JP2859316B2 - 白金または白金合金の電気めっき浴および電気めっき方法 - Google Patents
白金または白金合金の電気めっき浴および電気めっき方法Info
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Description
る。白金等の宝飾用貴金属は物品の外観を良くして特別
な効果を上げるために用いられている。白金は、バース
チングディスクの被覆のように、金属その他の材料を腐
食から保護する被膜として用いることができる。白金被
膜は、電気回路の配線としても用いられている。白金被
膜には特殊な分野において種々の用途があり、たとえば
白金被覆したチタン電極の場合には、白金被膜は導電体
として作用すると共にチタンを保護する作用も有し、そ
れによって腐食環境で使用できる電極となっている。白
金被覆した表面には触媒作用もあり、たとえば陽極の過
剰水素ポテンシャルを下げる。白金被膜のその他の用途
としては、タービンブレードを被覆・後処理した場合の
ように、下地成分または付加的材料と反応して生成した
反応生成物を、耐エロージョン性および耐食性を有する
白金アルミニウム被膜として用いることもできる。白金
合金被膜も上記と同様に形成・処理することができる。
生物分野で多くの用途がある。
適化された種々の水溶液中で電気めっきされている。
ばジアミンジニトロ白金酸(II)(白金「P」塩)、ア
ルカリ金属ヘキサヒドロキシ白金酸塩(IV)、水素ヘキ
サクロロ白金酸塩(IV)、および水素ジニトロスルフェ
ート白金酸塩(II)(DNS)である。
制御が困難であり、効率が低く、極端なpH値(酸性度お
よびアルカリ性度)を必要とし、望ましくない物質が析
出し、導電性が低下し、被膜の応力が大きい(特に被膜
厚さが5μmを超えると)。これらの要因から、それぞ
れのめっき浴は自ずと少数の特定用途用に最適化されて
おり、そして多種多様な製品に応じた対処が余儀無くさ
れている。
は酸性が強いため、有毒物質として扱われざるを得な
い。場合によっては、材料を乾燥させてしまうと爆発性
を持つために危険な状態になることもある。更に、強い
アルカリ性または酸性のめっき浴によって、めっき設備
だけでなくめっき対象物も激しく腐食される可能性があ
る。
のような種々の添加剤を用いることが制御を更に困難に
する。補充液を添加すると浴中に存在する成分のバラン
スが変化し、めっき被膜の性質が変化する可能性があ
る。
金合金の電気めっき技術が強く求められている。
が高く、極端なpH値(酸性度およびアルカリ性度)を必
要とせず、望ましくない物質が析出せず、導電性が低下
せず、被膜の密着性が優れ、安定かつ融通性の高い、白
金または白金合金の電気めっき浴および電気めっき方法
を提供することを目的とする。
カリ性水溶液を含み、上記錯塩のアニオン成分が有機酸
またはハロゲン化水素酸以外の無機酸から誘導された一
種以上の群またはラジカルである、白金または白金合金
の電気めっき浴によって達成される。
性めっき対象物に白金または白金合金の被膜を電気めっ
きする方法をも提供する。
らは公知の方法によって作成できる。適当な錯化配位子
は窒素、燐、または酸素を含有する配位子であり、これ
には例えばアンモニアやアミンがあり、アミンとしては
第一、第二、および第三アミンおよび置換されたアミン
がある。フォスフィンも考えられる。酸素を含有するキ
レート化配位子、例えばクエン酸も適当な白金錯体を形
成する。配位子は、溶液の形でまたは単離した塩の形で
白金との錯体として残留でき且つ電気めっき条件下でめ
っき対象物に白金を電着できる能力によって選択するこ
とが望ましい。簡単な試験によって、ある配位子が利用
者の要求に合致するか否かを判定することができる。望
ましい配位子はアンモニアである。本発明の塩のアニオ
ン成分は、燐酸塩、水素燐酸塩、四ふっ化硼酸塩、スル
ファミド酸塩、硫酸塩、硝酸塩(ただし、爆発性物質を
生成する危険があるので特別な注意を払う必要があ
る)、炭酸塩等のような無機酸群から選択することがで
きる。適当な有機アニオンとしては、非環式または環式
のカルボン酸、例えばヒドロキシ酸、二塩基酸、スルホ
ン酸、スルファミド酸、チオカルボン酸、およびイミド
酸等がある。望ましい有機酸アニオンとしては、乳酸
塩、安息香酸塩、クエン酸塩、および酒石酸塩等があ
る。アニオン成分は、めっきしようとする被膜に適した
ものを選択し、また金属白金、白金合金、めっき対象物
に対する化学的攻撃によってめっき処理過程を妨害しな
いものとすべきである。
助し、自己緩衝能のあるめっき浴にする。
選択した白金錯塩およびその他の必要な成分(合金金属
錯塩および/または塩のような成分)の安定範囲内で変
化できる。一般的には、8.5より大きいpH値で良好な結
果が得られる。pH値には明確な臨界の上限値は現れない
が、pH値を余り高くしないほうが望ましく、10.0〜10.5
の範囲にすることが望ましい。
高い。白金合金めっきは、選択された貴金属または非金
属(例えば塩化テトラアミン白金(II)または塩化テト
ラアミンニッケル(II))およびその他の適当な金属源
を組み合わせることによって行うことができる。
艶出しが向上することは一般的に知られている。本発明
者は、本発明に従って用いるアニオン成分の幾つかが、
宝飾用途に適した白色光輝被膜のめっきを可能にするこ
とを見出した。従って、その場合には敢えて光沢剤を添
加する必要はない。
の無い限り、他の成分を含有していてもよい。一般的に
は必要ないと考えられるが、めっき浴の導電性を高める
ために何らかのイオンが存在していてもよい。典型的に
は、これらは電気めっき過程を妨害しない、アルカリ金
属イオン(Na、K、Li)のような可溶性物質のイオンで
あって、かつ望ましいめっき処理条件下で安定なイオン
である。本発明のめっき浴は自己緩衝能があることが見
出されているので、めっき浴のpHを維持するための緩衝
剤を意図的に添加する必要もない。
量として0.005〜0.15重量モル濃度(1〜30g/)また
はそれ以上であってよい。望ましい白金濃度はめっき速
度、セルの形状および様式(バットまたはバレル)、撹
拌の程度等に依存するが、通常の多くのめっき処理の場
合は約0.025〜0.100重量モル濃度(5〜20g/)が典型
的な値である。本発明者の試験によれば、溶液中の白金
を使い切る(残存する白金を回復させる)ようにめっき
処理を行うと、白金濃度が10ppmより低下してもめっき
が進行する。
最高の効率を得るためには、めっき処理温度は90〜95℃
の範囲であることが望ましく、91〜95℃であることが更
に望ましい。本発明のめっき浴は60℃でも機能するの
で、効率と密着性は低下するが、場合によっては上記範
囲よりも低温でもよい。
の他の導電性表面である。典型的な金属表面は、銅、
金、ニッケル、チタン、およびタングステンである。典
型的な合金表面は、ステンレス鋼、ニッケル合金、およ
びニオブ、ジルコニウム、バナジウムを含有する超合金
である。その他の表面としては、導電性の樹脂や複合材
料等がある。これらの表面をめっき前に従来の洗浄方法
で前処理する。
き設備と同様に、従来仕様または特別仕様のものを用い
ることができ、例えばグラファイト、白金および白金被
覆したチタン(不溶性)または白金(可溶性)のアノー
ドを用いることができる。
dm2が適当であり、0.10〜1.55A/dm2が望ましい。
で従来公知の白金めっき浴よりも高い効率が得られた。
本発明のめっき浴は、長期間の処理でも、ばらつき無く
安定しているので、非常に容易に使用できる。また、錯
塩が濃縮溶液中で安定であることも判明した。固形(単
離した)状態のものが作成された。そのため、このよう
な状態で利用者に供給し、利用者がこれを所望のめっき
浴濃度に希釈することができる。固形状態の場合には、
利用者はこの固形物を溶解した後、水酸化ナトリウム溶
液を適当に使用してpHを調整する必要がある。必要とす
る溶液がテトラアミン系のものであれば、アンモニア溶
液を添加することができる。本発明のめっき浴を使用中
に補充するには、濃縮溶液を添加したり、固形状態の塩
を添加したりすることができ、種々の方法で補充を行え
る。
る。
I)〔Pt(NH3)4〕(OH)2を出発材料とし、選択され
たアニオンラジカルまたは複数のアニオンの混合物の酸
と反応させた。5gの白金を二水酸化テトラアミン白金
(II)溶液として化学量論量の正燐酸と反応させて水素
燐酸テトラアミン白金(II)を作成した。上記溶液に二
水二ナトリウム水素正燐酸塩5gを添加し、固形物が溶解
するまで撹拌した。得られた溶液のpHは水酸化ナトリウ
ム溶液でpH10.5に調整し、脱イオン水で全量を1にし
て92℃の調整済めっき浴溶液とした。
を用いて塩を作成し、めっき浴を作成した。
一定白金量5g/の条件下で、従来の電気めっきセル中
で銅めっきを行った時の効率を試験した。結果は下記の
通りであった。
量に対する実際の白金電着量の百分率である。白金量が
2g/のときには効率は上記の水準に維持されるが、白
金量がこれより少ないと効率は低下し始める。白金浴を
100%(理論値)とすれば、白金電着量は0.0607g/A・分
となる。
白金「P」塩を含有する公知浴で得られる効率の2倍以
上であった。
ル、金、金合金(9カラット金)、ニオブ超合金、ニッ
ケル超合金、グラファイト鋼、ステンレス鋼、およびチ
タンのめっきを行った。厚さ5〜10μmの密着性の良い
白金被膜が得られた。チタンおよびステンレス鋼では25
μm以上の厚さが得られた。
び前成形・組立品等の形状のめっき対象物について正常
なめっきを行うことができた。
白金めっきを行った。セバスチアン密着性試験機を用い
て被膜の密着性を試験し、めっき面に垂直な引張力とし
て4,200psi(16,536kN/m2)が得られた。
て、銅パネルに厚さ2.5μmの白金めっきを行った。得
られた被膜は非常に延性があり、パネルを180゜まで曲
げても被膜の剥離は起きなかった。これらの浴を用いて
めっきした光沢のある被膜は、フィンガーマークも無
く、ポロシティーも大きくなかった。
回の繰り返し使用が可能であることが分かった。ここ
で、一回の使用とは、始めに浴中にあった白金を全てめ
っきし尽くして、濃縮浴溶液を用いて補充を行うサイク
ルである、上記の浴は、10回の使用後にも適正なめっき
を行うことができた。
量を5gではなく30gとした。この浴を試験し、電流密度
1.53A/dmでカソード効率75%が得られた。
(II)正燐酸塩として含有するめっき浴を用い、pH10、
処理温度78℃、電流密度0.23A/dmでカソード効率67%を
得た。
ド酸塩として含有するめっき浴を用い、pH10.2、処理温
度93℃、電流密度0.25A/dmでカソード効率75〜85%を得
た。
として含有するめっき浴を用い、pH9.0、処理温度80
℃、電流密度0.25A/dmでカソード効率45〜55%を得た。
(II)正燐酸塩として含有し、2.5g/のパラジウムを
相溶性パラジウム(II)錯塩として含有するめっき浴を
用い、pH8.2、処理温度63℃で銅クーポンの電気めっき
を行った。X線分析によって、被膜中に白金とパラジウ
ムが共に存在することを確認した。
Claims (12)
- 【請求項1】白金(II)錯塩のアルカリ性水溶液を含
み、上記錯塩のアニオン成分が有機酸またはハロゲン化
水素酸以外の無機酸から誘導された一種以上の群または
ラジカルであり、錯化する配位子がアンモニアである、
白金または白金合金の電気めっき浴。 - 【請求項2】溶解したテトラアミン白金(II)錯塩を含
み、前記錯塩のアニオン成分が、非環式カルボン酸誘導
体、正燐酸塩、水素正燐酸塩、燐酸塩、水素燐酸塩、硫
酸塩、硝酸塩、炭酸塩、乳酸塩、安息香酸塩、クエン酸
塩、酒石酸塩、スルファミド酸塩、および四ふっ化硼酸
塩から選択される一種以上の群またはラジカルである請
求項1記載のめっき浴。 - 【請求項3】pH値が8.5より大きい請求項1または2記
載のめっき浴。 - 【請求項4】前記錯塩のアニオン成分が、正燐酸塩、水
素燐酸塩、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、乳酸塩、安息香酸
塩、クエン酸塩、およびスルファミド酸塩から選択され
る請求項1から3までのいずれか1項に記載のめっき
浴。 - 【請求項5】pH値が10.0〜10.5の範囲にあり、浴温度90
〜95℃で用いられる請求項1から4までのいずれか1項
に記載のめっき浴。 - 【請求項6】請求項1から5までのいずれか1項に記載
のめっき浴を用いて行うことを特徴とする、導電性めっ
き対象物に白金または白金合金を電気めっきする方法。 - 【請求項7】前記めっき浴の温度を60℃より高温にして
行う請求項6記載の方法。 - 【請求項8】溶解した白金(II)錯塩を含む、白金また
は白金合金の電気めっき浴を用いる請求項6または7記
載の方法において、上記浴がテトラアミン白金(II)錯
塩を含み、上記錯塩のアニオン成分が、非環式カルボン
酸誘導体、正燐酸塩、水素正燐酸塩、燐酸塩、水素燐酸
塩、硫酸塩、炭酸塩、乳酸塩、安息香酸塩、クエン酸
塩、酒石酸塩、スルファミド酸塩、および四ふっ化硼酸
塩から選択される一種以上の群またはラジカルであり、
錯化する配位子がアンモニア水溶液であり、上記浴のpH
値が8.5より大きく、該浴の温度が90〜95℃であること
を特徴とする方法。 - 【請求項9】前記浴のpH値を10.0〜10.5の範囲にして行
う請求項8記載の方法。 - 【請求項10】めっき対象物表面1dm2当たり0.10〜1.55
Aの電流密度で行う請求項6から9までのいずれか1項
に記載の方法。 - 【請求項11】前記めっき浴を電解液の濃縮物または固
形物で補充する請求項6から10までのいずれか1項に記
載の方法。 - 【請求項12】前記めっき浴の白金濃度が1.0〜30g/
である請求項6から11までのいずれか1項に記載の方
法。
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