PL160982B1 - Kąpiel do galwanicznego nakładania błyszczących powłok palladowych - Google Patents

Abstract

Kąpiel do galwanicznego nakładania błysz- @ czących powłok palladowych, stanowiąca wodny roztwór oparty na sulfaminowym kompleksie palladu, zawierająca od 6 do 20g/l palladu w postaci kompleksu amminosulfaminowego Pd(NH3)2(SO3- NHa)2, od 30 do 130 g/1 sulfaminianu metalu alkalicznego, od 5 do 20 g/1 jonu azotynowego NO2” w postaci azotynu metalu alkalicznego 1 od 0,1 do 2 g/1 imidu kwasu benzenosulfonowego, znamienna tym, że zawiera od 0,15 do 3,5 g/1 co najmniej dwóch z czterech poniżej wymienionych związków, a mianowicie: związku pierwszego o wzorze przedstawionym na rysunku, w którym R1 oznacza alkil o ilości węgli od 2 do 8, R2 oznacza alikil o ilości węgli od 2 do 8 lub wodór Η, n oznacza liczbę naturalną od 1 do 5, jako związku drugiego soli sodowej kwasu alkilobenzenosulfonowego, jako związku trzeciego 2-imidazolu i jako związku czwartego polioksyetylcno-c-kaprolaktamu o gęstości w temperaturze 25°C około 1,1 g/cm 3, zawartości wody od 38 do 42%, barwie w skali jodowej w mg J 2 na 100 cm3 nie więcej niż 16 i lepkości w temperaturze 25°C nie wyższej niz 150mPa-s.

Description

Przedmiotem wynalazku jest kąpiel do galwanicznego nakładania błyszczących powłok palladowych. Kąpiel stanowi wodny roztwór oparty na sulfaminowym kompleksie palladu. Kąpiel do palladowania stosuje się zarówno w celach technicznych jak i dekoracyjnych.

We współczesnej galwanotechnice palladowanie stanowi istotny problem techniczny, szczególnie ze względu na możliwość zastosowania do pokrywania elementów kontaktowych w celu zmniejszenia zużycia złota. Pallad nie jest uniwersalnym metalem zastępczym dla złota, ale dla wielu zastosowań złocenie można zastąpić palladowaniem. Aby to było możliwe powłoka palladowa musi mieć odpowiednie własności.

Znane są różne elektrolity do wytwarzania powłok palladowych, głównie amminowe, w których dla poprawy jakości stosuje się substancje dodatkowe.

Znane kąpiele posiadają różne wady, takie jak mała stabilność w czasie eksploatacji, krótka żywotność kąpieli lub duża agresywność w stosunku do podłoża, na którym są osadzane powłoki. Otrzymywane z tych elektrolitów powłoki często charakteryzują się niewystarczającym połyskiem, lub wykazują dużą porowatość, wysokie naprężenia lub też podwyższoną oporność.

Znana jest z opisu patentowego RFN nr 2 647 527 kąpiel do galwanicznego osadzania powłok palladowych. Kąpiel zawiera w roztworze wodnym 20-30 g/1 Pd(NH₃)2Cl2,30-40 g/1 sulfaminianu amonu, 40-70 g/1 chlorku amonowego, 50-100 cm³/l wodorotlenku amonowego i siarczyny w ilości od 3-1000 ppm.

Kąpiel opracowana została dla palladowania różnych elementów kontaktowych na zawieszkach i do tego celu jest lepsza od kąpieli uprzedniej znanej z opisu patentowego USA nr 3 150065, która umożliwia uzyskiwanie zadawalającego połysku tylko na płaskich elementach obwodów drukowanych. Wadą tej kąpieli jest również niezbędna dla technologii wysoka zawartość amoniaku i pH wynoszące od 9 do 9,4.

Znana jest z opisu patentowego RFN nr 2 839360 kąpiel do galwanicznego osadzania błyszczących powłok z palladu lub stopów palladu. Kąpiel jest wodnym roztworem zawierającym pallad w postaci kompleksu aminochlorkowego Pd(NH₃)2Cl2 w ilości około 10 g/1 w przeliczeniu na pallad, EDTA w ilości od 20 do 30 g/1, jednowodorofosforan amonowy (NH-02HPO4 w ilości 70-90 g/1, ewentualnie siarczyn sodowy i dwa dodatki blaskotwórcze. Jako jeden z dodatków blaskotwórczych stosuje się sól sodową kwasu metylonaftalenosulfonowego, benzenosulfonian sodowy, amid kwasu benzenosulfonowego, kwas fenylosulfonowy a jako drugi - allilosulfoniany,

2-butin-l,4-diol, 2-buten-l,4-diol i sól sodową orto-sulfonowej pochodnej benzaldehydu.

160 982

Przez opracowanie tej znanej kąpieli rozwiązano zagadnienie uzyskiwania powłok palladowych o lepszym połysku niż z uprzednio opracowanych kąpieli znanych np. z opisów patentowych USA nr nr 3 580 820, 3 933 602 i 3 972 787.

Ta znana kąpiel pracuje jednak dopiero w temperaturze około 50°C i przy wysokim pH wynoszącym od 9 do 9,5, co stwarza bardzo trudne warunki eksploatacji, wahania składu kąpieli w trakcie pracy i konieczność częstych korekt.

Znana jest z opisu patentowego RFN nr 3 149 042 kąpiel do galwanicznego osadzania powłok palladowych. Kąpiel stanowi roztwór wodny oparty na kompleksie amminochlorkowym, amminosiarczanowym, amminosiarczynowym, amminoazotanowym lub amminoazotynowym palladu w ilości od 1 do 6 g/1 w przeliczeniu na pallad i zawiera ponadto sole amonowe, zwłaszcza siarczany, chlorki jedno- lub dwuzasadowe fosforany amonu w ilości od 25 do 120 g/1, wodorotlenek amonu w ilości do 50 g/1, ewentualnie chlorek potasu jako sól przewodzącą w ilości 10-20 g/1, związki buforujące pH, zwłaszcza sole kwasu borowego w ilości do 50 g/1, siarczan niklowy lub niklowo-amonowy w ilości do 1 g/1 i jako związki wybłyszczająco-wygładzające sól sodową ortosulfonowej pochodnej aldehydu benzylowego, 2-butyn-l,4-diol lub sacharynę w ilości do 2 g/1.

Przez opracowanie tej znanej kąpieli otrzymano podłoże barwione palladem lub bardzo cienkie powłoki o grubości 0,01-1 μτη o własnościach dekoracyjnych i kolorze zbliżonym do koloru powłok rodowych. Kąpiel nie nadaje się do osadzania powłok technicznych o kilkumikronowych grubościach.

Znana z opisu patentowego ZSRR nr 8 192228 kąpiel amminochlorkowa zawiera jako dodatki wybłyszczające sulfosalicylan amonu i siarczan magnezu natomiast amminochlorkowa kąpiel znana z opisu patentowego RFN nr 3149043 zawiera jako wybłyszczacze sól sodową benzaldehydu, kwas sulfonowy i siarczan niklu. Kąpiele te pracują przy podwyższonym pH>10, co w przypadku pokrywania wyrobów z miedzi lub z elementami z tworzyw sztucznych prowadzić może do uszkodzenia podłoża.

Znane z opisów patentowych USA nr nr 2 090 868 i 2 090 869 kąpiele z dodatkami wybłyszczaczy organicznych i nieorganicznych zawierających nikiel, wykazują małą stabilność, co powoduje, że własności powłok ulegają zmianom w trakcie eksploatacji.

Znany z opisu patentowego RFN nr 3049968 elektrolit sulfaminowy do palladowania, zawierający pallad jako kompleks sulfaminowy z dodatkiem kwasu sulfaminowego pozwala na otrzymanie błyszczących powłok przy pH = 8, ale wydajność prądowa tej technologii wynosi tylko około 60%. Tak niska wydajność prądowa jest spowodowana współwydzielaniem wodoru, który ponadto wbudowuje się w powłokę, powodując jej spękanie i dużą porowatość.

Celem wynalazku jest opracowanie kąpieli pracującej przy pH — 8 w temperaturze otoczenia, z wysoką wydajnością prądową, o dużej stabilności i długim czasie pracy, umożliwiającą otrzymywanie błyszczących powłok palladowych o niskiej porowatości, podwyższonej twardości i niskiej oporności kontaktowej.

Cel ten osiągnięto, wprowadzając do wodnego roztworu kąpieli amminosulfoaminowy kompleks palladu, azotyny, imid kwasu benzenosulfonowego wraz z nowym zespołem substancji organicznych, który między innymi nie powoduje zwiększania oporności kontaktowej.

Opracowany skład kąpieli nieoczekiwanie przyczynia się do znacznego podwyższenia wydajności prądowej, przy zwiększonej stabilności własności kąpieli i przedłużonym czasie pracy kąpieli, kiedy wytwarzane powłoki są wysokiej jakości.

Kąpiel do galwanicznego nakładania błyszczących powłok palladowych stanowiąca wodny roztwór oparty na sulfaminowym kompleksie palladu, zawiera od 6 do 20g/1 palladu w postaci kompleksu amminosulfaminowego Pd(NH3)2(SO3HN2)2, od 30 do 130 g/1 sulfaminianu metalu alkalicznego, od 5 do 20 g/1 jonu azotynowego NO2 w postaci azotynu metalu alkalicznego i od 0,1 do 2 g/1 imidu kwasu benzenosulfonowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera od 0,15 do 3,5 g/1 co najmniej dwóch z czterech poniżej wymienionych związków: związku pierwszego o wzorze przedstawionym na rysunku, w którym R1 oznacza alkil o ilości węgli od 2 do 8, R2 oznacza alikil o ilości węgli od 2 do 8 lub wodór Η, n oznacza liczbę naturalną od 1 do 5, jako związku drugiego soli sodowej kwasu alkilobenzenosulfonowego, jako związku trzeciego 2imidazolu i jako związku czwartego polioksyetyleno-c-kaprolaktamu o gęstości w temperaturze 25°C około 1,1 g/cm3, zawartości wody od 38 do 42%, barwie w skali jodowej w mg J2 na 100 cm3 nie więcej niż 16 i lepkości w temperaturze 25°C nie wyższej niż bOmPa-s.

160 982

Korzystnie kąpiel zawiera od 0,1 do 2,0 g/1 2-imidazolu.

Korzystnie jest aby kąpiel zawierała związku o wzorze przedstawionym na rysunku od 0,05 do 1,5 g/l.

Wskazane jest aby kąpiel zawierała od 0,05 do 1,5 //1 polioksyetyleno-r-kaprolaktamu.

Powłoki osadzone z opracowanej kąpieli są błyszczące o niskiej porowatości wynoszącej tylko 0,1%, twardości podwyższonej do 250-350 HV 0,02, niskiej oporności kontaktowej rzędu 1-5 mQ i dobrej lutowności.

Ponadto proces prowadzony w kąpieli sulfaminowej charakteryzuje się wysoką wydajnością prądową rzędu 85%. Znane sulfaminowe kąpiele do palladowania mają wydajność około 60%. Opracowana kąpiel ma niezbyt wysokie pH równe około 8, w związku z czym w przypadku pokrywania elementów z miedzi i jej stopów nie ma niebezpieczeństwa atakowania podłoża i zanieczyszczania kąpieli obcymi jonami, natomiast w przypadku pokrywania obwodów drukowanych - uszkadzania części z tworzyw sztucznych.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania.

Przykład I. Wytworzono kąpiel stanowiącą roztwór wodny zawierający:

Pd(NH3)z(SO3NH₂)₂ w ilości, w przeliczeniu na pallad — 6,5 gH sulfaminian amonu NH4SO3NH2 —60 g/l azotyn sodowy NaNO2 —22 gH imid kwasu benzenosulfonowe/o — 0,7 g/l

2-metyloaminobuten-2-diol 1,4 — 0,1 gH polioksyetyleno-c-kaprolaktam — OJ gH

Kąpiel pracuje w temperaturze 19°C przy pH = 0,8 o gęstości prądowej 1 A/dm2. Przykład II. Sporządzono kąpiel będącą wodnym roztworem zawierającym:

Pd(NH3)2(SO3NH2)2 w ilości, w przeliczeniu na pallad — 17//l sulfaminian potasu K SO3NH2 —120 //1 azotyn potasowy KNO2 — 30 //1 imid kwasu benzenosulfonowe/o — 1,41/1 polioksyetyleno-r-kaproplaktam — 1,4 //1

2-imidazol — 0,6 //1

Kąpiel pracuje przy pH = 8,0 w temperaturze 25°C i /ęstości prądowej 1,4 A/dm2. Przykład III. Opracowano kąpiel zawierającą:

Pd(NH3)2(SO3NH2)2 w ilości;

w przeliczeniu na pallad —20 gH sulfaminian amonu NFUSOsNPh —30 gH

NaNO2 —50 gH imid kwasu benzenosulfonowe/o — 2gH

2-metyloaminobuten 2-diol-l,4 — 1,5 gH sól sodowa kwasu alkilobenzenosulfonowe/o — 1 gH

Kąpiel pracuje przy pH = 8,0 w temperaturze 18°C i /ęstości prądowej 0,7 A/dm .

Niektóre własności kąpieli wedłu/ wynalazku, w porównaniu z odpowiednimi własnościami kąpieli znanych pokazano w tabeli.

160 982

Tabela

Rodzaj własności	Rodzaj kąpieli
Kąpiel sulfaminowa znana z opisu patentowego RFN nr 3049968	Kąpiel amminochlorkowa znana z opisu patentowego RFN nr 2839860	Kąpiel według wynalazku
Odczyn pH kąpieli	około 8	9,0-9,5	około 8,0
Wydajność prądowa	około 60%	około 85%	około 85%
Temperatura pracy	18-25°C	około 50°C	15-22°C
Stabilność własności kąpieli	zadowalająca	b niska	dobra
Szczelność powłok	mała szczelność powłoki	zadowalająca	bardzo wysoka szczelność

HO-C^-C-CH-C^n-OH R,- N - R₂

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (4)

Zastrzeżenia patentowe

1,1 g/cm3, zawartości wody od 38 do 42%, barwie w skali jodowej w mg J2 na 100 cm3 nie więcej niż 16 i lepkości w temperaturze 25°C nie wyższej niż 150mPa -s.

1. Kąpiel do galwanicznego nakładania błyszczących powłok palladowych, stanowiąca wodny roztwór oparty na sulfaminowym kompleksie palladu, zawierająca od 6 do 20 g/1 palladu w postaci kompleksu amminosulfaminowego Pd(NH₃)2(SO3NH2)2, od 30 do 130 g/1 sulfaminianu metalu alkalicznego, od 5 do 20 g/1 jonu azotynowego NO2 w postaci azotynu metalu alkalicznego i od 0,1 do 2 g/1 imidu kwasu benzenosulfonowego, znamienna tym, że zawiera od 0,15 do 3,5 g/1 co najmniej dwóch z czterech poniżej wymienionych związków, a mianowicie: związku pierwszego o wzorze przedstawionym na rysunku, w którym R1 oznacza alkil o ilości węgli od 2 do 8, R2 oznacza alikil o ilości węgli od 2 do 8 lub wodór Η, n oznacza liczbę naturalną od 1 do 5, jako związku drugiego soli sodowej kwasu alkilobenzenosulfonowego, jako związku trzeciego 2-imidazolu i jako związku czwartego polioksyetyleno-e-kaprolaktamu o gęstości w temperaturze 25°C około

2. Kąpiel według zastrz. 1, znamienna tym, że 2-imidazolu zawiera od 0,1 do 2,0 g/1.

3. Kąpiel według zastrz. 1, znamienna tym, że związku o wzorze przedstawionym na rysunku zawiera od 0,05 do 1,5 g/1.

4. Kąpiel według zastrz. 1, znamienna tym, że polioksyetyleno-r-kaprolaktamu zawiera od 0,05 do 1,5 g/1.