KR20230113355A - Ruthenium alloy layers and layer combinations thereof - Google Patents
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Abstract
금속 표면, 특히 비금속 표면 상에 루테늄 합금 층을 침착시키기 위한 수성 전해질, 이의 용도 및 상응하는 전해 공정, 및 상응하게 생성된 층 시퀀스.Aqueous electrolyte for depositing ruthenium alloy layers on metal surfaces, in particular on non-metal surfaces, its use and corresponding electrolytic processes, and correspondingly produced layer sequences.
Description
본 발명은 금속 표면, 특히 비금속(base metal) 표면 상에 루테늄 합금 층을 침착하기 위한 수성 전해질에 관한 것이다. 또한 본 발명은 본 발명의 주제이기도 한 전해 공정에 의해 상응하는 표면 상에 루테늄 합금 층을 생성하기 위한 본 발명에 따른 전해질의 용도에 관한 것이다. 마지막으로, 본 발명은 또한 이러한 방식으로 침착된 루테늄 합금 층을 갖는 층 시퀀스(layer sequence)를 포함한다.The present invention relates to an aqueous electrolyte for depositing ruthenium alloy layers on metal surfaces, particularly base metal surfaces. The invention also relates to the use of the electrolyte according to the invention for producing a ruthenium alloy layer on a corresponding surface by means of an electrolysis process, which is also the subject of the invention. Finally, the present invention also includes a layer sequence having a ruthenium alloy layer deposited in this way.
소비재 및 전문 품목, 보석류 및 장식품은 이들을 부식으로부터 보호하거나 이들의 외관을 향상시키기 위해 산화-안정성 금속 박층으로 마감 처리된다. 이러한 코팅은 기계적으로 안정적이어야 하며 장시간 사용 후에도 변색이나 마모 흔적이 없어야 한다. 이러한 층을 생산하기 위한 입증된 수단으로는 고품질 형태의 다양한 금속 및 합금 층을 얻는데 사용할 수 있는 갈바닉 공정이 있다. 일상 생활에서 잘 알려진 예로는 문 손잡이 또는 손잡이의 갈바닉 청동 및 황동 층, 자동차 부품의 크롬 코팅, 아연 도금 도구 또는 시계 스트랩의 금 코팅이 있다.Consumer and professional items, jewelry and ornaments are finished with thin layers of oxidation-stable metals to protect them from corrosion or to enhance their appearance. These coatings must be mechanically stable and show no signs of discoloration or wear even after prolonged use. Proven means for producing such layers include galvanic processes that can be used to obtain layers of various metals and alloys in high quality form. Well-known examples from everyday life are layers of galvanic bronze and brass on doorknobs or handles, chrome coating on automobile parts, and gold coating on galvanized tools or watch straps.
이와 관련하여, 갈바닉 팔라듐 침착물 및 팔라듐 합금 침착물이 오랫동안 알려져 왔다. 팔라듐은, 이의 밝은 색상, 뛰어난 전기적 특성, 경도, 접촉 저항, 내식성 및 안정성으로 인해, 예를 들어 전기 플러그인 연결, 인쇄 회로 기판, 장식 분야 및 기타 많은 산업 및 상업적 용도의 코팅으로 종종 사용된다. 금 및 백금의 대체재로서, 팔라듐은 응용 분야가 광범위하기 때문에 경제적이고 비용 효율적인 대안을 제공하였다. 니켈이나 코발트와 같은 비금속과 팔라듐의 합금은 순수한 귀금속보다 비용 효율적이므로 이러한 합금은 오랫동안 사용되어 왔으며 계속 사용되고 있다. 이러한 팔라듐 합금의 코팅은 종종 팔라듐 합금 전해질로부터의 갈바닉 침착에 의해 생성된다.In this regard, galvanic palladium deposits and palladium alloy deposits have been known for a long time. Because of its bright color, excellent electrical properties, hardness, contact resistance, corrosion resistance and stability, palladium is often used as a coating for, for example, electrical plug-in connections, printed circuit boards, decorative applications and many other industrial and commercial applications. As a substitute for gold and platinum, palladium has provided an economical and cost-effective alternative because of its wide range of applications. Alloys of palladium with base metals such as nickel or cobalt are more cost-effective than pure precious metals, so these alloys have been and continue to be used for a long time. Coatings of these palladium alloys are often produced by galvanic deposition from a palladium alloy electrolyte.
오늘날, 팔라듐 가격의 급격한 상승으로 인해 팔라듐을 사용하지 않고 동일한 특성을 유지할 수 있는 더 저렴한 대안을 찾고 있다. 이와 관련하여, 당업자의 관심은 무엇보다도 실질적으로 더 저렴한 루테늄의 사용을 향하고 있다.Today, due to the rapid rise in the price of palladium, there is a search for cheaper alternatives that do not use palladium and retain the same properties. In this regard, the interest of the person skilled in the art is directed, among other things, to the use of substantially cheaper ruthenium.
종래 기술에 기재된 루테늄 욕(bath) 및 공정은 종종 흑색 루테늄 및 루테늄 합금 층의 침착을 언급하며 흑화 첨가제(blackening additive)로서 티오 화합물과 같은 독성학적 우려 화합물을 함유할 수 있다(예를 들어 DE 102011105207 B4 및 여기에 인용된 간행물). 종종, 이들의 산성 특성으로 인해, 이러한 욕은 상대적으로 귀금속 특성을 갖는 금속에만 침착을 허용한다(예를 들어 DE 1959907 A1).The ruthenium baths and processes described in the prior art often refer to the deposition of black ruthenium and ruthenium alloy layers and may contain compounds of toxicological concern such as thio compounds as blackening additives (eg DE 102011105207 B4 and publications cited therein). Often, due to their acidic nature, these baths allow deposition only on metals with relatively noble metal properties (eg DE 1959907 A1).
US 4082625에 따라, 기본 범위에서 밝은 루테늄 침착물도 얻을 수 있다. 9 내지 10의 pH 범위에서 작동하는 루테늄의 침착을 위한 공정이 개시되어 있다. 루테늄은 착화 음이온(complexing anion)(EDTA, NTA, CDTA)에 의해 상기 pH 범위에서 용액에 유지된다. 안정적이고 밝은 루테늄 침전물이 얻어진다.According to US 4082625, bright ruthenium deposits in the basic range are also obtainable. A process for the deposition of ruthenium operating in the pH range of 9 to 10 is disclosed. Ruthenium is maintained in solution in this pH range by complexing anions (EDTA, NTA, CDTA). A stable and bright ruthenium precipitate is obtained.
루테늄의 니트리도클로로 착물은 루테늄의 전착을 위한 수성 비산성 수조에서 사용될 수 있다. 이러한 방법은 US 4297178에 개시되어 있다. 또한 옥살산 또는 옥살레이트 음이온이 함유되어 있다. 상기 방법에 따라, 순수한 루테늄 침착물만이 생성되지만, 이러한 침착물은 단점을 일으키지 않고는 이러한 형태의 팔라듐 및 팔라듐 합금 침착물을 대체할 수 없다.Nitridochloro complexes of ruthenium can be used in aqueous non-acidic baths for the electrodeposition of ruthenium. This method is disclosed in US 4297178. It also contains oxalic acid or oxalate anions. According to the method, only pure ruthenium deposits are produced, but these deposits cannot replace palladium and palladium alloy deposits of this type without causing disadvantages.
예를 들어, US 3692641 또는 GB 2101633에 루테늄 침착물이 언급되어 있다. 전자에서는, 특히 기타 귀금속을 갖는 루테늄의 침착물이 촉진된다. 후자에서는, 산성 환경에서 루테늄 합금 침착물이 언급된다.Ruthenium deposits are mentioned, for example, in US 3692641 or GB 2101633. In the former, deposits of ruthenium, especially with other noble metals, are promoted. In the latter, ruthenium alloy deposits in acidic environments are referred to.
WO 18142430 A1에는 특히 Ni, Co, Cu, Sn 등과 같은 금속을 사용하여 다양한 색상의 루테늄 또는 루테늄 합금 침착물의 생성이 개시되어 있다. 비금속 하부표면에 침착이 가능한 것으로 언급되어 있다. 그러나, 여기서는 강산성 전해질만 제시되며, 이는 이러한 하부표면 상에서의 성공적인 직접 침착이 확실히 불가능한 이유이다.WO 18142430 A1 discloses the production of ruthenium or ruthenium alloy deposits of various colors, in particular using metals such as Ni, Co, Cu, Sn and the like. It is stated that deposition on non-metallic subsurfaces is possible. However, only strong acid electrolytes are presented here, which is why successful direct deposition on such subsurfaces is certainly not possible.
전해 침착(electrolytic deposition) 방식에서 팔라듐-함유 층을 성공적으로 방지하는 수단이 여전히 모색되고 있다. 이를 위해, 대체 층은 팔라듐-함유 층과 가능한 한 유사한 특성을 가져야 한다. 이는 특히 외관, 내식성, 내마모성 및 균열(crack) 형성 특성과 관련하여 적용되어야 한다. 이러한 목적으로 자주 사용되는 Pd-스트라이크(strike) 침착물을 대체하기 위해 비금속 표면 상에 적절한 층을 침착하는 것이 추가로 가능해야 한다. 또한, 팔라듐을 대체하는 것은 물론 비용 절감으로 귀결되어야 한다.Means to successfully prevent palladium-containing layers in electrolytic deposition are still being sought. To this end, the replacement layer should have properties as similar as possible to the palladium-containing layer. This should apply in particular with respect to appearance, corrosion resistance, wear resistance and crack formation properties. It should additionally be possible to deposit suitable layers on non-metallic surfaces to replace the Pd-strike deposits often used for this purpose. Also, replacing palladium should of course result in cost savings.
당업자에게 명백한 이러한 목적 및 추가 목적은 본원 청구항 1에 따른 전해질의 개시에 의해 달성된다. 청구항 2 내지 7은 본 발명에 따른 전해질의 바람직한 구성에 관한 것이다. 청구항 8, 12 및 15는 각각 상응하는 종속 청구항과 함께 전해질의 용도, 전해질로부터의 전해 침착을 위한 방법, 및 이로부터 얻을 수 있는 층 시퀀스에 관한 것이다.These and further objects, obvious to a person skilled in the art, are achieved by the disclosure of an electrolyte according to claim 1 herein. Claims 2 to 7 relate to preferred configurations of the electrolyte according to the present invention. Claims 8, 12 and 15, together with corresponding dependent claims, respectively relate to the use of electrolytes, methods for electrolytic deposition from electrolytes and layer sequences obtainable therefrom.
금속 표면, 특히 비금속 표면 상에 루테늄 합금을 침착하기 위한 수성 전해질로서,As an aqueous electrolyte for depositing ruthenium alloys on metal surfaces, in particular non-metal surfaces,
a) 금속으로서의 루테늄을 기준으로 0.5 내지 20g/L의 농도인, 화학식 [Ru2N(H2O)2X8]3-(여기서, X는 하나 이상의 단일 또는 다중 음전하 카운터이온, 예를 들어, 할라이드 이온, 하이드록사이드 이온 또는 다른 음이온성 리간드(예를 들어 설페이트, 포스페이트, 옥살레이트, 시트레이트)이다)의 바이사이클릭 음이온성 루테늄 니트리도 착물 화합물로서의 루테늄;a) Formula [Ru 2 N(H 2 O) 2 X 8 ] 3- , at a concentration of 0.5 to 20 g/L, based on ruthenium as metal, where X is one or more single or multiple negatively charged counterions, e.g. , ruthenium as a bicyclic anionic ruthenium nitrido complex compound of a halide ion, hydroxide ion or other anionic ligand (eg sulfate, phosphate, oxalate, citrate);
b) 상기 금속을 기준으로 각각 농도 0.5 내지 10g/L인, Cu, W, Fe, Co, Ni, In, Zn, Sn, Pd, Pt로 이루어진 군으로부터 선택되며 이온 형태로 용해되어 있는 하나 이상의 합금 금속;b) at least one alloy selected from the group consisting of Cu, W, Fe, Co, Ni, In, Zn, Sn, Pd, Pt, dissolved in ionic form, each having a concentration of 0.5 to 10 g/L, based on said metal; metal;
c) 0.05 내지 2mol/L의 농도인, 디-, 트리-, 또는 테트라카복실산의 하나 이상의 음이온;c) at least one anion of a di-, tri-, or tetracarboxylic acid at a concentration of 0.05 to 2 mol/L;
d) 0.1 내지 500mg/L의 농도인, 하나 이상의 음이온성 계면활성제d) at least one anionic surfactant, at a concentration of 0.1 to 500 mg/L
를 포함하며 pH가 5 내지 10인 수성 전해질을 사용함으로써, 상기 제시된 목적에 대한 해결책이 놀랍게도 달성된다. 본원에 제시된 전해질은 팔라듐 침착물과 색이 유사하고 내식성이 높고 균열 경향성이 낮고 경도가 높아 내마모성이 높은 루테늄 합금 층을 침착시키는 데 사용할 수 있다.By using an aqueous electrolyte comprising <RTI ID=0.0>a pH</RTI> The electrolytes presented herein can be used to deposit layers of ruthenium alloys that are similar in color to palladium deposits, have high corrosion resistance, low cracking propensity, and high hardness and high wear resistance.
루테늄은 바람직하게는 화학식 [Ru2N(H2O)2X8]3-(여기서, X는 할라이드 이온이다)의 바이사이클릭 음이온성 니트리도할로게노 착물 화합물로서 당업자에게 알려져 있는 수가용성 화합물 형태로 사용된다. 이와 관련하여 클로로착물 [Ru2N(H2O)2Cl8]3-이 특히 바람직하다. 본 발명에 따른 전해질에서 착물 화합물의 양은 바람직하게는 상기 화합물이 완전히 용해된 후 루테늄 금속으로 계산된 루테늄 농도가 전해질 1리터당 1 내지 20g이 되도록 선택될 수 있다. 완성된 전해질은 특히 바람직하게는 전해질 1리터당 1 내지 10g의 루테늄, 매우 특히 바람직하게는 전해질 1리터당 3 내지 7g의 루테늄을 함유한다.Ruthenium is preferably a water-soluble, known to those skilled in the art as bicyclic anionic nitridohalogeno complex compounds of the formula [Ru 2 N(H 2 O) 2 X 8 ] 3- , where X is a halide ion. used in compound form. In this connection, the chlorocomplex [Ru 2 N(H 2 O) 2 Cl 8 ] 3- is particularly preferred. The amount of the complex compound in the electrolyte according to the present invention may preferably be selected such that the ruthenium concentration calculated as ruthenium metal after the compound is completely dissolved is 1 to 20 g per liter of electrolyte. The finished electrolyte particularly preferably contains from 1 to 10 g of ruthenium per liter of electrolyte, very particularly preferably from 3 to 7 g of ruthenium per liter of electrolyte.
전해질은 하나 이상의 카복실산 기를 갖는 특정 유기 화합물을 함유한다. 특히 이는 디-, 트리- 또는 테트라카복실산이다. 이는 당업자에게 잘 알려져 있으며 예를 들어 문헌(Beyer-Walter, Lehrbuch der Organischen Chemie, 22nd Edition, S. Hirzel-Verlag, pp. 324 et seqq.)에서 찾을 수 있다. 이와 관련하여, 옥살산, 시트르산, 타르타르산, 석신산, 말레산, 글루타르산, 아디프산, 말론산, 말산으로 이루어진 군으로부터 선택된 산이 특히 바람직하다. 이와 관련하여, 옥살산이 특히 바람직하다. 산은 설정된 pH 값에서 전해질 내에 자연 발생적으로 음이온 형태로 존재한다. 본원에 언급된 카복실산은 0.05 내지 2mol/L, 바람직하게는 0.1 내지 1mol/L, 매우 특히 바람직하게는 0.2mol/L와 0.5mol/L 사이의 농도로 전해질에 첨가된다. 이는 특히 전해질에서 전도성 염으로도 작용하는 것으로도 추정되는 옥살산의 사용에 적용된다.Electrolytes contain certain organic compounds with one or more carboxylic acid groups. In particular it is a di-, tri- or tetracarboxylic acid. This is well known to the person skilled in the art and can be found, for example, in Beyer-Walter, Lehrbuch der Organischen Chemie, 22nd Edition, S. Hirzel-Verlag, pp. 324 et seqq. In this regard, acids selected from the group consisting of oxalic acid, citric acid, tartaric acid, succinic acid, maleic acid, glutaric acid, adipic acid, malonic acid and malic acid are particularly preferred. In this regard, oxalic acid is particularly preferred. Acids naturally exist in anionic form in the electrolyte at a set pH value. The carboxylic acids mentioned herein are added to the electrolyte in concentrations between 0.05 and 2 mol/L, preferably between 0.1 and 1 mol/L, and very particularly preferably between 0.2 mol/L and 0.5 mol/L. This applies in particular to the use of oxalic acid, which is presumed to also act as a conductive salt in the electrolyte.
본 발명에 따른 전해질에서, 음이온성 계면활성제가 습윤제로 사용된다. 이는, 예를 들어, 지방 알코올 설페이트, 알킬 설페이트, 알킬 설포네이트, 아릴 설포네이트, 알킬아릴 설포네이트, 헤테로아릴 설페이트 및 이의 염, 특히 이의 알콕시화 유도체로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이다(Kanani, N: Galvanotechnik; Hanser Verlag, Munich Vienna, 2000; pp. 84 et seqq.). 에톡시화 나트륨 지방 알코올(C12-C14) 에테르 설페이트 또는 나트륨 지방 알코올 설페이트(C12-C14)가 특히 바람직하다.In the electrolyte according to the present invention, anionic surfactants are used as wetting agents. These are, for example, selected from the group consisting of fatty alcohol sulfates, alkyl sulfates, alkyl sulfonates, aryl sulfonates, alkylaryl sulfonates, heteroaryl sulfates and salts thereof, especially alkoxylated derivatives thereof (Kanani, N: Galvanotechnik; Hanser Verlag, Munich Vienna, 2000; pp. 84 et seqq.). Ethoxylated sodium fatty alcohol (C12-C14) ether sulfate or sodium fatty alcohol sulfate (C12-C14) is particularly preferred.
전해질의 pH 값은 바람직하게는 약산성 내지 약알칼리성 범위이다. 본 발명에 따라, pH 값은 5와 10 사이의 범위로 설정된다. 보다 바람직하게는, 사용시 전해질의 pH 값은 6 내지 9 사이, 특히 바람직하게는 7 내지 8 사이이다. 가장 바람직하게는, 약 7.5의 pH 값이 설정된다. 완충 물질을 추가함으로써, 전기분해 동안 pH 값이 일정하게 유지된다. 이는 당업자에게 잘 알려져 있다(Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press, 66th Edition, D-144 et seqq.). 바람직한 완충 시스템은 붕산염, 인산염 및 탄산염 완충제이다. 완충 시스템의 제조를 위한 화합물은 붕산, 인산이수소칼륨, 인산수소이칼륨, 탄산수소칼륨 또는 탄산이칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 완충 시스템은 0.08 내지 1.15mol/L, 바람직하게는 0.15 내지 0.65mol/L, 매우 특히 바람직하게는 0.2 내지 0.4mol/L(음이온 기준)의 농도로 사용된다.The pH value of the electrolyte is preferably in the slightly acidic to slightly alkaline range. According to the present invention, the pH value is set in the range between 5 and 10. More preferably, the pH value of the electrolyte when used is between 6 and 9, particularly preferably between 7 and 8. Most preferably, a pH value of about 7.5 is set. By adding a buffer substance, the pH value is kept constant during electrolysis. This is well known to those skilled in the art (Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press, 66th Edition, D-144 et seqq.). Preferred buffer systems are borate, phosphate and carbonate buffers. The compound for preparation of the buffer system may be selected from the group consisting of boric acid, potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, potassium hydrogen carbonate or dipotassium carbonate. The buffer system is used at a concentration of 0.08 to 1.15 mol/L, preferably 0.15 to 0.65 mol/L and very particularly preferably 0.2 to 0.4 mol/L (anion basis).
물론, 침착에 유리한 추가 물질이 본원에 논의된 전해질에 첨가될 수 있다. 이는 당업자에게 잘 알려져 있다. 전도성 염 및 증백제(brightener) 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 것이 바람직하다(Praktische Galvanotechnik, 5th Edition, Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau, Germany, pp. 39 et seqq.). 알칼리 황산염, 황산암모늄, 염화암모늄, 옥살산암모늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 전도성 염이 바람직하다.Of course, additional materials advantageous to deposition may be added to the electrolytes discussed herein. This is well known to those skilled in the art. It is preferably selected from the group consisting of conductive salts and brighteners (Praktische Galvanotechnik, 5th Edition, Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau, Germany, pp. 39 et seqq.). A conductive salt selected from the group consisting of alkali sulfate, ammonium sulfate, ammonium chloride and ammonium oxalate is preferred.
루테늄 이외에도, 다른 용해된 금속도 전해질에 존재한다. 이는 루테늄 합금 층으로서 루테늄과 함께 전해 침착된다. Cu, W, Fe, Co, Ni, In, Zn, Sn, Pd, Pt로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 적합하다. 이는 일반적으로 염, 특히 황산염으로서 전해질에 용해된다. 이와 관련하여, 합금 금속이 Ni, Sn, Zn, Co, Pd의 군으로부터 선택되는 것이 특히 바람직하다. Ni이 가장 바람직하게 사용된다. 합금 금속은 각 경우에 0.1 내지 10g/L의 농도로 전해질에 존재한다. 합금 금속의 농도는 바람직하게는 1 내지 6g/L, 매우 특히 바람직하게는 2 내지 5g/L이다. 특히 내식성 및 루테늄 층의 균열 경향성을 개선하는 데 도움이 되는 것으로 밝혀졌다. 특히 Ni는 이와 관련하여 좋은 결과를 보여주었다.Besides ruthenium, other dissolved metals are also present in the electrolyte. It is electrolytically deposited with ruthenium as a ruthenium alloy layer. It is suitably selected from the group consisting of Cu, W, Fe, Co, Ni, In, Zn, Sn, Pd and Pt. It is usually dissolved in the electrolyte as a salt, especially as a sulfate. In this regard, it is particularly preferred that the alloying metal is selected from the group of Ni, Sn, Zn, Co, Pd. Ni is most preferably used. The alloying metal is present in the electrolyte in concentrations of 0.1 to 10 g/L in each case. The concentration of the alloying metal is preferably 1 to 6 g/L, very particularly preferably 2 to 5 g/L. In particular, it has been found to help improve the corrosion resistance and cracking tendency of the ruthenium layer. In particular, Ni showed good results in this regard.
본 발명의 전해질은 황-함유 화합물, 예를 들어 상기 명시된 습윤제 또는 계면활성제를 함유할 수 있다. 그러나, 전해질이 황이 +4 이상의 산화 상태로 존재하는 황-함유 화합물을 함유하지 않는 경우가 유리하다. 특히, 황 화합물에 기초한 흑화 첨가제는 본 발명에 따른 전해질에 존재하지 않는다.The electrolyte of the present invention may contain sulfur-containing compounds, such as wetting agents or surfactants specified above. However, it is advantageous if the electrolyte does not contain sulfur-containing compounds in which sulfur exists in an oxidation state of +4 or greater. In particular, blackening additives based on sulfur compounds are not present in the electrolyte according to the invention.
본 발명의 전해질은 흑색 또는 어두운 무연탄색 침착물을 생성하지 않으며 회색빛의 금속성 침착물을 생성한다. 따라서 이는 외관 측면에서도 대체되어야 하는 Pd 및 Pd 합금 침착물과 유사하다. 침착된 합금 금속 층은 유리하게는 65 이상의 L* 값을 갖는다. Cielab 색계(EN ISO 11664-4 - 출원일 기준 최신 버전)에 따라 a* 값은 바람직하게는 -3 내지 +3이고 b* 값은 -7 내지 +7이다.The electrolytes of the present invention do not produce black or dark anthracite deposits and produce grayish metallic deposits. It is therefore similar in appearance to Pd and Pd alloy deposits that must be replaced. The deposited alloy metal layer advantageously has an L* value of 65 or greater. According to the Cielab color system (EN ISO 11664-4 - the latest version as of the filing date), the a* value is preferably -3 to +3 and the b* value is -7 to +7.
또한, 본 발명은, 루테늄 금속, 및 Cu, W, Fe, Co, Ni, In, Zn, Sn, Pd, Pt로 이루어진 군으로부터 선택되며 이온 형태로 용해되어 있는 합금 금속 중 하나 이상을 포함하고 합금 금속 층은 상응하는 팔라듐-함유 층과 유사한 내식성을 갖는 전술된 전해질의, 금속 표면, 특히 비금속 표면 상에 전해 침착된 합금 금속 층을 갖는 제품을 제조하기 위한 용도에 관한 것이다. 열거된 금속을 추가하면 순수 루테늄 침착물에 비해 전해 침착 동안 균열 경향성이 상당히 감소한다. 균열 경향성은 바람직하게는 20× 배율의 광학 현미경하에 육안 검사에 의해 판정된다. 루테늄 합금 층이 침착될 수 있는 귀금속 하위층(sublayer)이 당업자에게 공지되어 있다. 본 발명에 따라, 비금속 표면은, 산성 또는 보다 염기성인 환경에서 불안정하고 용해되는 경향이 있는 것이다. 루테늄 합금 층을 위한 바람직한 비금속 층은 구리, 구리 합금, 니켈, 또는 니켈 합금의 군으로부터 선택된 것들이다.In addition, the present invention includes at least one of ruthenium metal and an alloy metal selected from the group consisting of Cu, W, Fe, Co, Ni, In, Zn, Sn, Pd, and Pt dissolved in ionic form, and an alloy The metal layer relates to the use of the aforementioned electrolyte having corrosion resistance similar to that of the corresponding palladium-containing layer, for producing articles having an alloy metal layer electrolytically deposited on a metal surface, in particular a non-metal surface. The addition of the listed metals significantly reduces the cracking tendency during electrolytic deposition compared to pure ruthenium deposits. Cracking tendency is preferably determined by visual inspection under an optical microscope at 20× magnification. Precious metal sublayers onto which a ruthenium alloy layer can be deposited are known to those skilled in the art. According to the present invention, non-metallic surfaces are unstable and tend to dissolve in acidic or more basic environments. Preferred non-metallic layers for the ruthenium alloy layer are those selected from the group of copper, copper alloys, nickel, or nickel alloys.
본 발명에 따른 전해질을 사용하여 얻을 수 있는 루테늄 합금 층은 당업자에 의해 특정되는 두께를 가질 수 있다. 합금 금속 층의 두께는 바람직하게는 0.05 내지 5㎛, 보다 바람직하게는 0.05 내지 2㎛, 매우 바람직하게는 0.05 내지 1㎛이다. 추가로 바람직하게는, 합금 금속 층은, 예를 들어 Pd 층 또는 Pd-Ni 층의 경우와 마찬가지로 전해 침착될 추가의 금속 층을 위한 하위층으로서 사용된다. 루테늄 합금 층 상에 침착된 금속 층은, 예를 들어, Ag, Au, Pt, Rh 또는 이의 합금과 같은 귀금속으로 이루어질 수 있으며, 일반적으로 0.03 내지 10㎛, 바람직하게는 0.05 내지 3㎛, 매우 바람직하게는 0.1 내지 1㎛의 두께를 갖는다.The ruthenium alloy layer obtainable using the electrolyte according to the present invention may have a thickness specified by a person skilled in the art. The thickness of the alloy metal layer is preferably 0.05 to 5 μm, more preferably 0.05 to 2 μm and very preferably 0.05 to 1 μm. With further preference, the alloy metal layer is used as a sublayer for a further metal layer to be electrolytically deposited, as is the case for example with a Pd layer or a Pd-Ni layer. The metal layer deposited on the ruthenium alloy layer may consist of a noble metal, for example Ag, Au, Pt, Rh or an alloy thereof, generally 0.03 to 10 μm, preferably 0.05 to 3 μm, very preferred. It has a thickness of 0.1 to 1 μm.
(루테늄 합금 층 자체 및 층 시퀀스를 위한) 본원에 논의된 금속 침착물은 매우 높은 내마모성을 가지며, 이는 특히 보석 분야 및 전문 분야에서 (예를 들어 접촉 물질로서) 유리한 것으로 밝혀졌다. 소위 보쉬-바인만(Bosch-Weinmann) 시험(Bosch-Weinmann, A. M. Erichsen GmbH, Publication 317/D-V/63, 또는 Weinmann K., Farbe und Lack 65 (1959), pp. 647-651)에서, 본 발명에 따른 전해질을 갖는 루테늄 합금의 금속 침착물은 1000 스트로크(stroke)당 0.25㎛ 미만의 값을 달성한다. 추가로 유리하게는, 심지어 1000 스트로크당 0.1㎛ 미만, 매우 유리하게는 1000 스트로크당 0.08㎛ 미만이 실현 가능한 범위 내에 있다. 이러한 내마모성 금속 침착물의 경우, 루테늄 합금 층의 조성은 루테늄 대 다른 금속(들)의 중량 비를 기준으로 매우 바람직하게는 95:5 내지 80:20, 가장 바람직하게는 90:10 내지 80:20이다.The metal deposits discussed herein (both for the ruthenium alloy layers themselves and for the layer sequences) have very high wear resistance, which has been found to be particularly advantageous (eg as a contact material) in the jewelry and professional applications. In the so-called Bosch-Weinmann test (Bosch-Weinmann, A. M. Erichsen GmbH, Publication 317/D-V/63, or Weinmann K., Farbe und Lack 65 (1959), pp. 647-651), the present invention Metallic deposits of ruthenium alloys with electrolytes according to achieve values of less than 0.25 μm per 1000 strokes. Further advantageously, even less than 0.1 μm per 1000 strokes and very advantageously less than 0.08 μm per 1000 strokes are within the feasible range. For such wear-resistant metal deposits, the composition of the ruthenium alloy layer is very preferably from 95:5 to 80:20, most preferably from 90:10 to 80:20, based on the weight ratio of ruthenium to other metal(s). .
또한 본 발명은 금속 표면, 특히 비금속 표면 상에 합금 금속 층을 침착하는 방법으로서,The present invention also provides a method for depositing an alloy metal layer on a metal surface, in particular a non-metal surface, comprising:
a) 금속 표면을 전술된 수성 전해질과 캐소드로서 접촉시키는 단계;a) contacting the metal surface cathodically with the aqueous electrolyte described above;
b) 애노드를 전해질과 접촉시키는 단계; 및b) contacting the anode with an electrolyte; and
c) 캐소드와 애노드 사이에 충분한 전류 흐름을 설정시키는 단계c) establishing sufficient current flow between the cathode and anode;
를 포함하는, 방법에 관한 것이다.Including, it relates to a method.
전해질 및 이의 용도에 대해 바람직한 것으로 기술된 양태는 또한 본원에 언급된 공정에 준용하여 적용됨을 주목해야 한다. 침착 공정 동안 캐소드와 애노드 사이의 전해질에 형성되는 전류 밀도는 침착의 효율 및 품질에 따라 당업자에 의해 선택될 수 있다. 코팅 시스템의 용도 및 유형에 따라, 전해질내 전류 밀도는 유리하게는 0.1 내지 50A/d㎡로 설정된다. 필요한 경우, 코팅 셀의 설계, 유속, 애노드 또는 캐소드 관계 등과 같은 시스템 매개변수를 조정하여 전류 밀도를 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 0.2 내지 25A/d㎡의 전류 밀도가 통상 유리하며, 0.25 내지 15A/d㎡가 바람직하고, 0.25 내지 10A/d㎡가 매우 특히 바람직하다. 가장 바람직하게는, 전류 밀도는 0.25 내지 5A/d㎡이다. 선택한 전류 밀도 값은 코팅 공정 유형에 따라 판정된다. 드럼(drum) 코팅 공정에서, 본원에서 바람직한 전류 밀도는 0.25A/d㎡와 5A/d㎡ 사이이다. 랙(rack) 코팅 공정에서, 0.5 내지 10A/d㎡의 전류 밀도가 더 우수한 결과를 초래한다.It should be noted that the embodiments described as preferred for the electrolyte and its use also apply mutatis mutandis to the processes mentioned herein. The current density formed in the electrolyte between the cathode and anode during the deposition process can be selected by one skilled in the art depending on the efficiency and quality of the deposition. Depending on the use and type of coating system, the current density in the electrolyte is advantageously set between 0.1 and 50 A/dm 2 . If necessary, the current density can be increased or decreased by adjusting system parameters such as design of the coating cell, flow rate, anode or cathode relationship, etc. A current density of 0.2 to 25 A/dm 2 is usually advantageous, 0.25 to 15 A/dm 2 is preferred, and 0.25 to 10 A/dm 2 is very particularly preferred. Most preferably, the current density is 0.25 to 5 A/dm 2 . The selected current density value is determined by the type of coating process. In a drum coating process, the preferred current density herein is between 0.25 A/dm 2 and 5 A/dm 2 . In a rack coating process, a current density of 0.5 to 10 A/dm 2 gives better results.
일반적으로, 0.1 내지 0.3㎛ 범위의 박층 두께가 랙 작업에서 생성된다. 본원에서는 0.25 내지 5A/d㎡ 범위의 낮은 전류 밀도가 유리하게 사용된다. 낮은 전류 밀도의 추가 적용은 예를 들어 접촉 핀의 코팅에서 드럼 또는 진동 기술에 사용된다. 여기서, 대략 0.25 내지 0.5㎛ 두께의 층이 0.25 내지 0.75A/d㎡의 전류 밀도 범위에 적용된다. 0.1 내지 1.0㎛ 범위의 층 두께는, 통상적으로, 주로 0.25 내지 5A/d㎡ 범위의 전류 밀도를 갖는 장식 분야를 위해 랙 작업에서 침착된다.Typically, thin layer thicknesses in the range of 0.1 to 0.3 μm are produced in rack operation. Low current densities in the range of 0.25 to 5 A/dm 2 are advantageously used herein. A further application of low current densities is for example drum or vibratory technology in the coating of contact pins. Here, a layer of approximately 0.25 to 0.5 μm thickness is applied in the current density range of 0.25 to 0.75 A/dm 2 . Layer thicknesses in the range of 0.1 to 1.0 μm are usually deposited in rack operations, mainly for decorative applications with current densities in the range of 0.25 to 5 A/dm 2 .
직류 대신 펄스형 직류를 인가할 수도 있다. 따라서 전류 흐름이 일정 기간 동안 중단된다(펄스 도금). 역펄스 도금에서는, 전극의 극성이 전환되어, 코팅이 애노드로 부분적으로 분리된다. 상기 애노드 분리를 캐소드 펄스와 지속적으로 교대로 함으로써, 층의 축적이 제어된다. 예를 들어 중간 전류 밀도에서 1s 전류 흐름(ton) 및 0.5s 펄스 일시 중지(toff)와 같은 간단한 펄스 조건을 적용하면 보다 균일한 코팅이 생성된다(Pulse-Plating, J.-C. Puippe, F. Leaman, Eugen G. Leuzeverlag, Bad Saulgau, 1990).Instead of direct current, pulsed direct current may be applied. Thus, current flow is stopped for a period of time (pulse plating). In reverse pulse plating, the polarity of the electrode is reversed so that the coating is partially separated into the anode. By continuously alternating the anode separation with the cathode pulses, layer build-up is controlled. For example, applying simple pulse conditions such as 1 s current flow (t on ) and 0.5 s pulse pause (t off ) at moderate current densities produces more uniform coatings (Pulse-Plating, J.-C. Puippe , F. Leaman, Eugen G. Leuzeverlag, Bad Saulgau, 1990).
본 발명에 따른 전해질을 사용하면, 바람직하게는 불용성 애노드가 사용될 수 있다. 불용성 애노드로 바람직한 것으로는, 백금화 티타늄, 흑연, 혼합 금속 산화물, 유리 탄소 애노드, 및 특수 탄소 재료("다이아몬드형 탄소," DLC), 또는 이들 애노드의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료로 제조된 애노드가 있다. 백금화된 티타늄 또는 혼합 금속 산화물로 코팅된 티타늄의 불용성 애노드가 유리하며, 혼합 금속 산화물은 바람직하게는 산화이리듐, 산화루테늄, 산화탄탈륨 및 이들의 혼합물로부터 선택된다. 이리듐-루테늄 혼합 산화물, 이리듐-루테늄-티타늄 혼합 산화물, 또는 이리듐-탄탈륨 혼합 산화물로 구성된 이리듐-전이 금속 혼합 산화물 애노드가 또한 본 발명의 실행에 유리하게 사용된다. 더 많은 정보는 문헌(Cobley, A.J et al., The use of insoluble anodes in acid sulphate copper electrodeposition solutions, Trans IMF, 2001,79(3), pp. 113 and 114)에서 찾을 수 있다.With the electrolyte according to the present invention, an insoluble anode can preferably be used. Preferred insoluble anodes are anodes made of a material selected from the group consisting of titanium platinide, graphite, mixed metal oxides, glassy carbon anodes, and special carbon materials ("diamond-like carbon," DLC), or combinations of these anodes. there is An insoluble anode of platinum coated titanium or titanium coated with a mixed metal oxide is advantageous, the mixed metal oxide being preferably selected from iridium oxide, ruthenium oxide, tantalum oxide and mixtures thereof. Iridium-transition metal mixed oxide anodes composed of iridium-ruthenium mixed oxide, iridium-ruthenium-titanium mixed oxide, or iridium-tantalum mixed oxide are also advantageously used in the practice of the present invention. More information can be found in Cobley, A.J et al., The use of insoluble anodes in acid sulphate copper electrodeposition solutions, Trans IMF, 2001,79(3), pp. 113 and 114.
본 발명에 따라 금속 물체, 특히 비금속 물체 상에 루테늄 합금 층을 침착하는 것은 예로서 다음과 같이 상기 사항을 고려하여 수행될 수 있다:The deposition of a ruthenium alloy layer on a metallic object, in particular a non-metallic object, according to the present invention can be carried out taking into account the above, for example as follows:
갈바닉 적용하기 위해, 코팅될 보석류, 장식품, 소비재 또는 전문품(집합적으로 기판(substrate)이라고 함)을 본 발명에 따른 전해질에 침지시킨다. 이는 캐소드를 형성한다. 예를 들어, 백금화 티타늄으로 제조된 애노드(제품 정보 - 유미코아 갈바노테히닉 게엠베하(Umicore Galvanotechnik GmbH)로부터의 PLATINODE®) 또한 전해질에 침지된다. 이어서 애노드와 캐소드 사이에 적절한 전류 흐름이 보장된다. 1제곱 데시미터당 10암페어[A/d㎡]의 최대 전류 밀도는 접착력이 높고 균일한 층을 얻는 데 유리한 것으로 입증되었다.For galvanic application, the jewellery, ornament, consumer product or specialty item to be coated (collectively referred to as the substrate) is immersed in the electrolyte according to the present invention. This forms the cathode. For example, an anode made of platinum platinide (product information - PLATINODE ® from Umicore Galvanotechnik GmbH) is also immersed in the electrolyte. Proper current flow is then ensured between the anode and cathode. A maximum current density of 10 amperes per square decimeter [A/dm 2 ] has proven advantageous for obtaining a highly adhesive and uniform layer.
침착 동안 전해질의 온도는 당업자에 의해 적절하게 설정될 수 있다. 유리하게는, 설정될 온도 범위는 20 내지 80℃이다. 바람직하게는 50 내지 75℃, 특히 바람직하게는 60 내지 70℃의 온도로 설정된다. 고려 중인 전해질이 침착 중에 교반되는 경우에 유리할 수 있다.The temperature of the electrolyte during deposition can be appropriately set by a person skilled in the art. Advantageously, the temperature range to be set is between 20 and 80°C. It is preferably set to a temperature of 50 to 75°C, particularly preferably 60 to 70°C. It may be advantageous if the electrolyte under consideration is agitated during deposition.
본원에서 유리하게 사용되는 적합한 기판 재료는 순수 구리, 황동 또는 청동과 같은 구리 기본 재료; 예를 들어 철 또는 스테인리스 스틸과 같은 철 재료; 니켈, 금 및 은이다. 기판 재료는 갈바닉 코팅되거나 다른 코팅 기술을 사용하여 코팅된 다층 시스템일 수도 있다. 예를 들어, 이는 니켈-도금되거나 구리-도금된 후 임의로 금-도금되거나 예비-은(pre-silver)으로 코팅된, 인쇄 회로 기판 기본 재료 또는 철 재료에 적용된다. 추가 기판 재료는, 예를 들어, 은 전도성 래커(소위 전기주조(electroforming))로 미리 코팅된 왁스 코어이다.Suitable substrate materials advantageously used herein include copper base materials such as pure copper, brass or bronze; ferrous materials such as, for example, iron or stainless steel; nickel, gold and silver. The substrate material may be a multilayer system that is galvanically coated or coated using other coating techniques. For example, it applies to printed circuit board base materials or ferrous materials that have been nickel-plated or copper-plated and then optionally gold-plated or pre-silver coated. A further substrate material is, for example, a wax core previously coated with a silver conductive lacquer (so-called electroforming).
본 발명의 추가의 주제는, 금속 표면, 특히 비금속 표면에, 전해 침착되고 본 발명에 따른 방법에 의해 생성되며 전술된 두께를 갖는 합금 금속 층, 및 상기 층 상에 전해 침착되고 예를 들어 Ag, Au, Pt 또는 Rh와 같은 귀금속 및 이들의 합금으로 형성되며 전술된 두께를 갖는 금속 층이 제공된 기판을 포함하는 금속 층 시퀀스다. 층의 두께는 상기 명시된 바람직한 범위에서 변할 수 있다. 본 발명에 따른 전해질, 이의 용도, 및 방법에 대해 기재된 바람직한 양태는 또한 필요한 부분만 약간 수정하여 본원에 기재된 층 시퀀스에 적용된다.A further subject of the invention is an alloy metal layer electrolytically deposited on a metal surface, in particular a non-metallic surface, produced by the method according to the invention and having the thickness described above, and an electrolytically deposited layer on said layer, for example Ag, A metal layer sequence comprising a substrate provided with a metal layer formed of noble metals such as Au, Pt or Rh and their alloys and having the thickness described above. The thickness of the layer can vary within the preferred ranges specified above. The preferred embodiments described for the electrolyte, its use and method according to the present invention also apply to the layer sequences described herein with minor modifications only where necessary.
본원에 기재된 루테늄 합금 층은 고가의 Pd 층 또는 Pd 합금 층, 특히 Pd-Ni 층을 대체하기에 적합하다. 후자가 유리하게 사용될수록 본원에 기재된 루테늄 합금 층은 보다 비용 효율적인 대안이 될 수 있다. 특히 보석 제품의 경우, 귀금속 층이 본 발명에 따른 루테늄 합금 층에 마감재로서 적용될 수 있다. 특히, 귀금속으로는 로듐, 백금, 금 및 은이 적합하다. 당업자는 상기 마감을 수행하는 방법을 알고 있다.The ruthenium alloy layers described herein are suitable to replace expensive Pd layers or Pd alloy layers, particularly Pd-Ni layers. As the latter is advantageously used, the ruthenium alloy layers described herein may be a more cost effective alternative. In particular for jewelry products, a precious metal layer may be applied as a finish to the ruthenium alloy layer according to the present invention. In particular, rhodium, platinum, gold and silver are suitable as noble metals. A person skilled in the art knows how to carry out such finishing.
그러나, 루테늄 합금 층은 전자적으로 사용되는 제품에서 Pd 또는 Pd-Ni 대체물로도 확립될 수 있다. 본원에서, 로듐, 로듐 합금(예를 들어 RhRu), 백금, 백금 합금(PtRh, PtRu) 또는 금이 바람직한 상부 층을 형성한다. 팔라듐 또는 팔라듐-니켈 박층을 상부 층으로 적용할 수도 있다. 적용될 상부 층 및 이의 두께는 의도된 용도에 따라 상이하며 당업자에게 공지되어 있다.However, ruthenium alloy layers can also be established as replacements for Pd or Pd-Ni in electronically used products. Here, rhodium, rhodium alloys (eg RhRu), platinum, platinum alloys (PtRh, PtRu) or gold form the preferred top layer. A thin layer of palladium or palladium-nickel may also be applied as the top layer. The top layer to be applied and its thickness depend on the intended use and are known to those skilled in the art.
본 발명은 바람직하게는 드럼 및 랙 코팅 공정에서 사용될 수 있다. 본원에 기재된 전해질을 사용하면, 적절한 기판 상에 루테늄 합금의 균열이 없는 내부식성 및 내마모성 침착물을 달성할 수 있으며 상기 침착물은 Pd 침착물과 유사하다. 또한, 중성 범위에서 전해질로 작업하는 것이 가능하며, 이는 최초로 루테늄 합금 코팅이 비금속 상에 귀금속 중간 층을 먼저 제공할 필요 없이도 비금속 상에 침착될 수 있게 한다. 공지된 선행 기술을 고려하면 이는 결코 명백하지 않았다.The present invention can preferably be used in drum and rack coating processes. Using the electrolytes described herein, it is possible to achieve crack-free, corrosion-resistant and wear-resistant deposits of ruthenium alloys on suitable substrates, which deposits are similar to Pd deposits. It is also possible to work with electrolytes in the neutral range, which for the first time allows ruthenium alloy coatings to be deposited on base metals without the need to first provide a noble metal intermediate layer on base metals. Considering the known prior art, this was by no means obvious.
실시예:Example:
각각의 예시적 양태에 명시된 전해질 1리터를, 적어도 200rpm에서 60mm 길이의 원통형 자기 교반 막대로 교반하면서 자기 교반기에 의해 예시적인 양태에 명시된 온도로 가열한다. 이러한 교반 및 온도는 코팅 동안에도 유지된다.One liter of the electrolyte specified in each exemplary embodiment is heated with a magnetic stirrer to the temperature specified in the exemplary embodiment while stirring with a 60 mm long cylindrical magnetic stir bar at at least 200 rpm. This agitation and temperature are maintained during coating.
원하는 온도에 도달한 후, 전해질의 pH 값은 KOH 용액(c = 0.5g/ml) 및 황산(c = 25%)을 사용하여 예시적 양태에 지정된 값으로 설정된다.After reaching the desired temperature, the pH value of the electrolyte is set to the value specified in the exemplary embodiment using KOH solution (c = 0.5 g/ml) and sulfuric acid (c = 25%).
백금화 티타늄으로 제조된 확장된 금속(expanded metal) 섹션은 애노드 역할을 한다.An expanded metal section made of titanium platinide serves as the anode.
표면적이 적어도 0.2d㎡인 기계적으로 연마된 황동판이 캐소드로 작용한다. 이는 고광택 층을 생성하는 전해질로부터 적어도 5㎛의 니켈로 사전에 코팅될 수 있다. 대략 0.1㎛ 두께의 금 층도 니켈 층 상에 침착될 수 있다.A mechanically polished brass plate with a surface area of at least 0.2 dm2 serves as the cathode. It may be pre-coated with at least 5 μm of nickel from the electrolyte to create a high gloss layer. A gold layer approximately 0.1 μm thick may also be deposited on the nickel layer.
전해질로 도입하기 전에, 이러한 캐소드를 전해 탈지(5 내지 7V)의 도움과 황산(c = 5% 황산)을 함유한 산 딥의 도움으로 세척한다.각 세척 단계 사이와 전해질로의 도입 전에 캐소드를 탈이온수로 헹군다.Before introduction into the electrolyte, these cathodes are cleaned with the aid of electrolytic degreasing (5-7 V) and with the aid of an acid dip containing sulfuric acid (c = 5% sulfuric acid). Between each cleaning step and before introduction into the electrolyte, the cathode is cleaned. Rinse with deionized water.
캐소드는 애노드들 사이의 전해질에 위치하며 5cm/초 이상 평행하게 이동한다. 애노드와 캐소드 사이의 거리는 변하지 않아야 한다.The cathode is located in the electrolyte between the anodes and moves in parallel at more than 5 cm/sec. The distance between the anode and cathode should not change.
전해질에서, 캐소드는 애노드와 캐소드 사이에 직류를 인가함으로써 코팅된다. 전류 강도는 표면 영역 상에서 적어도 0.5A/d㎡가 달성되도록 선택된다. 응용 실시예에 명시된 전해질이 기술적 및 장식적 목적으로 사용할 수 있는 층을 생성하려는 경우에는 더 높은 전류 밀도를 선택할 수 있다.In the electrolyte, the cathode is coated by applying a direct current between the anode and cathode. The current strength is chosen such that at least 0.5 A/dm 2 is achieved over the surface area. Higher current densities can be selected if the electrolyte specified in the application examples is intended to produce a layer that can be used for technical and decorative purposes.
전류 흐름의 기간은 표면적에 걸쳐 평균적으로 적어도 0.5 내지 1㎛의 층 두께가 달성되도록 선택된다. 응용 실시예에 명시된 전해질이 기술적 및 장식적 목적으로 사용할 수 있는 층을 생성하려는 경우에는 더 높은 층 두께를 생성할 수 있다.The duration of the current flow is selected such that a layer thickness of at least 0.5 to 1 μm is achieved on average over the surface area. If the electrolytes specified in the application examples are intended to create layers that can be used for technical and decorative purposes, higher layer thicknesses can be produced.
코팅 후 캐소드를 전해질로부터 제거하고 탈이온수로 헹군다.After coating, the cathode is removed from the electrolyte and rinsed with deionized water.
캐소드의 건조는 압축 공기, 뜨거운 공기, 또는 원심 분리를 통해 발생할 수 있다.Drying of the cathode may occur via compressed air, hot air, or centrifugation.
캐소드의 표면적, 인가된 전류의 수준 및 기간, 및 코팅 전후의 캐소드 중량을 기록하고 이를 평균 층 두께와 침착 효율을 판정하는 데 사용한다.The surface area of the cathode, the level and duration of the applied current, and the weight of the cathode before and after coating are recorded and used to determine the average layer thickness and deposition efficiency.
Claims (15)
a) 금속으로서의 루테늄을 기준으로 0.5 내지 20g/L의 농도인, 화학식 [Ru2N(H2O)2X8]3-(여기서, X는 하나 이상의 단일 또는 다중 음전하 카운터이온이다)의 바이사이클릭 음이온성 루테늄 니트리도 착물 화합물로서의 루테늄;
b) 상기 금속을 기준으로 각각 0.1 내지 10g/L의 농도인, Cu, W, Fe, Co, Ni, In, Zn, Sn, Pd, Pt로 이루어진 군으로부터 선택되며 이온 형태로 용해되어 있는 하나 이상의 합금 금속;
c) 0.05 내지 2mol/L의 농도인, 디-, 트리-, 또는 테트라카복실산의 하나 이상의 음이온;
d) 0.1 내지 500mg/L의 농도인, 하나 이상의 음이온성 계면활성제
를 포함하고, 5.0 내지 10.0의 pH를 갖는, 전해질.As an aqueous electrolyte for depositing ruthenium alloys on metal surfaces, in particular base metal surfaces,
a) Bi of the formula [Ru 2 N(H 2 O) 2 X 8 ] 3- , where X is one or more single or multiple negatively charged counterions, at a concentration of 0.5 to 20 g/L, based on ruthenium as metal; ruthenium as a cyclic anionic ruthenium nitrido complex compound;
b) one or more dissolved in ionic form selected from the group consisting of Cu, W, Fe, Co, Ni, In, Zn, Sn, Pd, Pt, each having a concentration of 0.1 to 10 g/L based on the metal; alloy metal;
c) at least one anion of a di-, tri-, or tetracarboxylic acid at a concentration of 0.05 to 2 mol/L;
d) at least one anionic surfactant, at a concentration of 0.1 to 500 mg/L
and having a pH of 5.0 to 10.0.
a) 상기 금속 표면을 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 수성 전해질과 캐소드로서 접촉시키는 단계;
b) 애노드를 상기 전해질과 접촉시키는 단계; 및
c) 상기 캐소드와 상기 애노드 사이에 충분한 전류 흐름을 설정시키는 단계
를 포함하는, 방법.A method for the electrolytic deposition of an alloy metal layer on a metal surface, in particular a non-metal surface, comprising:
a) contacting the metal surface cathodically with an aqueous electrolyte according to any one of claims 1 to 7;
b) contacting an anode with the electrolyte; and
c) establishing sufficient current flow between the cathode and the anode;
Including, method.
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