用于沉积铜-锡合金层的电解质和方法技术

本发明专利技术涉及一种电解质以及一种用于在消费品以及工业物品上沉积青铜合金的方法。本发明专利技术的电解质除了有待沉积的金属以及添加剂，例如湿润剂、络合剂和增亮剂之外，具体地还包括对于该青铜的沉积的相应过程中具有积极作用的硫化合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种电解质以及一种用于在消费品以及工业物品上沉积青铜合金的方法。本专利技术的电解质除了有待沉积的金属以及添加剂，例如湿润剂、络合剂和增亮剂之夕卜，具体地还包括对于该青铜的沉积的相应过程中具有积极作用的硫醚衍生物。消费品或消费物品如在消费物品法规中定义的、出于装饰性的原因并且为了防止腐蚀而通过薄的、氧化稳定的金属层而进行升级。这些层应该是机械稳定的并且还应该在长期的使用中不展示出失泽或磨损现象。自2001年，根据欧盟指南94/27/EC已经不再容许在欧洲销售用含镍的升级合金涂覆的消费品或者只有遵循严格条件才有可能，因为镍和含镍的金属层是接触性变应原。具体地，青铜合金已经被确立为用于含镍升级层的替代物，并且大量生产的消费品能够以电化学滚镀或挂镀过程廉价地进行升级来通过这些生产无变应原、有吸引力的产品。在电子行业的青铜层的生产中，所得到的层的可焊性以及(适当的话)其机械粘合是有待生产的层的重要特性。对于此领域中的用途，这些层的外观总体上不如其功能重要。对于在消费品上生 产青铜层，另一方面，所得层的装饰效果(光泽和亮度)以及耐久性与理想情况下不变的外观相结合是重要的目标参数。已知的用于生产青铜层的方法包括常规的使用含氰化物的过程和因此高毒性的碱浴的过程以及还有各种电解过程，这些过程根据电解质的组成通常可以被指定为在现有技术中注意到的以下两个主要组之一使用基于有机磺酸的电解质的过程或使用基于二磷酸(焦磷酸)的浴的过程。例如,EP1111097A2描述了一种电解质，该电解质包含一种有机磺酸以及锡和铜的离子连同分散剂和增亮剂以及还有任选地抗氧化剂。EP1146148A2描述了一种无氰化物的铜-锡电解质，该电解质是基于二磷酸并且包含胺和环氧氯丙烷以1:1的摩尔比的反应产物连同一种阳离子表面活性剂。该胺可以是六亚甲基四胺。它以0. 5、1. 5、2. 5和3. OA/dm2的电流密度在电解沉积中使用。W02004/005528涉及一种无氰化物的二磷酸-铜-锡电解质，该电解质包括由胺衍生物组成的添加剂、环氧氯丙烷和缩水甘油基醚化合物，摩尔比为1:0. 5-2:0. 1-5。该文献的一个目的是增大电流密度的范围，其中可以实现在一个发亮(shiny)层中均匀沉积金属。清楚地指出了此种沉积仅可以在所加入的添加剂是由以上提及组分的所有三种组成时实现。无氰化物的酸性青铜电解质同样是已知的。因为此种浴经常包含一种或多种烷基磺酸，经常与另外的添加剂，例如湿润齐IJ、络合剂、增亮齐U、等等结合。EP1408141A1描述了一种用于电化学沉积青铜的方法，其中使用了一种含锡和铜离子连同烷基磺酸和芳香族的非离子湿润剂的酸性电解质。EP1874982A1描述了从一种包含铜和锡离子连同烷基磺酸和湿润剂的电解质沉积青铜。硫化合物也可以有利地在此处提出的电解质中存在。然而，它们在此与非离子的芳香族润湿剂结合使用。EP1325175B1同样建议在酸性的青铜电解质中存在具有通式-R-Z-R’ -的特定的硫化合物。目的是通过选择性的铜络合作用来实现标准Cu(II)和Sn(II)离子电位的均衡化。尽管在该文件中使用了硫代化合物，抗氧化剂的添加似乎是不可缺少的以防止有破坏性的Sn(II)氧化。在电镀行业中通常随着有待涂覆的零件的类型和性质的变化而使用不同的涂覆过程。这些方法，除其他之外，就可以使用的电流密度而言是不同的。可以提及实质上3种不同的涂覆过程。1.用于松散材料以及大量生产的零件的滚镀在这个电镀过程中，使用了较低的工作电流密度(数量级0. 025-0. 5A/dm2)2.用于独立零件的挂镀在这个电镀过程中，使用了中度的工作电流密度(数量级0. 2-5A/dm2)3.在连续设备中用于条带和线材的高速电镀在这个领域，使 用了非常高的工作电流密度(数量级5-100A/dm2)对于使用铜-锡的涂层，前两种过程(滚镀和挂镀)是最重要的。取决于不同的电解质类型，滚镀(较低的 电流密度)亦或挂镀(中度电流密度)是有可能的(参见“实用电镀技术(Praktische Galvanotechnik)，，，Eugen G. Leuze Verlagl997,第 74ff 页)。鉴于以上提及的现有技术可以确定，尤其是对于滚镀应用，特别有利的是以下沉积过程，该过程确保了金属在通常考虑的整个电流范围内均匀沉积并且还使用了就组成而言较不复杂的并且特别是对于Sn(II)氧化稳定的电解质。因此本专利技术的一个目的是提供一种沉积过程以及一种另外的电解质，与在现有技术中披露的电解质相比，该电解质从生态学和经济性两者观点来说是有利的。应特别引起注意的是通过稳定的并且具有简单组成的电解质以低电流密度范围沉积理想地白色、发亮的青铜层。这些目的以及另外的在此没有提到、但是可以由本领域的普通技术人员从现有技术以明显的方式得出的目的，分别通过将根据权利要求1和权利要求10的用于沉积青铜的一种电解质以及相应的方法来实现。引用回到权利要求1和权利要求10的从属权利要求分别代表该电解质或方法的优选实施方案。所提出的一种用于在消费品和工业物品上沉积铜-锡青铜的无氰化物电解质，该电解质包含处于水溶盐形式的有待沉积的金属(例如铜、锡和任选地锌)并且特征在于该电解质包括以下的另外组分a) 一种或多种烷基磺酸；b) 一种处于磺化的或硫酸化的芳香族烷基芳基醚化合物的盐形式的离子型湿润剂；c) 一种络合剂；以及d) 一种选自由二烷基硫醚衍生物组成的组的化合物，极其有利地但是尽管如此却出人意料地使所述目的能得以实现。这种电解质使之有可能在消费品以及工业物品上，尤其是以低电流密度范围来生产非常均匀的并且极其明亮的铜-锡青铜沉积物。所使用的电解质具有良好的稳定性，特别是就Sn (IV)沉淀物而言。这完全出人意料地导致了免除将另外的抗氧化剂加入到该电解质中。因此在一个优选实施方案中，在本专利技术的电解质中不存在另外的抗氧化剂，特别是氢醌、邻苯二酚、间苯二酚、苯酚磺酸、甲酚磺酸、等等。这是本领域的普通技术人员就现有技术而言没有预期到的。在本专利技术的电解质中，有待沉积的金属铜和锡或铜、锡和锌作为其离子在溶液中存在。给予优选的是以下实施方案，其中金属离子作为盐存在，其中阴离子已经在电解质中存在或者不会通过另外引入对应的金属盐而导致该电解质中的阴离子组分的浓度的任何增加。因此它们非常优选地以水溶盐的形式引入，这些盐优选地选自下组，该组由以下各项组成烷基磺酸盐、碳酸盐、碱式碳酸盐、碳酸氢盐、氢氧化物、氢氧化氧化物、氧化物或其组合。可以指出在一个优选的实施方案中，这些金属还能以可溶阳极的形式引入到该电解质中。在此方面，可以参考相应地在此提及的本专利技术的方法的实施方案作为有利方案。在这些电解质中引入的盐的类型和量值对于所得到的装饰性青铜层的颜色可以是决定性的并且可以根据消费者要求设定。所沉积的金属，如所指出的，展示出在用于消费品和工业物品上的装饰性青铜层应用的电解质中的离子式溶解的形式。铜的离子浓度可以设定在从0. 2至10g/l电解质的范围内，优选地从0.3至4g/l的范围内，锡的离子浓度可以设定在从1.0至30g/l电解质的范围内，优选地2-20g/l的范围内，并且如果存在的话锌的离子浓度可以设定在从0.5至20g/l电解质的范本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.17 DE 102010034646.21.一种用于在消费品和工业物品上沉积铜-锡青铜的无氰化物电解质，该电解质包含处于水溶盐形式的有待沉积的金属，其特征在于该电解质包括以下的另外组分a)—种或多种烧基横酸；b)一种离子型湿润剂，该润湿剂处于磺化的或硫酸化的芳香族烷基芳基醚化合物的盐形式；c)一种络合剂；以及d)一种选自由二烷基硫醚衍生物组成的组的化合物。2.如权利要求1所述的电解质，其特征在于该电解质包含铜和锡或铜、锡和锌作为有待沉积的金属。3.如权利要求1和/或2所述的电解质，其特征在于这些有待沉积的金属以离子式溶解的形式存在，其中铜的离子浓度是在从O. 2到10g/l电解质的范围内，锡的离子浓度是在从1. O到20g/l电解质的范围内，如果存在的话，锌的离子浓度是在从1. O到20g/l电解质的范围内。4.如权利要求1至3中一项或多项所述的电解质，其特征在于烷基磺酸是选自下组，该组由以下各项组成甲磺酸、乙磺酸和正丙磺酸。5.如权利要求1至4中一项或多项所述的电解质，其特征在于这些有待沉积的金属的烷磺酸盐被用作水溶性盐。6.如权利要求1至5中一项或多项所述的电解质，其特征在于使用一种选自下组的烷基芳基醚化合物，该组由以下各项组成β -萘酚乙氧基化物、壬基酚乙氧基化物。7.如权利要求1至6中一项或多项所述的电解质，其特征在于使用这些对应的酸的碱金属盐。8.如权利要求1至7中一项或多项所述的电解质，其特征在于使用选自下组的络合剂， 该组由以下各项组成草酸、丙二酸、丁二酸、酒石酸、苹果酸、柠檬酸、马来酸、戊二酸、己二酸。9.如权利要求1至8中一项或多项所述的电解质，其特征在于使用一种选自下组...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·威伊米勒，K·布隆德，U·曼茨，F·奥伯斯特，M·托马佐尼，S·博格，
申请(专利权)人：尤米科尔电镀技术有限公司，
类型：
国别省市：