RU2198242C1 - Composition for cobalt chemical deposition - Google Patents
Composition for cobalt chemical deposition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2198242C1 RU2198242C1 RU2001114694A RU2001114694A RU2198242C1 RU 2198242 C1 RU2198242 C1 RU 2198242C1 RU 2001114694 A RU2001114694 A RU 2001114694A RU 2001114694 A RU2001114694 A RU 2001114694A RU 2198242 C1 RU2198242 C1 RU 2198242C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cobalt
- coating
- metal
- thiourea
- composition
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Chemically Coating (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области химического нанесения кобальтового покрытия на металлические и керамические поверхности. Использование изобретения позволяет наносить кобальтовые беспримесные покрытия на детали сложного профиля, в том числе в поры керамических материалов, что открывает дополнительные возможности для его применения в различных областях техники. The invention relates to the field of chemical deposition of cobalt coatings on metal and ceramic surfaces. The use of the invention allows the application of cobalt pure coatings on parts of complex profile, including in the pores of ceramic materials, which opens up additional possibilities for its application in various fields of technology.
Известны методы кобальтирования, основанные на разложении летучих химических соединений. Так, для получения кобальтового покрытия используют октакарбонилкобальт, который разлагается при температуре 180-220oС [Сыркин В.Г. Карбонильные металлы. М. :Химия. 1978. 256 с.]. Однако применение металлоорганических соединений ограниченно высокой токсичностью исходных соединений, необходимостью термообработки подложки, а также образованием в поверхностном слое примеси карбидов кобальта. Недостатком таких процессов является высокая температура реакции.Known cobalt methods based on the decomposition of volatile chemical compounds. So, to obtain a cobalt coating using octacarbonyl cobalt, which decomposes at a temperature of 180-220 o [Syrkin V.G. Carbonyl metals. M.: Chemistry. 1978. 256 p.]. However, the use of organometallic compounds is limited by the high toxicity of the starting compounds, the need for heat treatment of the substrate, and the formation of cobalt carbide impurities in the surface layer. The disadvantage of such processes is the high reaction temperature.
Известны составы для получения кобальтового покрытия в процессах, основанных на реакции восстановления ионов кобальта в водном растворе до металла с помощью восстановителя - гипофосфита натрия [Физико-химические основы процесса химического кобальтирования. Под ред. Горбунова К.М. М.: Наука. 1974. 219 с.]. К недостаткам этих реакций относится то, что реакционная смесь неустойчива, а заметное (10 мг Со/10 см2•10 мин) образование металлического покрытия происходит лишь при нагревании до 90oС. Еще одним недостатком таких способов является большое содержание фосфора (3-10%) в кобальтовом покрытии в виде СоР, Со2Р и СоР3, что приемлемо лишь для получения магнитных покрытий.Known compositions for producing cobalt coating in processes based on the reaction of reduction of cobalt ions in an aqueous solution to a metal using a reducing agent - sodium hypophosphite [Physicochemical basis of the chemical cobaltization process. Ed. Gorbunova K.M. M .: Science. 1974. 219 p.]. The disadvantages of these reactions are that the reaction mixture is unstable, and a noticeable (10 mg Co / 10 cm 2 • 10 min) formation of a metal coating occurs only when heated to 90 o C. Another disadvantage of such methods is the high phosphorus content (3- 10%) in a cobalt coating in the form of CoP, Co 2 P and CoP 3 , which is acceptable only for obtaining magnetic coatings.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является раствор, содержащий 0,3-5,0 г/л соли кобальта (в пересчете на металл), 0,04-1,2 г/л гидразинборана, 0,2-20 г/л гидразина и 0,1-1,0 г/л глюконовой кислоты или ее соли (в пересчете на кислоту) [а.с. СССР 435305, Бюлл. 31, 1977] (прототип). Осаждение кобальта из раствора, содержащего соль кобальта, осуществляют смесью гидразинборана с гидразином в присутствии глюконовой кислоты или ее соли. Недостатком прототипа является то, что для получения таким составом покрытия толщиной более процесс необходимо проводить при нагревании не менее чем до 60oС и обязательно после предварительной активации изделия раствором хлорида палладия. Вторым недостатком является образование в кобальтовом покрытии 0,3-5% бора в виде борида кобальта, что значительно ограничивает использование полученного таким образом покрытия.Closest to the proposed invention in technical essence is a solution containing 0.3-5.0 g / l of cobalt salt (in terms of metal), 0.04-1.2 g / l of hydrazinborane, 0.2-20 g / l of hydrazine and 0.1-1.0 g / l of gluconic acid or its salt (in terms of acid) [and.with. USSR 435305, Bull. 31, 1977] (prototype). Precipitation of cobalt from a solution containing a cobalt salt is carried out with a mixture of hydrazinborane and hydrazine in the presence of gluconic acid or its salt. The disadvantage of the prototype is that to obtain such a coating composition with a thickness of more the process must be carried out when heated to at least 60 o C and always after pre-activation of the product with a solution of palladium chloride. The second disadvantage is the formation in the cobalt coating of 0.3-5% boron in the form of cobalt boride, which significantly limits the use of the coating thus obtained.
Задачей изобретения является получение беспримесного кобальта на поверхности керамической подложки, поскольку только в этом случае образуется каталитически активный кобальт. The objective of the invention is to obtain pure cobalt on the surface of the ceramic substrate, since only in this case catalytically active cobalt is formed.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение кобальтового покрытия на керамической подложке без предварительной активации платиновыми металлами и не содержащего примеси бора или фосфора. The technical result of the invention is to obtain a cobalt coating on a ceramic substrate without prior activation by platinum metals and not containing impurities of boron or phosphorus.
Поставленная цель достигается тем, что предлагается состав для химического осаждения кобальта, включающий соль кобальта, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гидразин гидрат, тиомочевину и водный раствор аммиака при следующих соотношениях компонентов, г/л:
Соль кобальта (в пересчете на металл) - 1,8-4,7
Гидразин гидрат - 3-40
Тиомочевина - 0,2-2
Аммиак водный - Остальное
Кобальтирование заявленным раствором проводят следующим образом: навеску соли кобальта растворяют в воде, после чего добавляют гидразин и 25 % водный аммиак. Обрабатываемое изделие погружают при комнатной температуре в этот раствор и добавляют тиомочевину, после чего сразу начинается процесс кобальтирования, скорость которого ~ 0,5 г/л•ч. Подбор компонентов состава позволяет эффективно и с высокой скоростью проводить осаждение кобальта и получать покрытие, не содержащее примесей, поскольку для восстановления ионов Со(II) используются реагенты, не содержащие фосфора и бора.This goal is achieved by the fact that the proposed composition for the chemical deposition of cobalt, including cobalt salt, characterized in that it further comprises hydrazine hydrate, thiourea and aqueous ammonia in the following ratios of components, g / l:
Cobalt salt (in terms of metal) - 1.8-4.7
Hydrazine Hydrate - 3-40
Thiourea - 0.2-2
Ammonia water - The rest
The cobaltation of the claimed solution is carried out as follows: a weighed portion of cobalt salt is dissolved in water, after which hydrazine and 25% aqueous ammonia are added. The workpiece is immersed at room temperature in this solution and thiourea is added, after which the cobalt process immediately begins, the speed of which is ~ 0.5 g / l • h. The selection of the components of the composition allows efficiently and with high speed to carry out the deposition of cobalt and to obtain a coating that does not contain impurities, since reagents that do not contain phosphorus and boron are used to reduce Co (II) ions.
Важным преимуществом заявляемого состава является то, что без предварительной активации подложки соединениями платиновых металлов происходит заполнение металлическим кобальтом пор диаметром 40 и более в керамической подложке. Судя по данным ЯМР и ЭПР, воздух, находящийся в порах керамики, окисляет гидразин до перекиси водорода, что в свою очередь приводит к синтезу в порах керамики диоксидтиомочевины (ДОТМ) в результате взаимодействия Н2О2 с тиомочевиной. Сильное восстановительное действие образующегося ДОТМ еще больше усиливается высоким значением рН (~11) в присутствии гидразина, что позволяет восстанавливать ионы кобальта(II) на поверхности и в порах образца без предварительной активации соединениями платиновых металлов.An important advantage of the claimed composition is that without prior activation of the substrate with platinum metal compounds, pores with a diameter of 40 are filled with cobalt metal and more in a ceramic substrate. Judging by the NMR and EPR data, the air in the ceramic pores oxidizes hydrazine to hydrogen peroxide, which in turn leads to the synthesis of dioxi thiourea (DOTM) in the pores of the ceramic as a result of the interaction of H 2 O 2 with thiourea. The strong reducing effect of the resulting DOTM is further enhanced by a high pH (~ 11) in the presence of hydrazine, which allows the reduction of cobalt (II) ions on the surface and in the pores of the sample without prior activation by platinum metal compounds.
Следует отметить, что прямое восстановление диоксидтиомочевиной ионов кобальта не приводит к полному кобальтированию керамики, т.к. в этом случае металлический кобальт оседает только на поверхности и не попадает в поры керамики, что принципиально важно при получении катализаторов. It should be noted that the direct reduction of cobalt ions by dioxythiourea does not lead to complete cobaltation of the ceramics, since In this case, cobalt metal deposits only on the surface and does not enter the pores of ceramics, which is fundamentally important in the preparation of catalysts.
Повышенное содержание гидразин гидрата по сравнению с прототипом обусловлено необходимостью получения ДОТМ. Выбор концентрации тиомочевины объясняется тем, что при содержании меньше 0,2 г/л осаждения кобальта не происходит, а при увеличении концентрации больше 2 г/л помимо осаждения металлического кобальта наблюдается образование сульфата кобальта. Так, в случае содержания тиомочевины 3 г/л, судя по данным рентгеноэлектронной спектроскопии, кобальтовое покрытие содержит 25 % CoSO4.The increased content of hydrazine hydrate compared with the prototype due to the need to obtain DOTM. The choice of thiourea concentration is explained by the fact that when the content is less than 0.2 g / l, cobalt precipitation does not occur, and with an increase in the concentration of more than 2 g / l, in addition to the deposition of metallic cobalt, cobalt sulfate is also formed. So, in the case of a thiourea content of 3 g / l, judging by the data of X-ray electron spectroscopy, the cobalt coating contains 25% CoSO 4 .
Зависимость скорости восстановления Со(II) от содержания водного аммиака и гидразина в растворе приведена в Таблице 1. В случае избытка гидразина наблюдается уменьшение скорости восстановления ионов Со(II) из-за сильной поляризации поверхности керамики продуктами разложения гидразина. Концентрация аммиака в растворе также имеет важное значение. Так, при уменьшении относительной концентрации аммиака (при рН < 11) происходит образование устойчивого к восстановлению Со(ОН)2, а при увеличении концентрации аммиака (при рН ≥ 13) в растворе образуется устойчивый ион [Со(NН3)6]2+.The dependence of the Co (II) reduction rate on the content of aqueous ammonia and hydrazine in the solution is given in Table 1. In the case of excess hydrazine, a decrease in the Co (II) ion reduction rate is observed due to the strong polarization of the ceramic surface by the hydrazine decomposition products. The concentration of ammonia in the solution is also important. So, with a decrease in the relative concentration of ammonia (at pH <11), the formation of Co (OH) 2 resistant to reduction occurs, and with an increase in the concentration of ammonia (at pH ≥ 13), a stable ion forms in the solution [Co (NH 3 ) 6 ] 2+ .
Ниже приведены примеры предлагаемого состава для химического осаждения кобальта. The following are examples of the proposed composition for the chemical deposition of cobalt.
Пример 1. Example 1
Хлорид кобальта (II) шестиводный (в пересчете на металл) - 3,5 г/л
Гидразин гидрат - 30 г/л
Тиомочевина - 1 г/л
Аммиак водный - 360 г/л
Кобальтирование проводят следующим образом. Керамические образцы из γ-AlО3 погружают в водно-аммиачный раствор, содержащий соль кобальта и гидразин. Затем добавляют тиомочевину. Процесс протекает 2 ч при температуре 10-30oС. Образуется покрытие толщиной 14-15 мк с оптимальным заполнением пор. Данные о скорости металлизации приведены в табл. 2.Cobalt (II) chloride six-water (in terms of metal) - 3.5 g / l
Hydrazine hydrate - 30 g / l
Thiourea - 1 g / l
Ammonia water - 360 g / l
Cobaltation is carried out as follows. Ceramic samples from γ-AlO 3 are immersed in an aqueous ammonia solution containing cobalt salt and hydrazine. Then thiourea is added. The process takes 2 hours at a temperature of 10-30 o C. Formed coating with a thickness of 14-15 microns with optimal filling of pores. Data on the metallization rate are given in table. 2.
Пример 2. Example 2
Хлорид кобальта (II) шестиводный - 4,7 г/л (в пересчете на металл)
Гидразин гидрат - 40 г/л
Тиомочевина - 2 г/л
Аммиак водный - 420 г/л
Кобальтирование проводят так же, как в примере 1. Получают покрытие толщиной 12-13 мкм.Cobalt (II) chloride, six-water - 4.7 g / l (in terms of metal)
Hydrazine hydrate - 40 g / l
Thiourea - 2 g / l
Water ammonia - 420 g / l
Cobaltation is carried out as in example 1. Get a coating thickness of 12-13 microns.
Пример 3. Example 3
Хлорид кобальта (II) шестиводный - 1,8 г/л (в пересчете на металл)
Гидразин гидрат - 3 г/л
Тиомочевина - 0,2 г/л
Аммиак водный - 36 г/л
Кобальтирование проводят так же, как в примере 1. Получают покрытие толщиной 3-4 мкм.Cobalt (II) chloride, six-water - 1.8 g / l (in terms of metal)
Hydrazine hydrate - 3 g / l
Thiourea - 0.2 g / l
Ammonia water - 36 g / l
Cobaltation is carried out as in example 1. Get a coating thickness of 3-4 microns.
Claims (1)
Соль кобальта (в пересчете на метал) - 1,8 - 4,7
Гидразин гидрат - 3 - 40
Тиомочевина - 0,2 - 2
Аммиак водный 25% - ОстальноеоComposition for the chemical deposition of cobalt, including cobalt salt, characterized in that it further comprises hydrazine hydrate, thiourea and aqueous ammonia in the following ratio, g / l:
Cobalt salt (in terms of metal) - 1.8 - 4.7
Hydrazine Hydrate - 3 - 40
Thiourea - 0.2 - 2
Ammonia water 25% - The rest
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001114694A RU2198242C1 (en) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | Composition for cobalt chemical deposition |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001114694A RU2198242C1 (en) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | Composition for cobalt chemical deposition |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2198242C1 true RU2198242C1 (en) | 2003-02-10 |
RU2001114694A RU2001114694A (en) | 2003-02-10 |
Family
ID=20250177
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001114694A RU2198242C1 (en) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | Composition for cobalt chemical deposition |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2198242C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD4087C1 (en) * | 2010-02-10 | 2011-08-31 | Государственный Университет Молд0 | Process for chemical-catalytic deposition of metal coatings |
RU2791116C1 (en) * | 2022-11-03 | 2023-03-02 | Общество с ограниченной ответственностью "ПОЛИМЕТИНОВЫЕ КРАСИТЕЛИ" | Composition for chemical deposition of cobalt coating on the surface of products with an irregular shape |
-
2001
- 2001-05-31 RU RU2001114694A patent/RU2198242C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
АЖОГИН Ф.Ф. и др. Гальванотехника. Справочник. - М.: Металлургия, 1987, с.394-397. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD4087C1 (en) * | 2010-02-10 | 2011-08-31 | Государственный Университет Молд0 | Process for chemical-catalytic deposition of metal coatings |
RU2791116C1 (en) * | 2022-11-03 | 2023-03-02 | Общество с ограниченной ответственностью "ПОЛИМЕТИНОВЫЕ КРАСИТЕЛИ" | Composition for chemical deposition of cobalt coating on the surface of products with an irregular shape |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1867697B (en) | Electroless copper plating solution and method for electroless copper plating | |
US5925415A (en) | Electroless plating of a metal layer on an activated substrate | |
Muramatsu et al. | Synthesis of uniform spherical Cu2O particles from condensed CuO suspensions | |
TWI306907B (en) | Non-electrolytic pre-plating treating agent, non-electrolytic plating method using the agent and non-electrolytic plating product | |
US5085693A (en) | Hydrazine bath for chemical deposition of platinum and/or palladium, and method of manufacturing such a bath | |
KR20010007134A (en) | Improved process for synthesizing a palladium replenisher for electroplating baths | |
CN86104390A (en) | The preparation method of silver-containing catalyst | |
Hung | Electroless copper deposition with hypophosphite as reducing agent | |
JPH0243371A (en) | Antiwear nickel-boron coating material for non-electrolytic plating with an ethylene thiourea | |
UA69409C2 (en) | Catalyst for the production of vinyl acetate, comprising unadulterated palladium, copper and gold (variants) and method for its production | |
RU2198242C1 (en) | Composition for cobalt chemical deposition | |
JP2003530486A (en) | Electrolytic bath for electrochemically depositing palladium or its alloys | |
WO2017064874A1 (en) | Electroless platinum plating solution | |
Harizanov et al. | Metal coated alumina powder for metalloceramics | |
Keuler et al. | Optimizing palladium conversion in electroless palladium plating of alumina membranes | |
JP5550086B1 (en) | Method for producing non-cyanide gold salt for gold plating | |
JP3897415B2 (en) | Method for producing noble metal-dispersed titanium oxide thin film and gas sensor | |
Smikhovskaia et al. | Laser-induced continuous generation of Ni nanoparticles for organic synthesis | |
JP3101061B2 (en) | Platinum electroless plating bath and method for producing platinum plating product using the same | |
EP1337685A2 (en) | Electroless rhodium plating | |
JPH0617258A (en) | Gold plating liquid and gold plating method | |
US6087516A (en) | Process for producing bis (1,2-ethanediamine) gold chloride and gold-plating solution containing the gold chloride | |
JP2592712B2 (en) | Method for producing sterilizing purifying agent | |
JPS6237301A (en) | Production of metal holding particle | |
JP3074415B2 (en) | Production method of silver-plated copper powder |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070601 |