NL8500279A - Bad voor het elektrolytisch bekleden met goudlegering en werkwijze voor het elektrolytisch bekleden onder toepassing van genoemd bad. - Google Patents

Description

I.J

I \ i VO 7032

Bad voor het elektrolytisch bekleden met goudlegering en werkwijze voor I het elektrolytisch bekleden onder toepassing van genoemd bad,_

De uitvinding heeft betrekking op een bad voor het elektrolytisch ! bekleden met goudlegeringen..en meer in het bijzonder op een bad voor het met hoge snelheid plateren van een geharde goudlegering.

Het is bekend verschillende metalen tezamen met goud gedurende 5 het elektrolytisch bekleden af te zetten ter verkrijging van een hardere laag dan met zuiver goud bereikbaar is.. Gewoonlijk is een complexeer- ♦ ^ - ".J.r .. O . ·· ' ... ~ i r. . r *3 middel voor het legerende metaal aanwezig en in een bekend goud-kobalt-plateringsbad is citraat aanwezig als een complexeringsmiddel en als een bufferend middel voor het bad.

10 Men zou verwachten dat een bad voor het elektrolytisch bekleden met een goud-nikkellegering uit een bad voor het elektrolytisch bekleden met een goud-kobaltlegering af.te leiden zou zijn door slechts, de kobaltbron door een nikkelbron te vervangen._ Wanneer men dit echter beproeft, wordt gevonden dat de plateringssnelheid wordt verminderd 15 en dat ongewenste neerslagen in het bad wprden yejrkregen. _

Verrassenderwijze is nu gevonden dat.citraat^het middel blijkt te zijn dat verantwoordelijk is voor deze gebreken, in het bijzonder als Z r. 3 .r : TT 1 " * het bad bedoeld is ^voor het.bekleden met goud-nlJckellegeringen.

Overeenkomstig.de uitvinding wordt daarom een citraat-vrij bad - - c.' II jrS..C .. <. *.* *’;* 1 Z-i' Γ 20 voor het elektrolytisch bekleden.met een goudlegering verschaft, waarbij het bad éég.in het bad oplosbare bron van goud, één in het bad oplosbare bron.van. een^legerend metaal^ oxaalzuur^en mierezuur bevat.

Het wordt.aj? vanzelfsprekend aangenomen dat. in de gehele beschrijving de^verwijzing naar een zwak organisch zuur. (zoals oxaalzuur 25 of mierezuur) en het. anion daarvan door elkaar worden gebruikt: de aard van de aanwezige species zal.uiteraard afhankelijk_zijn van de pH van het bad... . .. ...

.. . De in^het. bad oplosbare goudbron is bij voorkeur een goud (I) zout, dat bijvoorbeeld een alkalimetaalgoud (I). cyanide of ammonium-30 goud (I) cyanidg kan. zijn. Het goud. kan aanwezig zijn in een hoeveelheid, van 4 tot'. 50, g/l,rbij voorkeur van 4 tot 20 g/ï, bijvoorbeeld I-.. 12 g/d*.,-.los -*_· ciA ...

... : Het is speciaal geprefereerd dat het legerende metaal nikkel is.

.... in dat gevaLhs de in het bad oplosbare bron van het legerende metaal 35 bij voorkeur nikkelsulfaat. Het nikkel kan aanwezig zijn in een hoe- BAD ORIGIN&5 0 0 2 7 9 -2- veelheid van 0,5 tot 20 g/1, bij voorkeur 1 tót~5, bijvoorbeeld 2 tot 3 g/1.

Aangenomen wordt dat het oxaal'zuur'hwëe-'hoofdfuncties in het bad heeft. Allereerst neemt men aan, dat het" alk complexeringsmiddel 5 werkt voor de nikkëlionenvervolgens werkt'het ails een bufferend middel voor het bad. Het oxaalzuur zal-daarom normaliter aanwezig zijn in een hoeveelheid die voldoende 'is dat hët deze functies kan vervullen. Bij het kiezen van de té gebruiken hoeveelheid oxaalzuur dient de betrekkelijk beperktë oplosbaarheid vah hët zifur bi j lagere temperaturen 10 in aanmerking te worden' genomen. Gepréferéérdë baden overeenkomstig de uitvinding zijn die waarin oxaalzuur aanwézig"'is in een hoeveelheid

! r ! . · ' .. .i ;; f. : *· 2 · s·. v . K

van 20 tot 200 g/1, bij voorkeur 30 tot" 80 'g/I, bijvoorbeeld 40 tot 60 g/1. Mét name kan het oxaalzuur' aanwezig zijn in een hoeveelheid van 45 tot 55 g/1, bijvoorbeeld 50 g/l,‘ wat de geschiktste gebruiksconcen-15 tratie bleek te zijn. Kleine wijzigingen in de oxaalzuurconcentratie rond"dit niveau"hëBbeh nauwe lij les enig' effect'óp dé plateringssnelheid waarmee het bad kan wérken 1 ' " " ' '

Gemeend wordt dat 'het mierezuur een és'sentieel bestanddeel is voor hët verkrijgen' van hogë plateringssnelheden. Het bleek te werken 20 als eèn"anti-virbrandïh^smïddëi of een vërtrager voör metaaltransport in de^gèbleden van'hoge stróómdichtheid. Mierézuur kan aanwezig zijn in een hoèveéïheld van'20 tot 100 ml/l, bij Voörkéur 30 tot 80 ml/1, }» , ' * *»·*< * r · ·· i ··> ofschoon van 3Ó tot 40 ml/1 'het optimale concentratiegebied bleek te zijn. Èën speciaal'geprefereerde concentratie van mierezuur was 35 ml/1. 25 Een middel dat'dë pH' iris telt; bijvdorbëëld 'kaliumhydroxyde of een ander alkalimetaalhydroxyde kan ih het bad aanwezig zijn, bij voor- ^ S. '·. ,*O s ‘ <. · . * - . 4.* , , _ keur in een hoeveelheid die in hët gëredè"bad"een pH van 3,9 tot 5,1, meer in het'bij zonder van' 4,1 tot 4,9 vérschaft. r'~ -=

Ofschoon het niet noodzakelijk is dat het bad verdere- bestand-30 delen bevat,kunnen andere tóevoegsels worden gébruikt voor het modificeren én/of 'verder verbeteren'van’ de glans, de'düótiliteit; de korrel verfijning ~en dèrgel'ijkei ‘ (Componenten voor deze ëii andere doël-t .o· -- - _ m-v.- · · ·-. -· -·,-··.

einden als op dit gebied gébrüikelijk zijn," kunnen worden toegevoegd overeenkomstig bekende praktijken. Als men dit echter doet-, dienen de 35 toegevoegde componenten verenigbaar te zijn' më't osr andere badcomponen-ten en geen’ nadelige ‘invloed op het bad of dèr werking daarvan uit te oefenen. ' ‘ " - bad ofSgünèIlD 2 7 9 I Voorts heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het elektroljtisch bekleden met een goudlegering, in het bijzonder goud-nikkel,. pp. een. sute^raat, in het bijzonder bij hoge snelheid.

De werkwijze bestaat hierip dammen-het te bekleden substraat als 5 een kathode ondex£on®elt...in:,per^overeenkomstig de onderhavige uitvinding, waarna men 3_strppm tassen, de ka$hpdeb en de anode, in het bad laat doorgaan^ _ ^ :: Ij ... - ·· .

Het bad;kaji; woeden b^reyepj bij,· ee&^te^e^atuur fyan 20-tot 80°C, bij voorkeur 30^^^: 70^0, bijvoqrbeeld 40-pot 60eCv>. .

10 Nadat de.-laag, isT aangebracht wordt het naar. behoren beklede substraat bij ,voorkeur gesneld in ;zacbt of gedeXoniseerd water om afzettingen^ v^n palciumxalaat .te vennijden.' i - v ^ 9^,.,

Bij bekledigsWCTkw_ijzen op, laboratqrjy^mscjïeal uitgevoerd overeenkomstig, de, uitvinding -in. tos stellen- die-worden. gerpprdv- werd 15 gevonden dat, bekledingssj^eljheden van 3,,8 per minw^.,|M.j. ^strpom-? ; dichtheden van 13 ASD konden worden verkregen,zond£r verlies j&n glans. Bij het gebruik van geschikte apparatuur met grotere ^oplossing en bedieningsmogeli-jkhedejv, bijvoorbeeldj^traad«plater.en, kunnen veel hogere plateringssnelheden bij veel hogere stroqmdiqh tl^^ien (tot 20 200 ASD) worden verkregen. - -.a- Lv.p 'r

Baden overeenkomstig de onderhavige uitvin(|ipg.aijn ;bij zonder geschikt voor gebruik bij plateren met hoge snelheid. -Bij), ee^.jier ge -lijk technisch geb.txiik van baden volgens de uitvinding kunnen .stroomdichtheden van 10, 20, 50 of 100 tot 200 ASD wprdent feiegepasfepm voor-25 deel te trekken vaii dp- snelle plateringsmogeli jkhed^ van-Jiep bad.

Wanneer bij hoge snelheden- wordt geplateerd ds^beb-i^Jï&t-^algemeen gewenst de_ gglpsping t-e, rqerpn,< bij , voorkeur -^n .zodanige mate dat de pplossing^^^tiud^ilentie5Mffld?eerf.i, ... - < r-r. £ ε .rJtoP* ~eeik.be&£r· jjsegrip van de ui tv:b\d^g.-vatten-dppnderstaande 30 niet-beperkende voorbeelden verschafte mi _.0-, « · ϊΛ·.α.Ι~ r

Voorbeeld I. . τ · J Mee • η Hen b^ifljefe^e ;^ders^!»jie.j^2M%^at%Lling rwerd bereid; -V.·. - .Bestanddeel;;· .. ·,. >:i~ ' u 1 .r- -Hoeveelheid j~ ^ j.; ud9<92il:^e-.kA^#9>r r.t>e r_c' ne.vur e-·”·£. -ir.->zr.s It ; syne' 35?i~..r :*·..·9«ι4(8 ηεν t.j.;·ά3.-k cc-r? r .Λ0 f.SA. rr.: : n v v-<Mea^-auur’i2.^0./- rf.s ... - -.63 . - -s jtter-ezuuric... . ^ 40 ml/1 - ·_- - nikkel (als sulfaat) 2 g/1 - badorigi^ 0 0 2 7 9 -4- kaliumhydroxyde tot pH 4,Γ- - · ' gedestilleerd water tot = - 1- liter

Het als-boven samengestelde baÖ--wë-rd- geplaatst in een turbulent roerend plateringssysteem op”- laboratoriumschaal-. Électrolyt werd door 5 twee pijpen-in een- 5Ö0 nil/l twei*gepómpt-'èhJWrcP via gaten in de pijpen op? het substraat gericht-, dat1 als één -kathode in de beker was ondergedompeld. Elektrolytoplossing werd weggepompt via een derde pijp - in de beker. De -k’athöd# ie geplaatst· tussen' de'-twëe- toevoerpijpen en anoden- zijn gèplaatstf rond de1 -toevoerpijpen- Iri een- zodanige positie 10 -dat- zij dé stroming van dé oplos sifig niet- storen/ •;i-· . ' De oplossing wordt1'in hét systeem ‘r-orid-gepompt met een stroom snelheid van 5 1-iter per minuut -'(gemeten met -water bij kamertemperatuur) .

- - " -Öëvondeh werd dat geheel glanzende' göüd-hikkel-af zettingen tot ongeveer 5- ym dikte werden verkregen mét het bovenstaande bad met een 15 - afzetting'ssnëlheM van 3-,8 -~ym; per minuut , onder toepassing van een : stroomdidhtheid-tot 13 ASD. - - ' - -·: r .· :·. .·voorbeeld If. ---- · ' - " ---- · 7 --'· ' *'. £ ' ”"·· L'v - Eeh” elektr^Iysel^d net' de* volgende 1 samenstelling werd bereid: ' Bestanddeel *- ' -r ' '· Hoeveelheid 20 goud als kalium- ··· ·*’· - ‘- góud(iVcyanidé- r - -lÓ-:g/I' •'oxïalzuür -2^0--- - 7 --- - ' - - .· · 50;- tr/1 'mieréztiur ” -’ - * -' * — - ' ’ 35 til/1 ' ^ nikkel1 sulfaat) -1 - : ' 3- g/1- J 1 25 kald.umH£dröxydë - - *" *·· 5 tot pH 4,4 gedöstiïiéerd water tot ” 1* · liter’ : - tttider-^de - omstandigheden beschreven in voorbeeld I werd gevonden dat geheel glanzende goud-nikkel-afzettingen -werde'n- verkregen met een afzettüigssnelheid van 3 >75 -yin per. -minuut on'd'ër 'toepassing van een 30 stroomdichtheid tot 12 ASD.- - ·· * v ·?* . *·.-

Voorbeeld III. ;..i....... -f - Met -èen bad als bovenbeschreven In ^voorbeeld 1-1/ met uitzondering dat 20 ml/1 ;mierèz.uür en 2 g/1 nikkel werden toegepast>/wërden geheel glanzende afzettingen verkregen bij een ‘plateringssnélheid van 35 2,5 ym per minuut bij -een stroomdichtheid van 8 ASD/Geheel -ijlanzendel afzettingen werden7eveneens verkregen bij een plateringssnelheid van 2,8 ym per minuut (9 ASD) en 3,1 ym per minuut (10 ASD). Steeds bedroeg de temperatuur van het bad 50 °C. - · badoOTD2 79

Ij Voorbeeld IV.

|| Onder toepassing van een bad voor het elektrolytisch bekleden als bereid in voorbeeld 11.,-met uitzondering dat de concentratie uit mierezuur 40 ml/1 bedroeg en de concentratie aan nikkel 2,0 g/1, 5 werden geheel glanzende. ^ud-nikJcei^egerings-afzettingen verkregen bij een plater ingsmelbeld ggm 3t*0 -μ®, per,;mijaj»it.meteen ^.t^omdich.tfceid :¾

Ivan 10 ASD. Geheel-g^^we^^^fMtti^ei^^eriJen evaaeepSj yerkxegen bij plateringssnelheden van 3,3 p per minuut {11 ASP).^n 3155 .up per minuut (12 ASD)> Sfceeda was_.de;^dtei^^tuur5CLe.C. . ^ 10 Het zal uiteraaxd-duidelijk ^zrjn ^tde-vermelde. voorbeelden slechts ter illustratie.-diepen, an dat= zi} verdere Hijzigingen kipnen ondergaan zonder dat menl^enned^.]pi:te<pi £e. uitv^ding. Jcomfcv

||:'r ' . '-?£?:' r .·· Z-r: ~ ' ~'-C„ - .·*' *** C n f. , H

• - V . . C . ’·.·' ” £·' * " -Γ.. .5 :v· '.Ss.· i 'J ' .-\lz X 4 ·. «‘.·ν ,ó. s -1?·*'*· tcï' ros a: * z . - -i\'“ vi ~cr -.-i Λ*Λ· fj fM. nJ ',· Γ ί·ί:'·^··;·.·,ι • f s.i'i' ?f;i. , VS^nVtsM ίί5 3'i*ï ; i 3- 2i. fOiïCC •Sstef'.V.A ,-i.

• --- 9^ Sè <►' Λ£ώ Ï_-ÏÏ.'_'. V

ί*5»\ JT/iV r. r ;3C* '7·.; * .C-- ’_ j badorigiiSvI 0 0 2 7 9

Claims (18)

1. 2. Bad volgens-conclusie l:',;%èb het keruöerii, dat de in het bad op- ''ïoèsefre bron van goud een ~goi£i (I) zout· :ómva't-. - “ -: ‘ "j;' ‘ “ Bad volgens conclusie 2, met-het kehmërkV dat het goud(I)zout een alkalimetaal ai amrnoriïtimgoüdff)^cyariide ris; - > '·.:
2. 4. Bad volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het gotid aanwezig 10 is in een concentratie van 4 tot 50 g/1.
3. 5. Bad volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het goud aanwezig is in een hoeveelheid van 4 tot 20 g/1.
4. 6. Bad volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het legerende metaal in genoemde in het bad oplosbare bron nikkel is.
5. 7. Bad volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de in het bad op losbare nikkelbron nikkelsulfaat omvat.
6. 8. Bad volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het nikkel aanwezig is in een hoeveelheid van 0,5 tot 20 g/1.
7. 9. Bad volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het nikkel aan-20 wezig is in een hoeveelheid van 1 tot 5 g/1.
8. 10. Bad volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het oxaalzuur aanwezig is in een hoeveelheid van 20 tot 100 g/1.
9. 11. Bad volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat het oxaalzuur aanwezig is in een hoeveelheid van 40 tot 60 g/1.
10. 12. Bad volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het mierezuur aanwezig is in een hoeveelheid van 20 tot 100 ml/1.
11. 13. Bad volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat het mierezuur aanwezig is in een hoeveelheid van 30 tot 40 ml/1.
12. 14. Bad volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat tevens een de 30 pH-instellend middel aanwezig is.
13. 15. Bad volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat het de pH-in-stellend middel kaliumhydroxyde is.
14. 16. Bad volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de pH van het bad 3,9 tot 5,1 bedraagt. BAD ORIGINAL 8500279 I Λ
15. 17. Bad volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de pH van het bad 4,1 tot 4,9 bedraagt.
16. 18. Werkwijze voor het plateren van een substraat met een goudlegering, met het kenmerk, dat men het te plateren substraat als een kathode 5 onderdompelt in een bad als omschreven in conclusie 1 en men stroom tussen de kathode en een anode in het bad laat doorgaan waardoor goud op genoemde kathode wordt afgezet.
17. 19. Werkwijze volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat genoemde platering wordt uitgevoerd bij een stroomdichtheid tot 200 ASD.
18. 20. Werkwijze volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat het plate- ringsbad een pH vein 3,9 tot 5,1 heeft en een alkalimetaalgoudcyanide bevat in een hoeveelheid ter verschaffing van een goudgehalte van 4 tot 50 g/1, nikkelsulfaat in een hoeveelheid ter verschaffing van een nikkelgehalte van 0,5 tot 20 g/1, oxaalzuur in een hoeveelheid van 20 15 tot 100 g/1, en mierezuur in een hoeveelheid van 20 tot 100 ml/1. 'ï£ 8500279 BAD ORIGINAL