PL78383B2 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 01.06.1973 Opis patentowy opublikowano: 10.06.1975 78383 KI. 48a,5/28 MKP- C23b 5/28 CZYTELNIA UrzaÓM Pot*:t^v?ao k.Twórcywynalazku: Edward Kozlarek, Jerzy Lagoda, Wladyslaw Reksc, Wojciech Lawicki Uprawniony z patentu tymczasowego: Politechnika Poznanska, Poznan (Polska) Kapiel kwasna do elektrochemicznego zlocenia Dziedzina techniki. Przedmiotem wynalazku jest kapiel kwasna do elektrochemicznego zlocenia pozwalaja¬ ca na uzyskanie powlok z czystegozlota. ' Stan techniki. Kwasne kapiele zostaly zastosowane do zlocenia na skale przemyslowa dopiero w ostatnich latach. W zasadzie rozróznic mozna dwa rodzaje tych kapieli. W pierwszym z nich oprócz cyjanozlocinu potasu glównym skladnikiem sa fosforany potasu i kwas fosforowy, natomiast w drugim — oprócz cyjanowych soli zlota zawarte sa cytryniany potasu i kwas cytrynowy. Pierwsze z tych kapieli pracuja przy pH 5-7, natomiast drugie — przy pH 3,5—4,5. Kapiele te, a zwlaszcza zawierajace kwas cytrynowy i jego sole nadaja sie szczególnie do zlocenia stali wysokostopowych, na przyklad stosowanego szeroko w elektrotechnice kowaru. Kapiele te pozwalaja na uzyskanie dobrej przyczepnosci warstwy zlota do podloza. Moga one wprawdzie pracowac przez dluzszy okres czasu, pod warunkiem jednak, ze ubytki zlota z kapieli beda wyrównywane przez dodawanie swiezego cyjanozlocinu potasowego i ze stosowac sie bedzie stabilizatory sluzace do usuwania tworzacych sie w trakcie procesu katodowego ubocznych produktów. Nagromadzenie bowiem w kapieli tych ubocznych produktów moze doprowadzic do zmian wlasciwosci otrzymywanych powlok zlota. W trakcie procesu zlocenia kumuluja sie w kapieli jony potasowe na skutek wydzielania sie zlota z cyjanozlocinu potasu. Jony te usuwa sie przez ich wytracenie w postaci winianu.Przypadkowe zanieczyszczenia powstajace w kapieli, na przyklad na skutek rozpuszczenia pewnych ilosci stali stopowych, a wiec zanieczyszczenia takie jak jony zelaza, kobaltu i niklu usuwa sie z kapieli przez dodatek jonów szczawianowyeh. Powstajacy w trakcie procesu katodowego nadtlenek wodoru, który wywiera destrukcyj¬ ny wplyw na powloki zlota — usuwa sie przez dodatek do kapieli róznego typu zwiazków redukujacych.Uzyskiwane dotychczas przy elektrochemicznym zloceniu w kwasnych kapielach powloki z czystego zlota wykazywaly wprawdzie jak juz wyzej wspomniano — dobra przyczepnosc do podloza jednak cienkie powloki (o grubosci ponizej 2 mikronów) nie sa dostatecznie szczelne dla niektórych zastosowan technicznych. Szczelne powloki z czystego zlota mozna w znanych kapielach uzyskac praktycznie dopiero wtedy, gdy ich grubosc byla wyzsza niz 3 mikrony, Oczywiscie zwieksza to znacznie koszt tych powlok.Dla zwiekszenia szczelnosci, drobnokrystalicznosci, twardosci lub polysku powlok zlota wprowadza sie do kapieli jony innych metali, które jednak w trakcie procesu katodowego wspólosadzaja sie wraz ze zlotem,. Do2 78 383 tego celu w technice stosuje sie jony antymonu, arsenu, cyny indu, kobaltu, niklu, palladu, platyny i srebra.Stosunek ilosci jonów zlota do jonów tych metali w kapielach takich miesci sie w granicach 1 :0,1 do 1 :1. Sa to wiec ilosci pokazne. Uzyskuje sie przy tym powloki skladajace sie ze zlota i wymienionych wyzej metali.Powloki te wprawdzie sa bardziej szczelne niz powloki z czystego zlota, a wiec moga miec mniejsza grubosc, jednak do niektórych zastosowan nie nadaja sie one zupelnie. W wielu bowiem przypadkach wymagane jest w technice stosowanie powlok z czystego zlota. Tak jest na przyklad w przypadku niektórych elementów pólprzewodnikowych, dla których czyste zloto stanowi warstwe ochronna przed zanieczyszczeniami.Dalsza wada znanych kapieli jest to, ze w trakcie procesu katodowego tworzy sie polimer cyjanianowy (HCN)n, który osadza sie wraz ze zlotem powodujac ciemnienie powlok oraz obnizenie ich szczelnosci.Istota wynalazku i skutki techniczne. Okazalo sie, ze mozna uzyskac bardzo szczelne cienkie powloki z czystego zlota, jezeli wedlug wynalazku zlocenie elektrochemiczne przeprowadza sie w kapieli zawierajacej jako stabilizator jony talawe, zwlaszcza o stezeniu 0,000004—0,0002 molowym, to znaczy w ilosci mniej wiecej 0,1% w stosunku do ilosci zlota w kapieli. Stwierdzono przy tym, ze tal nie ulega praktycznie wspólosadzaniu ze zlotem na katodzie, a zwiazki cyjanowe w kapieli nie wykazuja tendencji do polimeryzacji.Stosujac kapiele wedlug wynalazku mozna uzyskac wystarczajaca dla zastosowan elektronicznych szczel¬ nosci powlok z czystego zlota juz przy grubosci 1,5—2,0 mikronów. Powloki te sa przy tym jasne, bez jakichkolwiek wtracen i szkodliwych osadów. Poniewaz jony talawe nie osadzaja sie na katodzie, wiec ich zawartosc w kapieli zmienia sie w bardzo znikomym stopniu. Jest to niezwykle korzystna cecha z punktu widzenia technologicznego. Jony talawe najkorzystniej jest wprowadzic do kapieli w postaci octanu talawego, w tym przypadku stosuje sie w kapieli stezenie tej soli wynoszace 1—35 mg/dcm3.Jest jednak sprawa oczywista, ze jony talawe mozna wprowadzic do kapieli pod postacia jakiegokolwiek innego rozpuszczalnego w danej kapieli zwiazku talu jednowartosciowego, zwazajac jedynie na to, aby wprowa¬ dzany wraz z talem anion nie wywieral szkodliwego wplywu na proces katodowy. Taki szkodliwy wplyw na proces katodowy wywieraja jony azotonowe. Jony talawe stosowane w kapieli wedlug wynalazku sluza do jej stabilizowania. Moga one byc uzywane jako takie lub wraz z innymi znanymi stabilizatorami, takimi jak kwas winowy, kwas szczawiowy i siarczan hydrazyny.Nizej podano dwie rózne kapiele zawierajace wedlug wynalazku jony talawe. Nalezy jednak nadmienic, ze sklad tych przykladowych kapieli w niczym nie ogranicza zakresu wynalazku. Stwierdzono bowiem, ze we wszystkich przebadanych cyjankowych kwasnych kapielach do elektrochemicznego zlocenia jony talawe wywieraly podobny skutek, to znaczy umozliwialy uzyskanie cienkich, bardzo szczelnych powlok z czystego zlota.Przyklad): Jako kapiel do elektrochemicznego zlocenia stosowano roztwór wodny o nastepujacym skladzie: zloto jako cyjanozlocin potasowy 2 — 3 g/litr kwascytrynowy 40 - 120 g/litr octan talawy 1 — 12 mg/litr Podczas procesu zlocenia kapiel nadzorowano, by jej sklad miescil sie w wyzej podanym zakresie stezen.Zloceniu poddano blache stalowa. Warunk-pracy kapieli byly nastepujace: temperatura 50—60°C, gestosc pradu 0,1-0,2 A/dm2, pH 3,5-4,5. Po nalozeniu powloki z czystego zlota o grubosci 1,5 mikrona uzyskane próbki ogrzewano w temperaturze 500°C w atmosferze powietrza wciagu 4 minut. Po zakonczeniu ogrzewania na powierzchni zlocenia nie byly widoczne jakiekolwiek zmiany, co swiadczylo io szczelnosci uzyskanej powloki.Przy zloceniu przeprowadzonym w analogicznych warunkach bez dodatku octanu talawego mozliwe bylo uzyskanie szczelnej powloki dopiero przy grubosci 3,5 mikrona.Przyklad II. Do zlocenia stosowano roztwór wodny o skladzie: zloto jako cyjanozlocin potasowy 6—10 g/litr octantalawy 2-35 g/litr Warunki pracy kapieli: temperatura 53-57°C, gestosc pradu 0,1-0,2 A/dm2, pH 5,8-6,0.Przy zastosowaniu powyzszych warunków szczelne powloki zlota na stali uzyskano przy grubosci 2 mikronów. PL PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Kapiel kwasna do elektrochemicznego zlocenia zawierajaca zloto pod postacia cyjanozlocinów metali alkalicznych oraz ewentualnie stabilizatory tskie jak kwas fosforowy i jego sole, kwas cytrynowy i jego sole, kwas winowy i jego sole, kwas szczawiowy i jego sole oraz inne srodki pomocnicze, takie jak reduktory, szczególnie siarczan hydrazyny, znamienny tym, ze jako stabilizator zawiera jony talawe, zwlaszcza o stezeniu 0,000004-0,0002 molowym.78383 3

2. Kapiel kwasna wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze zawiera octan talawy w ilosci 1—35 mg/dcm3 kapieli. PL PL