KR850000807B1 - 무전해 주석 도금액조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

무전해 주석 도금액조성물

[발명의 간단한 설명]

본 발명은 금속 또는 비금속 기판에 주석을 무전해 도금하는 무전해 주석도금액 조성물에 관한 것이다.

종래의 주석 도금방법에서는 구리 경계층을 티오-우레아 또는 그 유도체를 함유하는 산성 용액이나 시안화물 함유 용액내에서 얇은 주석층으로 치환하는 것이었다. 여기서는 구리 원자가 모두 석출되면 도금공정이 완료된다. 따라서 이 방법에서는 구리를 대기 침식으로부터 보호하기 곤란했다. 미합중국 특허 제3, 637, 386호에서는 V²⁺/V³⁺산화 환원계나 C₂ ^r+/C₃ ^r+산화 환원계를 환원제로 사용하는 무전해 주석 도금 용액에 대하여 기재되어 있다. 이 용액을 사용하면 주석을 두껍게 도금할 수 있다. 그러나 이 용액은 매우 불안정하여 실제로 사용하기는 곤란한 점이 있었다. 스위스 특허 제284, 092호에서는 황동 베어링과 베어링 부시의 베어링 마찰표면을 주석으로 도금하는 방법이 기재되어 있다. 이 방법에 따르면 상대표면을 비등점에 달한 알킬리성 주석염 수용액에 30 내지 60분간 침액시켜 등이나 동 합금상에 주석층을 얇게 도금할 수 있다. 100℃ 이상에서 베어링 표면을 알루미늄 또는 아연조각과 접촉시키면 5㎛까지 두껍게 주석을 도금할 수 있다. 이 방법은 아주 비실용적이다. 강알칼리성 용액을 이렇게 긴 시간 동안 비등점에서 유지한다는 사실은 광범위한 용도로 하용하기에 매우 적합하지 못하다. 더우기, 음극 전압을 걸지 않으면 비등점에 달한 수산화 알칼리 용액속에서는 주석이 용해된다는 것은 공지된 사실이다. 이 용액은 치환 원리에 따라 작용한다고 생각된다. 따라서 상기 스위스 특허 명세서에는 동이나 동합금에 주석 도금하는 방법에 관해서만 언급되어 있다.

본 발명은 리터당 0. 20몰 이상의 2가 주석이온과 0. 005 내지 0. 03몰의 4가 주석이온 및 0. 1몰의 차아인산 또는 보라제인 등의 환원제, 시트르산 3나트륨과 타트레이트로 구성되는 그룹에서 선택한 착화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 무전해 주석도금액 조성물이다.

본 발명의 주석도금액 조성물을 사용하여 등표면을 주석 도금하면 동 이온이 용해되지 않는다. 즉, 본 발명의 주석 도금원리는 치환원리에 의거하지 않는 것이다.

다음 식에서 불균형이 발생하는 것이 발견되었다.

이식은 주석도금시에 발생하는 주석이온의 급격한 집중현상을 나타낸다.

여기서 반응속도(V₁)는 K[HS_nO₂ ^-]²(K는 상수)이다.

무전해 주석 도금공정은 60 내지 95℃의 온도를 갖는 본 발명의 도금액 조성물로 수행된다.

상기 스위스 특허에 기재된 바와 같이 100℃ 대신에 83℃에서 35g의 S_nCl₂·2H₂O(=0. 155몰/리터)와 55g의 NaOH를 포함하는 용액을 사용하는 주석 도금방법과, 본 발명에서와 같이 83℃에서 60g의 S_nCl₂·2H₂O(=0. 266몰/리터)와 80g의 NaOH를 포함하는 도금액 조성물을 사용하는 방법을 비교하면, 상기 스위스 특허의 용액(2가 주석이온이 0. 2몰/리터 이하인)을 사용하면 2시간후에야 눈에 보이지 않는 양만큼 주석이 도금되고 본 발명의 도금액 조성물(2가 주석이온이 0. 2몰/리터 이상인)을 사용하면 15분후에 훌륭하고 고른 주석층이 도금된다는 사실을 알게 되었다.

이런 장점에 있어서, 본 발명의 주석도금액 조성물을 사용하면 기판의 외형 끝으로 갈수록 흐려지지 않고 뚜렷한 외형을 주석으로 도금할 수 있다.

본 발명의 도금액 조성물을 사용하여 주석을 도금하는데는 용액의 온도를 75℃ 내지 90℃로 조절하는 것이 적합하다.

주석염의 용해도를 증가시키기 위해서는 3급 시트린산 나트륨과 KNa 타트레이트(tartrate) 등의 착화제로서 카복실산 나트륨염 또는 카복실산 칼륨염을 사용하는 것이 적합하다.

같은 목적으로 에틸렌글리콜, 글리세린 또는 폴리에틸렌글리콜 등의 용제를 첨가하면 더욱 좋다.

이런 용제는 불필요한 불용성 산화주석의 생성을 방지하고 주석층의 생성 구조를 개선한다. 약간의 4가 주석이온, 예를들어 S_nCl₄H₂O 등의 4가 주석이온을 0. 005 내지 0. 03몰/리터의 농도를 미리 첨가하면 주석도금 속도가 증가된다.

반응은 접촉 처리 표면에서 진행되는데, 이 접촉처리 표면은 유리 같은 비전도성 기판에 공지의 방법으로 형성시켜 왔던 접촉 처리 핵이거나, 다른 방법으로도 도금될 수 있는 등, 동합금 또는 주석으로 된 금속편일 수도 있다. 차아인산 또는 보라제인(borazane)등의 강한 환원제를 첨가하면 주석도금이 촉진된다.

본 발명의 적합한 실시예에서는 이런 목적으로, 적어도 0. 1몰/리터의 환원제를 용액에 첨가한다. 이 도금 촉진효과는 수소가 발생하여 도금표면이 활성화되기 때문이라고 생각된다.

본 발명의 이해를 돕기 위해 몇가지 실험예에 의거하여 설명하겠다.

[실험예 1]

120g의 시트린산 3 나트륨, 150ml의 산소 유리 탈이온화물, 40g의 주석을 함유하는 수용액(용액 A)를 질소 분위기하에서 준비한다.

표면적이 약 19cm²의 동포일을 65ml의 산소 유리 탈이온화물, 8g의 수산화나트륨, 35ml 용액 A로 구성되는 용액 B 내에 85의 온도에서 4시간 동안 침액시킨다.

같은 표면적을 갖는 다른 동포일을 용액 B와 같은 조성을 가지며 차아인산 나트륨이 10g 첨가된 용액 C에 같은 온도에서 침액시킨다.

10분까지는 양측 동포일에 모두 균일한 주석층이 입혀지나 4시간 후에는 용액 B 내에서는 7. 2mg의 주석이 동포일에 입혀지는 반면, 용액 C에 침액된 포일은 34. 3mg의 주석층이 형성된다.

아인산 하이포 대신 1중량%의 디메틸 아미노보란 용액을 교체하여 사용할 수 있다.

[실험예 2]

표면적이 18cm²인 동포일을, 8g의 수산화나트륨, 65ml의 산소 유리탈이온화물, 10g의 차아인산나트륨, 500mg의 염화 제2주석, 실험예 1의 용액 A 35ml로 구성되는 용액에 85℃의 온도에서 4시간 동안 처리한다.

동포일 표면에 형성된 조대(粗大)한 주석 제거 후에 나타난 석도 동포일의 중량 증가는 56. 8mg이었다.

용액을 75℃까지 가열하여 4시간동안 처리하면 표면적이 16cm²인 동포일에 31. 8mg의 주석이 도금된다.

[실험예 3]

표면적이 20cm²인 동포일을 5g의 요드화 칼륨, 8g의 수산화나트륨, 70ml의 산소 유리 탈이온화물, 10g의 차아 인산 나트륨, 500mg의 염화 제2주석, 30ml의 실험예 1의 용액 A로 조성된 용액에 85℃의 온도에서 4시간동안 처리하였을 때 주석이 도금된 후의 동포일의 중량증가는 84. 9ml이었다.

[실험예 4]

표면적이 6cm²인 유리판의 한쪽면을 카보란덤으로 거칠게 하고 실온에서 1분간 0.1g의 염화 제1주석과 0.1ml의 진한 염산을 1ℓ의 탈 이온화물에 용해한 용액에서 처리하고, 1분간 탈이온화물에서 세척하고, 1분간 1g의 질산은을 1ℓ 탈이온화물에 용해한 용액에서 처리하고, 1 분간 탈이온화물에서 세척하고, 1분간 0. 1ml의 염화 팔라듐을 1ℓ의 탈이온화물에 용해하고 3. 5ml의 진한 염산을 가한 용액에서 처리하고, 1분간 탈이온화물에서 세척한다. 이 처리과정은 연속 실시하여 활성화시킨다.

팔라듐으로 활성화된 유리표면을 65ml의 탈이온화물, 8g의 수산화나트륨, 10g의 차아인산나트륨, 35ml의 실험예 1의 용액 A로 구성되는 용액에서 80℃의 온도에서 처리하면 접촉처리 표면상에 52mg의 주석이 도금된다.

[실험예 5]

120g의 스트린산 3 나트륨, 140ml의 탈이온화물, 40g의 염화 제1주석, 1. 6g의 수산화나트륨으로 조성된 수용액을 공기중에서 준비하고 유지한다.

이 용액 35ml를 5g의 불화칼륨, 65ml의 탈이온화물, 19g의 차아인산 나트륨을 포함하는 용액에 가한다. 약간의 침전물이 생성되나, 이렇게 얻은 용액을 83℃에서 상부층이 이산화 티탄 입자로 구성된 에폭시 수지 기판을 비전해 동도금하여 얻은 동무늬에 선택적으로 주석 도금하는데 사용한다. 5시간 후에는 표면적이 15cm²인 동포일에 42. 3mg의 주석이 도금되며 선택적인 동무늬상에 흐림이 없는 선명한 주석층이 생성된다.

[실험예 6]

에폭시 접착제내에 분산된 이산화 티타늄 입자로 구성되는 상부층을 갖는 에폭시 수지기판에 비전해 동도금하여 얻은 선택적 동무늬를 50ml의 물, 50g의 에틸렌글리콜, 15g의 염화 제1주석, 14g의 수산화나트륨, 10g의 차아인산나트륨, 500mg의 염화 제2주석으로 조성되는 용액내에서 83℃의 온도하에서 처리한다.

30분내에 동 무늬 위체 주석층이 균일하게 생성된다. 여기서, 에틸렌글리콜 대신에 글리세린이나 "카보왁스 300"을 사용할 수도 있다.

"카보왁스 300"은 분자량이 285 내지 315인 폴리에틸렌 글리콜로서 유니온 카바이드 케미컬스 컴퍼니의 제품이다.

[실험예 7]

표면적인 5cm²이며 카보란덤으로 한쪽면을 거칠게 한 유리판을 실험예 4에서 언급한 방법으로 활성화한다.

이 활성화된 유리표면을 표면적이 9cm²인 동포일과 함께 8g의 수산화나트륨, 90ml의 탈이온화물, 10g의 차아인산나트륨, 5g의 불화 제1주석으로 조성된 용액내에서 80℃의 온도하에서 처리한다.

약 2시간 후에 동포일에는 15mg, 유리표면에는 9 .6mg의 주석이 입혀졌다. 석도 동포일은 광택을 가지며 땜납하기에 적합하다.

Claims (1)

1. 기판상에 주석을 비전해 도금하기 위한 무전해 주석 도금액 조성물에 있어서, 리터당 0. 2를 이상의 2가 주석이온과 0. 005 내지 0. 03몰의 4가 주석이온 및 0. 1몰의 차아인산 또는 보라제인등의 환원제, 시트르산 3 나트륨과 타트레이트로 구성되는 그룹에서 선택한 착화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 무전해 주석 도금액 조성물.