concentrations of 6.2 to 37.2 mmol/l (2 to 12 g/l).

표 3 은 단일 알킬-술폰산 (도금 욕 온도: 58 ℃, 전류 밀도: 50 A/d㎡) 으로서 메탄-트리술폰산 삼나트륨 염의 상이한 농도들에서 판별된 마이크로-크랙들의 평균 수를 요약한다.
Table 3 summarizes the average number of micro-cracks determined at different concentrations of methane-trisulfonic acid trisodium salt as a single alkyl-sulfonic acid (plating bath temperature: 58° C., current density: 50 A/dm 2 ).

Figure 112015091514910-pct00003

Figure 112015091514910-pct00003

표 4 는 단일 알킬-술폰산으로서 24.8 mmol/l (8 g/l) 의 메탄-트리술폰산 삼나트륨 염을 갖는 전기 도금 욕 조성물에 대해 상이한 전류 밀도들에서 판별된 마이크로-크랙들의 평균 수를 요약한다.
Table 4 summarizes the average number of micro-cracks determined at different current densities for electroplating bath compositions with 24.8 mmol/l (8 g/l) of methane-trisulfonic acid trisodium salt as a single alkyl-sulfonic acid. .

Figure 112015091514910-pct00004

Figure 112015091514910-pct00004

많은 수의 원하는 마이크로-크랙들은 인가된 전체 전류 밀도 범위에서 얻어졌다.A large number of desired micro-cracks were obtained over the entire applied current density range.

원치 않는 적청의 형성은 ISO 9227 NSS 에 따른 552 h 의 염수 분무 실험까지 판별되지 않았다. The formation of unwanted red rust was not discriminated until a 552 h salt spray experiment according to ISO 9227 NSS.

Claims (15)

기능성 크롬 층을 디포짓팅 (depositing) 하기 위한 수성 전기 도금 욕 (aqueous electroplating bath) 으로서,
(i) 크롬(VI) 이온들을 위한 소스,
(ii) 황산염 이온들을 위한 소스 및
(iii) 메탄-트리술폰산 또는 메탄-트리술폰산의 염을 포함하고,
상기 메탄-트리술폰산 또는 메탄-트리술폰산의 염의 농도는 6.2 내지 37.2 mmol/l 의 범위이고,
상기 수성 전기 도금 욕은 은, 납 및 그 혼합물들로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 부가적인 금속의 양이온들을 추가로 포함하는, 기능성 크롬 층을 디포짓팅하기 위한 수성 전기 도금 욕.
As an aqueous electroplating bath for depositing a layer of functional chromium,
(i) a source for chromium (VI) ions,
(ii) a source for sulfate ions and
(iii) methane-trisulfonic acid or a salt of methane-trisulfonic acid,
The concentration of the salt of methane-trisulfonic acid or methane-trisulfonic acid is in the range of 6.2 to 37.2 mmol/l,
The aqueous electroplating bath for depositing a functional chromium layer further comprising cations of an additional metal selected from the group consisting of silver, lead and mixtures thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 크롬(VI) 이온들의 농도는 80 내지 600 g/l 의 범위인, 기능성 크롬 층을 디포짓팅하기 위한 수성 전기 도금 욕.
The method of claim 1,
An aqueous electroplating bath for depositing a functional chromium layer, wherein the concentration of the chromium (VI) ions is in the range of 80 to 600 g/l.
제 1 항에 있어서,
상기 황산염 이온들의 농도는 1 내지 15 g/l 의 범위인, 기능성 크롬 층을 디포짓팅하기 위한 수성 전기 도금 욕.
The method of claim 1,
An aqueous electroplating bath for depositing a layer of functional chromium, wherein the concentration of the sulfate ions is in the range of 1 to 15 g/l.
제 1 항에 있어서,
상기 메탄-트리술폰산의 염은 나트륨, 칼륨 및 암모늄 염들로부터 선택되는, 기능성 크롬 층을 디포짓팅하기 위한 수성 전기 도금 욕.
The method of claim 1,
The aqueous electroplating bath for depositing a layer of functional chromium, wherein the salt of methane-trisulfonic acid is selected from sodium, potassium and ammonium salts.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
메탄-트리술폰산 및
메탄-술폰산, 메탄-디술폰산, 에탄-술폰산, 1,2-에탄-디술폰산, 프로필 술폰산, 1,2-프로판-디술폰산, 1,3-프로판-디술폰산 및 1,2,3-프로판-트리술폰산을 포함하는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 다른 알킬-술폰산들을 포함하는, 기능성 크롬 층을 디포짓팅하기 위한 수성 전기 도금 욕.
The method of claim 1,
Methane-trisulfonic acid and
Methane-sulfonic acid, methane-disulfonic acid, ethane-sulfonic acid, 1,2-ethane-disulfonic acid, propyl sulfonic acid, 1,2-propane-disulfonic acid, 1,3-propane-disulfonic acid and 1,2,3-propane An aqueous electroplating bath for depositing a functional chromium layer comprising one or more other alkyl-sulfonic acids selected from the group comprising trisulfonic acids.
제 1 항에 있어서,
상기 수성 전기 도금 욕은 과불소화된 술폰산염 텐사이드들 (tensides), 과불소화된 인산염 텐사이드들, 과불소화된 포스포네이트 텐사이드들, 부분적으로 불소화된 술폰산염 텐사이드들, 부분적으로 불소화된 인산염 텐사이드들, 부분적으로 불소화된 포스포네이트 텐사이드들 및 그 혼합물들로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 계면 활성제를 추가로 포함하는, 기능성 크롬 층을 디포짓팅하기 위한 수성 전기 도금 욕.
The method of claim 1,
The aqueous electroplating bath includes perfluorinated sulfonate tensides, perfluorinated phosphate tensides, perfluorinated phosphonate tensides, partially fluorinated sulfonate tensides, partially fluorinated An aqueous electroplating bath for depositing a functional chromium layer further comprising a surfactant selected from the group consisting of phosphate tensides, partially fluorinated phosphonate tensides and mixtures thereof.
제 7 항에 있어서,
상기 계면 활성제의 농도는 0.05 내지 4 g/l 의 범위인, 기능성 크롬 층을 디포짓팅하기 위한 수성 전기 도금 욕.
The method of claim 7,
An aqueous electroplating bath for depositing a functional chromium layer, wherein the concentration of the surfactant is in the range of 0.05 to 4 g/l.
금속성 기재 상에 기능성 크롬 층을 디포짓팅하기 위한 방법으로서,
(i) 금속성 기재를 제공하는 단계,
(ii) 제 1 항 내지 제 4 항 및 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 상기 수성 전기 도금 욕과 상기 금속성 기재를 접촉시키는 단계 및
(iii) 캐소드로서 상기 금속성 기재에 외부 전류를 인가하고, 이로써 상기 금속성 기재 상에 기능성 크롬 층을 디포짓팅하는 단계를 이러한 순서로 포함하는, 금속성 기재 상에 기능성 크롬 층을 디포짓팅하기 위한 방법.
A method for depositing a layer of functional chromium on a metallic substrate, comprising:
(i) providing a metallic substrate,
(ii) contacting the aqueous electroplating bath according to any one of claims 1 to 4 and 6 to 8 and the metallic substrate, and
(iii) applying an external current to the metallic substrate as a cathode, thereby depositing a layer of functional chromium on the metallic substrate, in this order.
제 9 항에 있어서,
상기 수성 전기 도금 욕은 사용 중에 10 내지 80 ℃ 의 범위의 온도에서 유지되는, 금속성 기재 상에 기능성 크롬 층을 디포짓팅하기 위한 방법.
The method of claim 9,
The method for depositing a layer of functional chromium on a metallic substrate, wherein the aqueous electroplating bath is maintained at a temperature in the range of 10 to 80° C. during use.
제 9 항에 있어서,
10 내지 250 A/d㎡ 의 범위의 전류 밀도가 사용 중에 상기 금속성 기재에 인가되는, 금속성 기재 상에 기능성 크롬 층을 디포짓팅하기 위한 방법.
The method of claim 9,
A method for depositing a layer of functional chromium on a metallic substrate, wherein a current density in the range of 10 to 250 A/dm 2 is applied to the metallic substrate during use.
제 9 항에 있어서,
불용성 애노드는 상기 단계 (iii) 에서 사용되는, 금속성 기재 상에 기능성 크롬 층을 디포짓팅하기 위한 방법.
The method of claim 9,
A method for depositing a layer of functional chromium on a metallic substrate, wherein an insoluble anode is used in step (iii) above.
제 12 항에 있어서,
상기 불용성 애노드는 백금 금속 (platium metal), 이리듐 산화물 및 그 혼합물들로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 표면을 갖는, 금속성 기재 상에 기능성 크롬 층을 디포짓팅하기 위한 방법.
The method of claim 12,
A method for depositing a layer of functional chromium on a metallic substrate, wherein the insoluble anode has a surface selected from the group consisting of platinum metal, iridium oxide and mixtures thereof.
삭제delete 제 9 항에 있어서,
상기 부가적인 금속의 양이온들의 농도는 0.005 내지 5 g/l 의 범위인, 금속성 기재 상에 기능성 크롬 층을 디포짓팅하기 위한 방법.
The method of claim 9,
A method for depositing a layer of functional chromium on a metallic substrate, wherein the concentration of cations of the additional metal is in the range of 0.005 to 5 g/l.
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