KR19990007076A - Electroplating of Low Stress Nickel - Google Patents
Electroplating of Low Stress Nickel Download PDFInfo
- Publication number
- KR19990007076A KR19990007076A KR1019980022853A KR19980022853A KR19990007076A KR 19990007076 A KR19990007076 A KR 19990007076A KR 1019980022853 A KR1019980022853 A KR 1019980022853A KR 19980022853 A KR19980022853 A KR 19980022853A KR 19990007076 A KR19990007076 A KR 19990007076A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- nickel
- stress
- amount
- present
- acid
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Abstract
니켈 및 니켈 합금은 니켈 알칸 설폰산 및 전착물(electrodeposit)에 압축 응력을 부여하는 응력 저하용 첨가제(stress-reducing additive)를 함유하는 산성 수용액으로부터 전기 도금될 수 있다. 전기 도금 욕(bath)은 pH가 0 내지 5인 산성이다.Nickel and nickel alloys may be electroplated from an acidic aqueous solution containing nickel alkane sulfonic acid and a stress-reducing additive that imparts compressive stress to the electrodeposites. The electroplating bath is acidic with a pH of 0-5.
Description
본원은 1997년 6월 18일에 출원된 미합 특허원 제60/050,140호를 우선권으로서 주장한다.This application claims priority of US Patent Application No. 60 / 050,140, filed June 18, 1997.
본 발명의 분야는 전도성 기판에 저응력 니켈을 전기 도금하기 위한 욕 및 이러한 욕을 사용하는 방법에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The field of the present invention relates to baths for electroplating low stress nickel on conductive substrates and to methods of using such baths.
많은 산업분야는 기판을 전기 도금욕에서 니켈로 연속식 또는 뱃치(batch)식으로 도금함으로써 내부식성, 장식성 가공 및 전기 주형 피막을 전도성 기판에 제공한다.Many industries provide the substrates with corrosion resistant, decorative finishes and electroformed coatings by continuously or batch plating the substrates with nickel in an electroplating bath.
니켈 설파메이트 욕은 일반적으로 전기 주형 피복물과 같은 저응력의 니켈 피복물이 필요한 경우 또는 니켈 부착물이 외부 응력에 처할 수 있는 경우에 소모된다. 니켈 설파메이트 용액은 황산 니켈 용액에 비해 (a) 설파메이트로 제조된 피복물의 기계적인 특성이 설페이트 용액으로부터 형성되는 피복물보다 우수하고, (b) 설파메이트 용액으로부터 고속 부착이 가능하고, (c) 부착물의 특성이 pH의 변화 및 전류밀도에 있어서의 변화에 의해 거의 영향을 받지 않기 때문에 바람직하다. 그러나 니켈 설파메이트 욕이 사용되는 경우 몇몇 사항을 주의할 필요가 있다.Nickel sulfamate baths are generally consumed when a low stress nickel coating, such as an electrical mold coating, is needed or when the nickel deposit may be subjected to external stress. Nickel sulfamate solutions have (a) better mechanical properties of coatings made with sulfamate than coatings formed from sulfate solutions compared to nickel sulfate solutions, (b) high-speed attachment from sulfamate solutions, and (c) The properties of the deposits are preferred because they are hardly affected by changes in pH and changes in current density. However, some care needs to be taken when nickel sulfamate baths are used.
전형적인 니켈 설파메이트 용액은 니켈 설파메이트(400 내지 650g/ℓ), 염화니켈(5 내지 20g/ℓ) 및 붕산(30 내지 40g/ℓ)을 함유한다. 조작 pH는 3.5 내지 4.5이고 온도는 35 내지 50℃로 변할 수 있다. 가용성 니켈 양극은 전기분해하는 동안 음극에 도금되는 니켈을 새로 공급하기 위해 사용된다. 전류 밀도는 0.5 내지 30A/dm2이다.Typical nickel sulfamate solutions contain nickel sulfamate (400-650 g / l), nickel chloride (5-20 g / l) and boric acid (30-40 g / l). The operating pH is 3.5 to 4.5 and the temperature can vary from 35 to 50 ° C. Soluble nickel anodes are used to supply fresh nickel that is plated to the cathode during electrolysis. The current density is 0.5 to 30 A / dm 2 .
니켈 설파메이트 욕을 사용함에 따른 문제중의 하나는 설파메이트 이온의 용해도이다.One of the problems with using nickel sulfamate baths is the solubility of sulfamate ions.
설파메이트 이온은 심지어 승온에서 중성 또는 약알칼리성인 용액에 용해된다. 그러나, 수산화니켈의 침전물로 인해 이 용액은 5 이상의 pH에서는 사용되지 않는다.Sulfamate ions are dissolved in solutions that are neutral or slightly alkaline at elevated temperatures. However, due to the precipitation of nickel hydroxide, this solution is not used at pH above 5.
설파메이트 이온의 가수분해가 문제가 될 수 있다. 설파메이트의 가수분해는 일반적으로 암모늄 이온 및 비설페이트 또는 설페이트 양이온의 형성에 의해 특징지워진다:Hydrolysis of sulfamate ions can be a problem. Hydrolysis of sulfamate is generally characterized by the formation of ammonium ions and unsulfate or sulfate cations:
H2NSO3 -+ H3O+⇒ NH4 ++ HSO4 - H 2 NSO 3 - + H 3 O + ⇒ NH 4 + + HSO 4 -
설파메이트의 가수분해 반응을 연구해온 결과 더욱 높은 수소 이온 농도(예를 들어, 더욱 낮은 pH)에서 속도가 증가됨을 발견하였다. 또한 이들 연구자들은 설파메이트 가수분해 반응이 전해질의 온도가 증가함에 따라 증가함을 발견하였다; 따라서 니켈 설파메이트 용액은 왓츠(Watts) 타입의 니켈 도금 용액보다 낮은 온도에서 통상적으로 조작된다.Studies of the hydrolysis reaction of sulfamate have found that the rate increases at higher hydrogen ion concentrations (eg, lower pH). These researchers also found that sulfamate hydrolysis increased with increasing electrolyte temperature; Nickel sulfamate solutions are therefore typically operated at lower temperatures than Watts type nickel plating solutions.
또한 설파메이트 이온은 양극에서, 예를 들어 백금과 같은 불용성 양극에서 및 포지티브 산화니켈 전극에서 분해된다. 설파메이트가 분해됨에 따라 설파이트, 디티오네이트, 아조비설포네이트 및 전착 피복물의 품질에 영향을 미칠 수 있는 기타의 공지되지 않은 물질과 같은 다수의 중간체가 제조된다.Sulfamate ions also decompose at the anode, for example at insoluble anodes such as platinum and at positive nickel oxide electrodes. As the sulfamate decomposes, many intermediates are prepared, such as sulfites, dithionates, azobissulfonates and other unknown materials that can affect the quality of the electrodeposition coating.
니켈을 전착시키기 위한 니켈 설파메이트 이외의 욕을 제공하는 것이 바람직하다.It is desirable to provide a bath other than nickel sulfamate for electrodepositing nickel.
니켈 층을 전착시키기 위한 니켈 용액을 선택하는 경우, 니켈 피복물중 형성되는 내부 응력을 고려하는 것이 중요하다. 니켈 전착물에 있어서의 응력은 -15,000PSI(압축) 내지 약 +100,000PSI(인장)이다. 높은 인장 응력은 특히 니켈이 기계적 변형(응력 및 변형) 또는 승온에 적용되는 경우 니켈 전착물의 균열을 유도한다. 니켈 설파메이트 용액으로부터 제조되는 것과 같은 니켈 전기 주형물은 기판이 인장 응력 상태에 존재하는 경우 기판을 제거할 때 뒤틀어지거나 크기가 변할 수 있다. 또한 고 인장 응력은 강 및 알루미늄 합금의 더욱 낮은 피로수명을 유발한다. 연구자들은 니켈이 압축상태에서 전착되는 경우 고강도 강의 피로수명에 있어서 22%의 감소를 나타내지만 니켈이 인장 응력 상태에서는 피로수명에 있어서 59% 감소하는 것을 밝혀냈다. 유사하게 인장 응력에서 니켈로 도금된 알루미늄 합금은 피로수명에 있어서 55%의 감소를 나타내지만 니켈이 압축 응력된 경우 단지 10%의 감소를 나타낸다.When selecting a nickel solution for electrodepositing the nickel layer, it is important to consider the internal stresses formed in the nickel coating. The stress in nickel electrodeposition is from -15,000 PSI (compression) to about +100,000 PSI (tensile). High tensile stresses lead to cracking of the nickel electrodeposition, especially when nickel is subjected to mechanical strain (stress and strain) or elevated temperatures. Nickel electric castings, such as those made from nickel sulfamate solutions, may be warped or resized when removing the substrate if the substrate is in a tensile stress state. High tensile stresses also lead to lower fatigue life of steel and aluminum alloys. The researchers found that when nickel was electrodeposited under compression, a 22% reduction in fatigue life for high-strength steels, but a 59% reduction in fatigue life under tensile stress. Similarly, aluminum alloys plated with nickel at tensile stress show a 55% reduction in fatigue life but only a 10% decrease when nickel is compressive stressed.
통상적으로 유기 첨가제를 니켈 용액에 가하여 전착물의 인장 응력을 감소시킨다. 응력 감소제의 조성 및 농도는 니켈 전해질(예를 들어 니켈 설페이트 또는 니켈 설파메이트)의 특성에 좌우된다. 니켈 설페이트 용액으로부터의 니켈 전착물의 내부 응력에 대한 이러한 유기 응력 감소제의 효과를 실험하였다. 사카린, 나프탈렌-1,5-디설폰산 및 나프탈렌 트리설폰산과 같은 황을 함유하는 첨가제는 응력 감소제로서 유효하다. 황을 함유하는 화합물 및 니켈 피복물에 있어서 내부 응력에 대한 이들의 영향도 또한 연구하였다. 나트륨 벤젠 설포네이트, 벤젠 설폰아미드 및 설파닐산은 내부응력을 감소시키지만 단지 벤젠 설폰아미드만이 압축 응력에 영향을 미친다. 그러나 p-아미노 벤젠 설폰아미드는 설페이트 용액으로부터 도금된 니켈 전착물에 있어서 인장 응력이 되는 응력을 일으킨다.Typically, organic additives are added to the nickel solution to reduce the tensile stress of the electrodeposition. The composition and concentration of the stress reducing agent depends on the properties of the nickel electrolyte (eg nickel sulfate or nickel sulfamate). The effect of this organic stress reducer on the internal stress of nickel electrodeposition from the nickel sulfate solution was tested. Sulfur containing additives such as saccharin, naphthalene-1,5-disulfonic acid and naphthalene trisulfonic acid are effective as stress reducing agents. Their effects on internal stress in sulfur containing compounds and nickel coatings were also studied. Sodium benzene sulfonate, benzene sulfonamide and sulfanic acid reduce internal stress, but only benzene sulfonamide affects compressive stress. However, p-amino benzene sulfonamides produce stresses that become tensile stresses in nickel electrodepositions plated from sulfate solutions.
쿠드랴프체프 등(Kudryavtsev et al.)의 문헌[참조: entitled Nickel Electrodeposition from Methansufonic Acid-Based Bath, Proceedings of American Electroplaters, Surface Finishing, pages 837-841(1996)]은 NiMSA로도 명명된 Ni(CH3SO3)2로부터 전기도금 니켈을 니켈 설파메이트 욕으로부터의 전기도금과 비교하고 있다.Kudryavtsev et al., Entitled Nickel Electrodeposition from Methansufonic Acid-Based Bath, Proceedings of American Electroplaters, Surface Finishing, pages 837-841 (1996), refer to Ni (CH 3). Electroplating Nickel from SO 3 ) 2 is compared with electroplating from a nickel sulfamate bath.
쿠드랴프체프 등의 문헌은 (1) 설파메이트 욕이 화학적으로 불안정하고 (2) 설파메이트가 60℃에서 분해되기 시작하지만 욕은 45 내지 60℃에서 작동하고 (3) 욕이 기타의 금속 이온의 불순물에 민감한 것을 포함하여, 피복물 품질의 열화(deterioration), 연성 및 음극 전류의 효율의 저하를 방지하고 욕중에 존재할 수 있는 최대 Fe가 20mg/L이고, 최대 Cu가 10mg/L이고, 최대 Zn이 10mg/L이고, 최대 Pb가 2mg/L이고 최대 Cr이 2mg/L인 설파메이트 욕의 단점을 기술하고 있다.Kudjalfchev et al. (1) sulfamate baths are chemically unstable and (2) sulfamate begins to decompose at 60 ° C., but the bath operates at 45 to 60 ° C. and (3) the bath is free of other metal ions. To prevent deterioration of coating quality, deterioration of the efficiency of ductility and cathode currents, including those that are sensitive to impurities, the maximum Fe that can be present in the bath is 20 mg / L, the maximum Cu is 10 mg / L, and the maximum Zn is The disadvantages of sulfamate baths with 10 mg / L, maximum Pb of 2 mg / L and maximum Cr of 2 mg / L are described.
쿠드랴프체프 등의 문헌은 그들이 실험한 조성물이 Ni(CH3SO3)2100 내지 400g/ℓ; H3BO317 내지 40g/ℓ; 사카린 0.01 내지 1.8g/ℓ; 및 나트륨 라우릴 설페이트 0.02 내지 0.5g을 포함하고; 전기 도금 공정이 pH 0.8 내지 2.0; 온도 30 내지 60℃; 및 전류밀도(CD) 0.5 내지 39A/dm2에서 수행됨을 기술하고 있다. 그러나 쿠드랴프체프 등이 기술한 조성물을 사용하는 전기 도금시 문제가 있다. 첫 번째로, 나트륨 사카린은 물에 극도로 용해되지만 사카린산은 그렇지 않기 때문에, 사카린산은 공정 pH가 2 미만인 경우 결정화되기 시작하고 사카린산의 임자는 수용할 수 없는 피복물을 제조하는 전기 도금된 니켈로 전착될 수 있다. 두 번째로, 쿠드랴프체프 등은 실험한 Ni(CH3SO3)2조성물이 포지티브(인장) 내부 응력을 형성하고 목적하는 네거티브(압축) 내부 응력을 형성하지 못함을 기술하고 있다.Kudlyafschev et al. Found that the compositions they tested ranged from Ni (CH 3 SO 3 ) 2 100 to 400 g / l; H 3 BO 3 17 to 40g / ℓ; Saccharin 0.01-1.8 g / l; And 0.02 to 0.5 g of sodium lauryl sulfate; The electroplating process is pH 0.8 to 2.0; Temperature 30 to 60 ° C; And current density (CD) of 0.5 to 39 A / dm 2 . However, there is a problem in electroplating using the composition described by Kudrajchev, et al. First, because sodium saccharin is extremely soluble in water but saccharic acid is not, saccharic acid begins to crystallize when the process pH is less than 2 and electrodeposits of saccharic acid are electrodeposited with electroplated nickel, producing an unacceptable coating. Can be. Secondly, Kudrajchevchev et al. Described that the tested Ni (CH 3 SO 3 ) 2 compositions formed positive (tensile) internal stresses and did not form the desired negative (compressed) internal stresses.
따라서, 본 발명의 목적은 관련 기술분야에서 직면하고 있는 이러한 곤란성과 기타의 곤란성을 방지하는 이점을 수득하기 위한 것이다. 이러한 이점 및 기타의 이점은 관련 기술분야의 기술된 선행 방법 및 물질 조성물의 하나 이상의 한계 및 단점을 사실상 제거하는 방법 및 물질의 조성물을 제공하는 본 발명에 따라 성취된다.Accordingly, it is an object of the present invention to obtain the advantages of avoiding these and other difficulties encountered in the art. These and other advantages are achieved in accordance with the present invention which provides methods and compositions of matter that substantially eliminate one or more of the limitations and disadvantages of the prior art and material compositions described in the art.
이러한 이점 및 기타의 이점을 성취하기 위해, 본 발명의 목적에 따라 구체적이고 광범위하게 기술하는 경우 본 발명은 전기 도금 공정에 니켈 알칸 설폰산의 사용을 허용하여 압축 응력을 갖는 저응력 니켈 피복물을 제조하는 물질의 조성을 포함한다.In order to achieve these and other advantages, the present invention allows the use of nickel alkanesulfonic acid in electroplating processes to produce low stress nickel coatings with compressive stresses, when specifically and extensively described according to the purposes of the present invention. It includes the composition of the substance.
본 발명의 하나의 양태는 저응력 전기 도금 니켈 피복물을 제조하기 위한 물질의 조성물에 관한 것이다. 이러한 조성물은 니켈 알칸 설폰산 및 피복물에 압축 응력을 부여하는 응력 저하용 첨가제를 포함하는 수성 산성 전기 도금 욕이다.One aspect of the invention relates to a composition of materials for making low stress electroplating nickel coatings. Such a composition is an aqueous acidic electroplating bath comprising nickel alkane sulfonic acid and a stress reducing additive that imparts compressive stress to the coating.
본 발명의 또다른 양태는 욕에 삽입된 양극(anode)을 갖는 피복욕 속에서 음극(cathode) 전도성 기판을 전기 도금함으로써 전기 도금된 피복물을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로서 욕이 필수적으로 니켈 알칸 설폰산 및 피복물에 압축 응력을 부여하는 응력 저하용 첨가제로 이루어지고 피복욕의 pH를 약 0 내지 약 5에서 유지하고; 기판의 전류밀도를 약 1 내지 약 100A/dm2에서 유지하는 방법에 관한 것이다.Another aspect of the invention relates to a method for producing an electroplated coating by electroplating a cathode conductive substrate in a coating bath having an anode inserted in the bath, wherein the bath is essentially a nickel alkane sulfide. Consisting of stress reducing additives that impart compressive stress to the acid and the coating and maintain the pH of the coating bath at about 0 to about 5; A method of maintaining a current density of a substrate at about 1 to about 100 A / dm 2 is provided.
본 발명의 기타의 양태는 저응력 전기 도금 니켈 피복물을 제조하기 위해 소모된 전기 도금 욕을 새로 공급하기 위한 물질의 조성물에 관한 것으로서, 소모된 욕은 초기에 Ni(CH3SO3)2및 피복물에 압축 응력을 부여하는 응력 저하용 첨가제를 함유하고, 조성물은 탄산니켈 및 방향족 설폰산을 포함하는 슬러리이다.Another aspect of the invention is directed to a composition of material for freshly supplying a spent electroplating bath for producing a low stress electroplating nickel coating, wherein the spent bath initially comprises Ni (CH 3 SO 3 ) 2 and the coating. It contains a stress reducing additive that imparts a compressive stress to the composition, the composition is a slurry containing nickel carbonate and aromatic sulfonic acid.
본 발명의 방법 및 조성물은 전도성 기판에 우수한 니켈 피복물을 제공한다.The methods and compositions of the present invention provide a good nickel coating on the conductive substrate.
다음에 나타내는 기재내용은 본 발명의 추가의 특징 및 이점을 나타내고, 부분적으로는 기재내용으로부터 드러나게 되거나 본 발명의 실시예 의해 나타날 것이다. 본 분야의 숙련된 기술자들은 본원에 기재된 설명과 청구의 범위에 특별히 지적한 방법 및 물질의 조성물에 의해 수득되는 본 발명의 목적 및 이점을 인지할 수 있을 것이다.The description set forth below represents additional features and advantages of the invention, and in part will be apparent from the description, or will be exemplified by the embodiments of the invention. Those skilled in the art will recognize the objects and advantages of the present invention obtained by compositions of the methods and materials specifically pointed out in the description and claims described herein.
본 발명의 전기 도금 욕은 일반적으로 니켈 알칸 설폰산 약 50 내지 600g/ℓ, 바람직하게는 약 150 내지 450g/ℓ; 전착된 피복물에 압축 응력을 부여하는 응력 저하용 첨가제 약 0.5 내지 15g/ℓ, 바람직하게는 5 내지 10g/ℓ; 임의로 니켈 할로겐 약 0 내지 100g/ℓ, 바람직하게는 20 내지 40g/ℓ 및 임의로 완충제 0 내지 약 60g/ℓ의 혼합물을 포함한다.Electroplating baths of the present invention generally comprise about 50 to 600 g / l nickel alkanesulfonic acid, preferably about 150 to 450 g / l; About 0.5 to 15 g / l, preferably 5 to 10 g / l, a stress reducing additive for imparting compressive stress to the electrodeposited coating; Optionally from about 0 to 100 g / l nickel halogen, preferably from 20 to 40 g / l and optionally from 0 to about 60 g / l buffer.
니켈 알칸 설폰산Nickel Alkanesulfonic Acid
니켈 알칸 설폰산은 화학식 (R)(SO3)x(여기서, R 및 x는 다음에 정의하는 바와 같다)의 설폰산을 포함한다.Nickel alkane sulfonic acids include sulfonic acids of formula (R) (SO 3 ) x , wherein R and x are as defined below.
니켈 알칸 설포네이트는, 화합물이 대략 실온(약 20℃)에서 또는 더 낮은 온도(약 10 내지 약 20℃)에서, 바람직하게는 욕의 조작온도 근처 또는 이보다 약간 낮은 온도에서 물에 용해되는 것을 의미하는 수용성 화합물을 포함하고 다음의 화학식 1로 나타내어 진다:Nickel alkane sulfonate means that the compound is dissolved in water at about room temperature (about 20 ° C.) or at a lower temperature (about 10 to about 20 ° C.), preferably near or slightly below the operating temperature of the bath. It includes a water-soluble compound and is represented by the following formula (1):
상기 화학식 1에서,In Chemical Formula 1,
x는 1 내지 약 3의 값이고;x is a value from 1 to about 3;
y는 x가 1보다 큰 경우 1이 될 수 있도록 하는 1 내지 2의 값이고;y is a value of 1 to 2 that can be 1 when x is greater than 1;
R은 직쇄 및 측쇄 이성체를 포함하는, 탄소수 1 내지 약 15, 특히 탄소수 1 내지 약 7의 알킬 그룹으로서, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, t-부틸, 이소부틸, 펜틸 및 이소펜틸 등이다. 또한 본원에서 알킬이 정의되는 바와 같이 하이드록시 치환된 알킬도 포함된다. 이와 관련하여 특정한 니켈 염은 니켈 메탄 설포네이트, 니켈 에탄 설포네이트, 니켈 프로판 설포네이트, 니켈 이소프로판 설포네이트, 니켈 부탄 설포네이트, 니켈 이소부탄 설포네이트, 니켈 t-부탄 설포네이트, 니켈 펜탄 설포네이트 및 니켈 이소펜탄 설포네이트 등뿐만 아니라 이의 하이드록시 치환된 화합물을 포함한다. 또한 R은 사이클릭, 헤테로사이클릭 탄화수소 치환체, 예를 들면, 사이클로부틸, 사이클로부테닐, 사이클로헥실, 사이클로헥세닐, 사이클로헥사디에닐, 사이클로옥타닐, 사이클로옥타디에닐을 포함하는 탄소수 4 내지 약 16, 특히 약 6 내지 약 14인 지환족, 불포화 지환족 및 방향족 그룹을 포함한다.R is an alkyl group having 1 to about 15 carbon atoms, in particular 1 to about 7 carbon atoms, including straight and branched chain isomers, such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, t-butyl, isobutyl, pentyl and isopentyl, etc. to be. Also included are hydroxy substituted alkyl as alkyl is defined herein. Specific nickel salts in this regard are nickel methane sulfonate, nickel ethane sulfonate, nickel propane sulfonate, nickel isopropane sulfonate, nickel butane sulfonate, nickel isobutane sulfonate, nickel t-butane sulfonate, nickel pentane sulfonate And nickel isopentane sulfonate and the like, as well as hydroxy substituted compounds thereof. R is also from 4 to about carbon atoms including cyclic, heterocyclic hydrocarbon substituents such as cyclobutyl, cyclobutenyl, cyclohexyl, cyclohexenyl, cyclohexadienyl, cyclooctanyl, cyclooctadienyl 16, especially about 6 to about 14 cycloaliphatic, unsaturated cycloaliphatic and aromatic groups.
화합물은 충분한 양으로 존재하여 Ni++의 농도가 바람직하게는 25 내지 135g/ℓ, 보다 바람직하게는 50 내지 100g/ℓ, 가장 바람직하게는 약 80g/ℓ이 되게 한다.The compound is present in a sufficient amount such that the concentration of Ni ++ is preferably 25 to 135 g / l, more preferably 50 to 100 g / l and most preferably about 80 g / l.
니켈 메탄 설폰산 -Ni(CH3SO3)2은 본 발명의 욕에 사용하기에 바람직하다.Nickel methane sulfonic acid —Ni (CH 3 SO 3 ) 2 is preferred for use in the baths of the present invention.
니켈 합금Nickel alloy
또한, 본 발명은 본 발명의 니켈 피복물로서 니켈의 전착 합금을 포함하고, 합금 금속의 알칸 솔포네이트 염 및 니켈 알칸 설포네이트를 사용할 수 있으며, 화학식 1에 있어서 합금 금속은 Ni 대신 치환될 수 있고, y는 합금 금속의 원자가 이하인 1의 값이고 x는 위에 나타낸 값을 갖는다.In addition, the present invention may include an electrodeposited alloy of nickel as the nickel coating of the present invention, and may use an alkane sulphonate salt and a nickel alkane sulfonate of an alloy metal, and in Formula 1, the alloy metal may be substituted for Ni, y is a value of 1 equal to or less than the valence of the alloy metal and x has the value indicated above.
또한, 니켈의 합금은 본원에 기술된 설포네이트 합금 화합물 대신 또는 이 이외에 피복욕에 합금 첨가제를 사용하여 전착될 수 있다. 임의의 기타의 그룹 IB, IIB, IIIA, IVA, IVB, VA, VB, VIB, VIIB 또는 VIIIB 금속은 합금 금속으로서 사용될 수 있다. 그룹 VIIIB 및/또는 그룹 IIB로부터의 합금 금속의 혼합물 또는 Cr 또는 Mn의 혼합물도 합금 금속이 피복물에 약 0.1 내지 약 20중량%, 특히 약 5 내지 약 15중량%의 양으로 존재하는 경우 특히 2성분 또는 3성분 합금으로 제조될 수 있다. 이들의 예는 NiZn, NiCr, NiFe, NiP, NiMn, NiSn 및 NiW를 포함한다.In addition, the alloy of nickel may be electrodeposited using alloying additives in the coating bath instead of or in addition to the sulfonate alloy compounds described herein. Any other group IB, IIB, IIIA, IVA, IVB, VA, VB, VIB, VIIB or VIIIB metal can be used as the alloying metal. Mixtures of alloy metals from group VIIIB and / or group IIB or mixtures of Cr or Mn are also particularly two-component when the alloy metal is present in the coating in an amount of about 0.1 to about 20% by weight, in particular about 5 to about 15% by weight. Or a three-component alloy. Examples of these include NiZn, NiCr, NiFe, NiP, NiMn, NiSn and NiW.
합금은 당해 기술 분야에 익히 공지된 방식으로 양극으로서 피복 욕에 합금 금속을 도입함으로써 또는 피복욕에 합금 금속 염을 가함으로써 제조된다.The alloy is prepared in a manner well known in the art by introducing an alloy metal into the coating bath as an anode or by adding an alloy metal salt to the coating bath.
피복물에 압축 응력을 부여하는 응력 저하용 첨가제Additives for stress reduction to impart compressive stress to coatings
전기 도금 피복물에 압축 응력을 부여하는응력 저하용 첨가제는 욕중에 0.5 내지 15g/ℓ, 바람직하게는 2 내지 15g/ℓ, 보다 바람직하게는 5 내지 10g/ℓ, 가장 바람직하게는 약 8g/ℓ의 농도로 존재한다. 통상적으로 첨가제의 농도는 욕중에 존재하는 니켈 이온 농도의 5 내지 20%의 범위일 수 있다.Stress reducing additives that impart compressive stress to the electroplating coatings are in the bath of 0.5 to 15 g / l, preferably 2 to 15 g / l, more preferably 5 to 10 g / l, most preferably about 8 g / l. Present in concentration. Typically the concentration of the additive may range from 5-20% of the nickel ion concentration present in the bath.
유용한 첨가제는 왓츠 욕 및 설파메이트 욕에 유용한 것으로 공지된 것을 포함한다. 모두 당해 기술분야에 널리 공지되어 있는 것으로서 화합물의 방향족 그룹이 탄소수 약 10 내지 약 14인 6원 환 또는 다핵 환일 수 있는 방향족 설폰산을 포함한다. 1 내지 약 3개의 설포네이트 그룹의 임의의 위치는 방향족 환에서 치환될 수 있다. 예를 들면, 아미노벤젠 설폰산, 벤젠 설폰산, 벤젠 디설폰산, 나프틸아민 디설폰산, 나프탈렌 모노설폰산, 나프탈렌 디설폰산, 나프탈렌 트리설폰산, 나프톨 모노설폰산 및 p-톨루엔 설폰산을 포함한다.Useful additives include those known to be useful in Watts baths and sulfamate baths. All are well known in the art and include aromatic sulfonic acids which may be a 6-membered ring or polynuclear ring having about 10 to about 14 carbon atoms in its aromatic group. Any position of 1 to about 3 sulfonate groups may be substituted in the aromatic ring. Examples include aminobenzene sulfonic acid, benzene sulfonic acid, benzene disulfonic acid, naphthylamine disulfonic acid, naphthalene monosulfonic acid, naphthalene disulfonic acid, naphthalene trisulfonic acid, naphthol monosulfonic acid and p-toluene sulfonic acid. .
기타의 유용한 응력 저하용 첨가제는 벤젠 설파미드, 시스테인 염화수소, 사카린(욕의 pH가 2 초과에서 유지될 수 있는 경우에 유용), p-톨루엔 설폰아미드, 티오아세트아미드, 티오세미카바지드 및 티오우레아를 포함한다.Other useful stress reducing additives include benzene sulfamide, cysteine hydrogen chloride, saccharin (useful when the pH of the bath can be maintained above 2), p-toluene sulfonamide, thioacetamide, thiosemicarbazide and thiourea It includes.
나프탈렌 트리설폰산, 특히 1,3,6-나프탈렌 트리설폰산이 바람직하다.Naphthalene trisulfonic acid, in particular 1,3,6-naphthalene trisulfonic acid, is preferred.
니켈 할로겐Nickel halide
가용성 니켈 양극이 공정에 사용되는 경우, 바람직하게 욕은, 예를 들어 NiCl2또는 NiBr2와 같은 니켈 할로겐을 함유한다. 니켈 할로겐 산은 가용성 양극의 용해를 보조한다. 욕에 존재하는 니켈 할로겐의 양은 약 0 내지 100g/ℓ, 바람직하게는 20 내지 40g/ℓ이다.If a soluble nickel anode is used in the process, preferably the bath contains a nickel halogen such as for example NiCl 2 or NiBr 2 . Nickel halide acid assists in dissolution of the soluble anode. The amount of nickel halogen present in the bath is about 0 to 100 g / l, preferably 20 to 40 g / l.
욕에 대한 기타의 첨가제Other additives for bath
당해 기술분야의 숙련가들에게 공지된 기타의 성분을 가함으로써 욕을 조절하는 것도 본 발명의 범위에 속한다. 이러한 기타의 첨가제는 표면장력을 감소시키고 수소 기체의 버블링을 방지하기 위해, 예를 들면, 붕산과 같은 완충제 0 내지 약 60g/ℓ, 바람직하게는 35 내지 45g/ℓ 및/또는 계면활성제(예: 나트륨 라우릴 설페이트) 0 내지 약 2㎖/ℓ, 바람직하게는 약 1㎖/ℓ를 포함한다.It is also within the scope of the present invention to control the bath by adding other ingredients known to those skilled in the art. Such other additives may be formulated to reduce surface tension and prevent bubbling of hydrogen gas, for example, from 0 to about 60 g / l of a buffer such as boric acid, preferably from 35 to 45 g / l and / or surfactants (eg Sodium lauryl sulfate) from 0 to about 2 ml / l, preferably about 1 ml / l.
pHpH
본 발명의 방법에 따른 전착은 pH 약 0 내지 약 5, 바람직하게는 약 0.5 내지 약 4.5, 가장 바람직하게는 약 1 내지 4에서 수행된다.Electrodeposition according to the process of the invention is carried out at a pH of about 0 to about 5, preferably about 0.5 to about 4.5, most preferably about 1 to 4.
전류밀도Current density
본 발명의 조성물 및 방법은 전류밀도 약 1A/dm2내지 약 200A/dm2, 바람직하게는 약 2A/dm2내지 약 30A/dm2에서 조작된다. 강 스트립과 같은 고속 도금에 있어서 바람직한 전류밀도는 약 50A/dm2내지 약 100A/dm2이다.The compositions and methods of the present invention operate at current densities from about 1 A / dm 2 to about 200 A / dm 2 , preferably from about 2 A / dm 2 to about 30 A / dm 2 . Preferred current densities for high speed plating such as steel strips are from about 50 A / dm 2 to about 100 A / dm 2 .
온도Temperature
본 발명의 방법은 대략 실온(20℃) 내지 약 80℃, 바람직하게는 약 30℃ 내지 약 70℃, 가장 바람직하게는 약 40℃ 내지 약 60℃에서 수행된다.The process of the invention is carried out at approximately room temperature (20 ° C.) to about 80 ° C., preferably from about 30 ° C. to about 70 ° C., most preferably from about 40 ° C. to about 60 ° C.
교반Stirring
높은 전류밀도 영역의 버닝(burning)을 방지하고 심지어 용액의 온도를 조절하기 위해, 용액을 교반할 수 있다. 공기 교반, 기계적 교반, 펌핑, 음극 막대 및 기타의 용액 교반 수단은 모두 만족할만한다. 또한, 용액을 교반하지 않고도 조작할 수 있다.The solution may be agitated to prevent burning in the high current density region and even to control the temperature of the solution. Air stirring, mechanical stirring, pumping, cathode rods and other solution stirring means are all satisfactory. Moreover, it can operate without stirring a solution.
강 스트립에서와 같은 고속 도금에 있어서, 욕의 교반은 바람직하게는 유속 약 0.5 내지 5m/s를 형성한다.For high speed plating, such as in steel strips, the agitation of the bath preferably forms a flow rate of about 0.5 to 5 m / s.
새로 공급하는 조성물Newly supplied composition
공정이 불용성 양극을 사용하는 경우, 궁극적으로 욕의 용액을 새로 공급하여 욕중에 니켈이 충분하게 존재하도록 하여 저응력 니켈의 전기 도금을 가능하게 하는 것이 필요할 수 있다. 소모된 니켈 알칸 설폰산 및 응력 저하용 첨가제를 함유하는 전기 도금 욕을 새로 공급하기 위해 적합한 조성물은 니켈을 새로 공급하고 욕의 pH를 증가시키는 탄산니켈(a) 및 전착물에 압축 응력 부여하기 위해 사용되는 초기의 욕의 응력 저하용 첨가제(b)를 포함하는 슬러리이다.If the process uses an insoluble anode, it may ultimately be necessary to provide a fresh solution of the bath so that sufficient nickel is present in the bath to enable electroplating of low stress nickel. Compositions suitable for freshly supplying an electroplating bath containing spent nickel alkane sulfonic acid and stress reducing additives are intended to provide compressive stress to nickel carbonate (a) and electrodeposits that provide a fresh supply of nickel and increase the pH of the bath. It is a slurry containing the additive (b) for stress reduction of the initial bath used.
통상적으로 슬러리는 슬러리에 존재하는 탄산니켈 1000g/ℓ당 응력 저하용 첨가제를 0.5 내지 10g/ℓ, 바람직하게는 1.5 내지 5g/ℓ 함유할 수 있다. 그러나 응력 저하용 첨가제의 양은 슬러리에 사용되는 특별한 응력 저하용 첨가제에 따라 좌우될 수 있다. 예를 들면, 1,3,6-나프탈렌 트리설폰산이 응력 저하용 첨가제인 경우, 이의 양은 탄산니켈 1000g/ℓ당 약 1 내지 6g/ℓ, 가장 바람직하게는 약 3g/ℓ일 수 있다.Typically, the slurry may contain 0.5 to 10 g / l, preferably 1.5 to 5 g / l, of a stress reducing additive per 1000 g / l of nickel carbonate present in the slurry. However, the amount of stress reducing additive may depend on the particular stress reducing additive used in the slurry. For example, when 1,3,6-naphthalene trisulfonic acid is a stress reducing additive, the amount thereof may be about 1 to 6 g / l, most preferably about 3 g / l per 1000 g / l of nickel carbonate.
욕에 첨가되는 슬러리의 양은 소모되는 욕이 노출되는 앰프 시간(Amp hour)에 근거할 수 있고 전기 도금기에 의해 목적하는 농도에서 욕중의 니켈의 양을 유지하기에 충분할 수 있다.The amount of slurry added to the bath may be based on the amp hour that the bath being consumed is exposed and may be sufficient to maintain the amount of nickel in the bath at the desired concentration by the electroplating machine.
양극anode
본 발명의 방법에 유용한 양극은 예를 들어 니켈 호일과 같은 가용성 양극, 예를 들어 백금 및 귀금속 산화물과 같은 불용성 양극을 포함한다.Anodes useful in the process of the invention include, for example, soluble anodes such as nickel foil, for example insoluble anodes such as platinum and precious metal oxides.
본 발명에 사용하는 불용성(불활성) 양극은 전해질 용액중에 불용성(불활성)이고 고체 양극성 금속 또는 금속 화합물, 예를 들어 산화물로 이루어지며, 이때 금속은 주기율표의 IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB 및 IB족이거나 양극은 예를 들어 IVB, VB, VIB, VIIB 및 VIIIB족 금속으로부터의 더욱 저렴한 염기성 금속 및 이들의 함금(예를 들어 스테인레스 강)을 포함하는 지지 물질에 이르는 위에서 기술한 금속 또는 이의 합금을 포함한다. 바람직한 양극 금속 화합물은 이산화이리듐(IrO2)이다. IrO2의 합금 금속은 바람직하게는 VIB 및 VIIB족 금속, 예를 들어 크롬, 몰리브덴 및 니켈이다.The insoluble (inactive) positive electrode used in the present invention is insoluble (inert) in the electrolyte solution and consists of a solid bipolar metal or metal compound, for example an oxide, wherein the metal is IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB and IB of the periodic table. The group or anode may be a metal or alloy thereof as described above, leading to, for example, cheaper basic metals from Group IVB, VB, VIB, VIIB, and Group VIIIB metals and their supporting materials, including their alloys (eg stainless steel). Include. Preferred anodic metal compounds are iridium dioxide (IrO 2 ). Alloy metals of IrO 2 are preferably VIB and VIIB metals such as chromium, molybdenum and nickel.
불용성 양극은 니켈 이외에 임의의 갈바니 금속(galvanic metal)을 전착시키기 위해 사용될 수 있다. 전착시킬 수 있는 금속은 당해 기술분야의 숙련가에게 공지되어 있고 아연, 구리, 납, 크롬, 마그네슘, 주석, 몰리브덴 및 이들의 합금을 포함한다.Insoluble anodes may be used to electrodeposit any galvanic metal in addition to nickel. Metals that can be electrodeposited are known to those skilled in the art and include zinc, copper, lead, chromium, magnesium, tin, molybdenum and alloys thereof.
기판(음극)Board (cathode)
전기 도금은 본 발명의 조성물을 사용하여 전도성 기판을 전해 피복함으로써 본원에 기술된 방식으로 수행되며 이때 기판(음극)이 임의의 전기 전도성 기판 또는 중합체 기판을 포함하거나, 금속 또는 탄소 기판과 같은 전도성 물질로 피복된 절연 기판(예: 합성 중합체 기판과 같은 중합체 물질 또는 세라믹 기판) 또는 임의의 종류의 공지된 전도성 기판을 포함한다.Electroplating is performed in the manner described herein by electrolytically coating a conductive substrate using the composition of the present invention, wherein the substrate (cathode) comprises any electrically conductive substrate or polymer substrate, or a conductive material such as a metal or carbon substrate Insulation substrates coated with (eg, polymeric materials or ceramic substrates, such as synthetic polymer substrates) or any kind of known conductive substrate.
강 기판에 대해 수행되는 것으로서 전기 도금 방법의 예를 기술함에도 불구하고 임의의 전도성 기판은 중합체, 플라스틱, 순수한 금속, 금속 합금을 사용할 수 있고 기타의 철 합금기판 또는 금속 또는 IB, IIB, IIIA, IVA, IVB, VA, VB, VIB, VIIB 또는 VIIIB족 금속 및 원소를 기본으로 하는 합금을 포함하고, 이 합금은 이들 2개 이상의 금속 및 원소의 배합, 특히 2 또는 3 또는 4성분의 금속 및 원소의 배합을 포함한다.Despite describing examples of electroplating methods as performed on steel substrates, any conductive substrate may use polymers, plastics, pure metals, metal alloys and other iron alloy substrates or metals or IB, IIB, IIIA, IVA And alloys based on Group IVV, VA, VB, VIB, VIIB or VIIIIB metals and elements, which alloys of two or more metals and elements, in particular of two or three or four component metals and elements Combination.
공정fair
피복은 충분한 시간 동안 전기피복 욕중의 양극과 욕중의 음극 사이에 전류를 통과시켜 음극에 목적하는 니켈 피복물을 전착시킴으로써 진행된다.The coating proceeds by passing an electric current between the anode in the electric coating bath and the cathode in the bath for a sufficient time to electrodeposit the desired nickel coating on the cathode.
명세서를 통해 나타낸 바와 같이 본 발명을 기술하는 각종 수치상의 범위는 또한 특히 화합물의 농도범위, 이러한 화합물 대 다른 화합물의 비, 분자량, pH, 전류밀도, 온도 등을 포함할 뿐만 아니라 정수 및/또는 분수 값 및 이러한 범위 내에 포함되는 범위를 포함하여, 본원에 나타낸 더욱 낮은 하한치 범위의 농도와 더욱 높은 상한치 범위의 임의의 배합을 포함한다.As indicated throughout the specification, the various numerical ranges describing the invention also specifically include concentration ranges of compounds, ratios of such compounds to other compounds, molecular weight, pH, current density, temperature, etc., as well as integer and / or fractionality. Any combination of lower and lower ranges of concentrations and higher and upper ranges shown herein, including values and ranges within these ranges, are included.
실시예 1Example 1
Ni(CH3SO3)2(300g/ℓ)과 1,3,6-나프탈렌 트리설폰산(7.5g/ℓ)을 함유하는 욕을 제조한다. 니켈 할로겐 또는 완충제는 가하지 않는다.A bath containing Ni (CH 3 SO 3 ) 2 (300 g / l) and 1,3,6-naphthalene trisulfonic acid (7.5 g / l) was prepared. Nickel halogen or buffer is not added.
욕은 1ℓ 용량의 도금 용기를 사용하여 50℃에서 온화한 공기 교반을 사용하면서 강 플레이트에 니켈 피복물을 전착시키기 위해 사용된다. 양극은 니켈 호일 조각이다. 평균 전류밀도는 약 4A/dm2이다. 도금을 시작하는 욕의 pH는 3.5이고 도금의 종결시에는 2.1이다.The bath is used to electrodeposit the nickel coating on the steel plate using gentle air agitation at 50 ° C. using a 1 L plating vessel. The anode is a piece of nickel foil. The average current density is about 4 A / dm 2 . The pH of the bath starting the plating is 3.5 and 2.1 at the end of the plating.
전착을 15분 동안 수행하여 피복물의 두께 7 내지 10㎛를 제공한다. 피복물은 평활하고 반광택성(semi-bright)이다. 피복물에서의 응력은 -6000PSI(압축)이다.Electrodeposition is carried out for 15 minutes to give a thickness of 7-10 μm of the coating. The coating is smooth and semi-bright. The stress in the coating is -6000 PSI (compression).
실시예 2Example 2
Ni(CH3SO3)2(300g/ℓ), 1,3,6-나프탈렌 트리설폰산(75g/ℓ), NiCl2(40g/ℓ) 및 H3BO3(45g/ℓ)을 함유하는 욕을 제조한다.Containing Ni (CH 3 SO 3 ) 2 (300 g / l), 1,3,6-naphthalene trisulfonic acid (75 g / l), NiCl 2 (40 g / l) and H 3 BO 3 (45 g / l) Prepare the bath
욕은 1ℓ 용량의 도금 용기를 사용하여 50℃에서 온화한 공기 교반을 사용하면서 강 플레이트에 니켈 피복물을 전착시키기 위해 사용된다. 양극은 니켈 호일 조각이다. 평균 전류밀도는 약 4A/dm2이다. 도금을 시작하는 욕의 pH는 3.5이고 도금의 종결시에는 3.4이다.The bath is used to electrodeposit the nickel coating on the steel plate using gentle air agitation at 50 ° C. using a 1 L plating vessel. The anode is a piece of nickel foil. The average current density is about 4 A / dm 2 . The pH of the bath starting the plating is 3.5 and at the end of the plating is 3.4.
전착을 15분 동안 수행하여 피복물의 두께 9 내지 12㎛를 제공한다. 피복물은 평활하고 반광택성이다. 응력은 -5200PSI(압축)이다.Electrodeposition is carried out for 15 minutes to give a thickness of 9-12 μm of coating. The coating is smooth and semi gloss. The stress is -5200 PSI (compression).
실시예 3Example 3
Ni(CH3SO3)2(300g/ℓ), 나트륨 사카린(1g/ℓ), NiCl2(40g/ℓ) 및 H3BO3(45g/ℓ)을 함유하는 욕을 제조한다.A bath containing Ni (CH 3 SO 3 ) 2 (300 g / L), sodium saccharin (1 g / L), NiCl 2 (40 g / L) and H 3 BO 3 (45 g / L) was prepared.
욕은 1ℓ 용량의 도금 용기를 사용하여 50℃에서 온화한 공기 교반을 사용하면서 강 플레이트에 니켈 피복물을 전착시키기 위해 사용된다. 양극은 니켈 호일 조각이다. 평균 전류밀도는 약 4A/dm2이다. 도금을 시작하는 욕의 pH는 3.3이고 도금의 종결시에는 3.4이다.The bath is used to electrodeposit the nickel coating on the steel plate using gentle air agitation at 50 ° C. using a 1 L plating vessel. The anode is a piece of nickel foil. The average current density is about 4 A / dm 2 . The pH of the bath starting the plating is 3.3 and at the end of the plating is 3.4.
전착을 30분 동안 수행하여 피복물의 두께 19 내지 23㎛를 제공한다. 피복물은 평활하고 반광택성이다. 응력은 -2000PSI(압축)이다.Electrodeposition is carried out for 30 minutes to give a thickness of 19-23 μm of coating. The coating is smooth and semi gloss. The stress is -2000 PSI (compression).
실시예 4Example 4
Ni(CH3SO3)2(300g/ℓ)과 1,3,6-나프탈렌 트리설폰산(7.5g/ℓ)을 함유하는 욕을 제조한다. 욕은 1ℓ 용량의 도금 용기를 사용하여 50℃에서 온화한 공기 교반을 사용하면서 강 플레이트에 니켈 피복물을 전착시키기 위해 사용된다. 양극은 산화이리듐 피복된 티탄 조각이다. 평균 전류밀도는 약 4A/dm2이다. 도금을 시작하는 욕의 pH는 1.8이고 도금의 종결시에는 1.7이다.A bath containing Ni (CH 3 SO 3 ) 2 (300 g / l) and 1,3,6-naphthalene trisulfonic acid (7.5 g / l) was prepared. The bath is used to electrodeposit the nickel coating on the steel plate using gentle air agitation at 50 ° C. using a 1 L plating vessel. The anode is an iridium oxide coated titanium piece. The average current density is about 4 A / dm 2 . The pH of the bath starting the plating is 1.8 and at the end of the plating is 1.7.
전착을 60분 동안 수행하여 피복물의 두께 40 내지 45㎛를 제공한다. 피복물은 평활하고 반광택성이다. 응력은 -3200PSI(압축)이다.Electrodeposition is carried out for 60 minutes to give a thickness of 40-45 μm of coating. The coating is smooth and semi gloss. The stress is -3200 PSI (compression).
실시예 5Example 5
Ni(CH3SO3)2(300g/ℓ)과 1,3,6-나프탈렌 트리설폰산(7.5g/ℓ)을 함유하는 욕을 제조한다. 욕은 1ℓ 용량의 도금 용기를 사용하여 55℃에서 온화한 공기 교반을 사용하면서 강 플레이트에 니켈 피복물을 전착시키기 위해 사용된다. 2개의 양극, 가용성 니켈 호일 및 산화이리듐 피복된 티탄 조각을 사용한다. 평균 전류밀도는 약 5A/dm2이다. 도금을 시작하는 욕의 pH는 2.0이고 도금의 종결시에는 1.8이다.A bath containing Ni (CH 3 SO 3 ) 2 (300 g / l) and 1,3,6-naphthalene trisulfonic acid (7.5 g / l) was prepared. The bath is used to deposit the nickel coating on the steel plate using gentle air agitation at 55 ° C. using a 1 L plating vessel. Two anodes, soluble nickel foil and iridium oxide coated titanium pieces are used. The average current density is about 5 A / dm 2 . The pH of the bath starting the plating is 2.0 and 1.8 at the end of the plating.
전착을 30분 동안 수행하여 피복물의 두께 18 내지 22㎛를 제공한다. 피복물은 평활하고 반광택성이다. 응력은 -1500PSI(압축)이다.Electrodeposition is carried out for 30 minutes to give a thickness of 18-22 μm of coating. The coating is smooth and semi gloss. The stress is -1500 PSI (compression).
실시예 6Example 6
니켈 메탄설포네이트 용액은 70%의 MSA 속에 NiCO3150g/ℓ를 용해시킴으로써 제조된다. 탄산니켈을 완전히 용해시킨 후 이 용액을 여과하여 임의의 잔류하는 특정한 물질을 제거한다. 여기에 붕산 30g/ℓ와 나프탈렌트리설폰산 5g/ℓ를 가한다. 이 용액을 60℃로 가열하여 붕산을 용해시킨다. 실온으로 냉각시키자 마자 70%의 MSA를 사용하여 pH를 2.0으로 조절한다.Nickel methanesulfonate solutions are prepared by dissolving 150 g / l NiCO 3 in 70% MSA. After complete dissolution of the nickel carbonate, the solution is filtered to remove any remaining specific material. To this was added 30 g / l boric acid and 5 g / l naphthalenetrisulfonic acid. This solution is heated to 60 ° C. to dissolve the boric acid. Upon cooling to room temperature the pH is adjusted to 2.0 with 70% MSA.
A. 강 쿠폰(steel coupon)을 NaOH 50g/ℓ 속에서 양극에 의해 세정한 후 물로 헹군다. 이를 5%의 HCL 속에서 실온에서 5초 동안 활성화시킨다. 강을 4A/dm2에서 15분 동안 도금한다. 판은 광택성이고 평활하다. 음극 전류효율은 89.3%이다.A. The steel coupon is washed with an anode in NaOH 50 g / l and then rinsed with water. It is activated for 5 seconds at room temperature in 5% HCL. The steel is plated at 4 A / dm 2 for 15 minutes. The plate is glossy and smooth. The cathode current efficiency is 89.3%.
B. 이 용액에 Al2O3(150mesh) 10g/ℓ를 가하고 혼합한다. 제2의 판을 위에서 기술한 바와 같이 예비처리하고 15분 동안 도금한다. 판은 평활하고 반광택성이다. 음극 효율은 90.2%이다. 스캐닝 전자 현미경은 니켈 매트릭스 중에 산화알루미늄 입자의 동시 전착을 나타낸다.B. Add 10 g / l of Al 2 O 3 (150mesh) to this solution and mix. The second plate is pretreated as described above and plated for 15 minutes. The plate is smooth and semi-gloss. The cathode efficiency is 90.2%. Scanning electron microscopy shows the co-deposition of aluminum oxide particles in the nickel matrix.
실시예 7Example 7
니켈 메탄설포네이트 용액은 70%의 MSA 속에 NiCO3150g/ℓ를 용해시킴으로써 제조된다. 탄산니켈을 완전히 용해시킨 후 이 용액을 여과하여 임의의 잔류하는 특정한 물질을 제거한다. 여기에 니켈 클로라이드 15g/ℓ, 붕산 30g/ℓ, 나프탈렌트리설폰산 3g/ℓ를 가한다. 이 용액을 60℃로 가열하여 붕산을 용해시킨다. 실온으로 냉각시키자 마자 70%의 MSA를 사용하여 pH를 3.2로 조절한다.Nickel methanesulfonate solutions are prepared by dissolving 150 g / l NiCO 3 in 70% MSA. After complete dissolution of the nickel carbonate, the solution is filtered to remove any remaining specific material. To this was added 15 g / l nickel chloride, 30 g / l boric acid and 3 g / l naphthalenetrisulfonic acid. This solution is heated to 60 ° C. to dissolve the boric acid. Upon cooling to room temperature the pH is adjusted to 3.2 using 70% MSA.
A. 강 판을 위에서 기술한 바와 같이 예비처리하고 용액 속에서 도금한다. 판은 광택성이고 평활하다. 음극 전류효율은 96%이다.A. The steel plate is pretreated as described above and plated in solution. The plate is glossy and smooth. Cathode current efficiency is 96%.
B. 이 용액에 MoS2몰리브덴 디설파이드 2g/ℓ를 가한다. 이를 10분 동안 혼합한다. 강 판을 위에서 기술한 바와 같이 예비처리하고 도금한다. 음극 효율은 94%이다. SEM 분석은 MoS2입자의 존재를 나타낸다.B. To this solution add 2 g / l MoS 2 molybdenum disulfide. Mix for 10 minutes. The steel plate is pretreated and plated as described above. The cathode efficiency is 94%. SEM analysis shows the presence of MoS 2 particles.
C. 새로운 니켈 용액에 MoS22g/ℓ를 가한다. 이들 입자를 니켈 용액 속에서 10분 동안 혼합한다. 강 판을 위에서 기술한 바와 같이 세정하고 이 용액 속에서 도금한다. SEM 분석은 니켈 피복물중 MoS2의 존재를 나타낸다.C. Add 2 g / l MoS 2 to a fresh nickel solution. These particles are mixed in a nickel solution for 10 minutes. The steel plate is cleaned as described above and plated in this solution. SEM analysis shows the presence of MoS 2 in the nickel coating.
실시예 8Example 8
설팜산의 5% 수용액을 제조하고 pH를 3.0으로 조절한다. 3개의 전극 전기 화학적 셋업을 사용하여 설팜산의 산화를 조사한다. 카운터 전극은 IrO2그리드이다. 기준 전극은 은/염화은이다. 작업 전극은 이리듐 피복된 티탄이다. 이러한 시스템의 전위를 -0.2V로부터 양극 방향으로 스캐닝한다. 대형 산화피크가 +0.3V에서 나타난다.A 5% aqueous solution of sulfamic acid is prepared and the pH is adjusted to 3.0. The oxidation of sulfamic acid is investigated using a three electrode electrochemical setup. The counter electrode is an IrO 2 grid. The reference electrode is silver / silver chloride. The working electrode is iridium coated titanium. The potential of this system is scanned from -0.2V in the direction of the anode. Large oxide peaks appear at + 0.3V.
5%의 MSA 용액을 제조하고 pH를 중탄산나트륨을 사용하여 3.0으로 조절한다. 동일한 3개의 전극 시스템을 이러한 조사에 사용한다. 이러한 MSA 용액 속에서는 +0.3V에서 산화 피크가 나타나지 않는다.Prepare 5% MSA solution and adjust pH to 3.0 using sodium bicarbonate. The same three electrode system is used for this investigation. There is no oxidation peak at + 0.3V in this MSA solution.
따라서, 니켈 메탄설포네이트 전해질중에 불용성 양극을 사용할 수 있고 부산물에 의한 변질도 일어나지 않는다. 설팜산 용액중 불용성 양극을 사용하여 양극에서 생성물의 파괴를 유도할 수 있다.Thus, an insoluble anode can be used in the nickel methanesulfonate electrolyte and no alteration by side products occurs. Insoluble anodes in sulfamic acid solutions can be used to induce destruction of the product at the anode.
비교실시예 1Comparative Example 1
Ni(CH3SO3)2(300g/ℓ) 및 나트륨 사카린(1g/ℓ)을 함유하는 욕을 제조한다. 니켈 할로겐은 사용하지 않는다.A bath containing Ni (CH 3 SO 3 ) 2 (300 g / l) and sodium saccharin (1 g / l) was prepared. Nickel halogen is not used.
욕은 1ℓ 용량의 도금 용기를 사용하여 50℃에서 온화한 공기 교반을 사용하면서 강 플레이트에 니켈 피복물을 전착시키기 위해 사용된다. 양극은 니켈 호일 조각이다. 평균 전류밀도는 약 4A/dm2이다. 도금시 백색 침전물이 도금 용액중에 나타난다. 이는 pH가 떨어지기 때문에 침전되는 사카린산이다.The bath is used to electrodeposit the nickel coating on the steel plate using gentle air agitation at 50 ° C. using a 1 L plating vessel. The anode is a piece of nickel foil. The average current density is about 4 A / dm 2 . During plating white precipitates appear in the plating solution. It is saccharic acid that precipitates because of a drop in pH.
전착을 30분 동안 수행하여 피복물의 두께 17 내지 23㎛를 제공한다. 피복물은 약간 거칠고 반광택성이다. +4200PSI(인장)이다.Electrodeposition is carried out for 30 minutes to give a thickness of 17-23 μm of coating. The coating is slightly rough and semi gloss. +4200 PSI (tensile).
비교실시예 2 내지 5Comparative Examples 2 to 5
Ni(CH3SO3)2를 함유하는 욕으로부터 전기 도금된 니켈의 5개의 피복물을 비교한다. 응력에 대한 H3BO3, NiCl2, pH, CD 및 NTS(1,3,6-나프탈렌 트리설폰산)의 효과를 조사한다. 모든 공정은 60℃에서 조작된다.Five coatings of nickel electroplated from a bath containing Ni (CH 3 SO 3 ) 2 are compared. The effect of H 3 BO 3 , NiCl 2 , pH, CD and NTS (1,3,6-naphthalene trisulfonic acid) on stress is investigated. All processes are operated at 60 ° C.
결과의 요약Summary of results
NTS의 부재하에 모든 전착물에 있어서의 응력은 인장력이다. NTS는 압축 응력을 보장하는데 필수적이다.The stress in all electrodeposits in the absence of NTS is the tensile force. NTS is essential to ensure compressive stress.
명세서를 통해 본 발명의 발명자들은 특정한 화합물에 근거하는 바와 같이 본 발명에 사용되고, 사실상 이들 성분을 함유하거나, 이들 성분이 적어도 이들 물질에 있어서 기본 성분을 포함하는 각종 물질을 참조한다.Throughout the specification, the inventors of the present invention refer to various materials that are used in the present invention as based on a particular compound, and in fact contain these components, or these components include at least the basic components in these materials.
당해 기술분야의 숙련가들에게는 본 발명의 정신 또는 범위를 벗어나지 않고서 본 발명의 조성물 및 방법에 대한 각종 변형 및 개질이 이루어질 수 있음을 알 수 있을 것이다. 이러한 본 발명의 개질 및 변형은 첨부하는 청구의 범위 및 이에 상당하는 것의 범위 내에 존재하는 것을 조건으로 하여 본 발명의 일부로서 포함되는 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made to the compositions and methods of the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Such modifications and variations of the present invention are intended to be included as part of this invention, provided they are within the scope of the appended claims and their equivalents.
본 발명은 니켈 및 니켈 합금을 니켈 알칸 설폰산 및 전착물에 압축 응력을 부여하는 응력 저하용 첨가제를 함유하는 산성 수용액으로부터 전기 도금하는 것이다.The present invention is electroplating nickel and nickel alloys from an acidic aqueous solution containing nickel alkane sulfonic acid and a stress reducing additive that imparts compressive stress to the electrodeposited product.
Claims (22)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US6492398A | 1998-04-23 | 1998-04-23 | |
US9/064,923 | 1998-04-23 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR19990007076A true KR19990007076A (en) | 1999-01-25 |
Family
ID=65908708
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1019980022853A KR19990007076A (en) | 1998-04-23 | 1998-06-18 | Electroplating of Low Stress Nickel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR19990007076A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130018131A (en) * | 2011-08-11 | 2013-02-20 | 다츠다 덴센 가부시키가이샤 | Printed wiring board and method of manufacturing the same |
CN108885979A (en) * | 2016-03-11 | 2018-11-23 | 应用材料公司 | The electroplated aluminum and oxide on the barrier layer as aluminum semiconductor processing equipment are formed |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01129988A (en) * | 1987-11-13 | 1989-05-23 | Nippon Engeruharudo Kk | Tin-nickel alloy plating solution |
JPH0598488A (en) * | 1991-06-05 | 1993-04-20 | Daiwa Kasei Kenkyusho:Kk | Copper-nickel alloy electroplating bath |
JPH0841676A (en) * | 1994-08-01 | 1996-02-13 | Ebara Yuujiraito Kk | Non-cyan noble metal plating bath |
-
1998
- 1998-06-18 KR KR1019980022853A patent/KR19990007076A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01129988A (en) * | 1987-11-13 | 1989-05-23 | Nippon Engeruharudo Kk | Tin-nickel alloy plating solution |
JPH0598488A (en) * | 1991-06-05 | 1993-04-20 | Daiwa Kasei Kenkyusho:Kk | Copper-nickel alloy electroplating bath |
JPH0841676A (en) * | 1994-08-01 | 1996-02-13 | Ebara Yuujiraito Kk | Non-cyan noble metal plating bath |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130018131A (en) * | 2011-08-11 | 2013-02-20 | 다츠다 덴센 가부시키가이샤 | Printed wiring board and method of manufacturing the same |
CN108885979A (en) * | 2016-03-11 | 2018-11-23 | 应用材料公司 | The electroplated aluminum and oxide on the barrier layer as aluminum semiconductor processing equipment are formed |
CN108885979B (en) * | 2016-03-11 | 2024-04-09 | 应用材料公司 | Aluminum electroplating and oxide formation as barrier layers for aluminum semiconductor processing equipment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2525942A (en) | Electrodepositing bath and process | |
US6251249B1 (en) | Precious metal deposition composition and process | |
US6099624A (en) | Nickel-phosphorus alloy coatings | |
KR20010042102A (en) | Ductility agents for nickel-tungsten alloys | |
US3697391A (en) | Electroplating processes and compositions | |
EP0892087A2 (en) | Electroplating of low-stress nickel | |
JPS5932554B2 (en) | Acidic plating solution | |
US4016051A (en) | Additives for bright plating nickel, cobalt and nickel-cobalt alloys | |
JPS6141999B2 (en) | ||
US3075899A (en) | Baths for the production of metal electroplates | |
NO147994B (en) | PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF AN ELECTROLYTIC DEPOSIT AND PLATING SOLUTION FOR EXECUTING THE PROCEDURE | |
KR19990007076A (en) | Electroplating of Low Stress Nickel | |
JP2020524746A (en) | Nickel electroplating bath for depositing a decorative nickel coating on a substrate | |
US3969399A (en) | Electroplating processes and compositions | |
US4430172A (en) | Method of increasing corrosion resistance in galvanically deposited palladium/nickel coatings | |
US4435254A (en) | Bright nickel electroplating | |
PL96074B1 (en) | METHOD OF GALVANIC COATING TIN COATING OF IRON OBJECTS | |
NO147995B (en) | PROCEDURE FOR PREPARING AN ELECTROLYTIC DEPOSIT AND PLATING SOLUTION FOR EXECUTING THE PROCEDURE | |
CA1180677A (en) | Bath and process for high speed nickel electroplating | |
US4411744A (en) | Bath and process for high speed nickel electroplating | |
EP0025694B1 (en) | Bright nickel plating bath and process and composition therefor | |
US2818376A (en) | Nickel plating | |
US2485149A (en) | Bright nickel plating compositions and process | |
US3215610A (en) | Method and bath for electrodepositing bright silver | |
US3401097A (en) | Electrodeposition of nickel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |