DE19547900C2

DE19547900C2 - Galvanisches Platinbad

Info

Publication number: DE19547900C2
Application number: DE19547900A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Kuhn; Wolfgang Dipl Chem Zilske
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Umicore Galvanotechnik GmbH
Priority date: 1995-04-15
Filing date: 1995-12-21
Publication date: 1997-10-02
Anticipated expiration: 2015-12-22
Also published as: DE59604983D1; DE19547900A1

Description

Die Erfindung betrifft ein galvanisches Platinbad, insbesondere zur Abscheidung dicker Schichten, das 5 bis 30 g/l Platin als Aminsulfamato-Komplex enthält und einen pH-Wert von weniger als 1 aufweist.

Für die galvanische Abscheidung von Platin werden saure und alkalische Bäder auf der Basis von Platin(II)- und Platin(IV)-Verbindungen verwendet. Die wichtigsten Badtypen enthalten Diaminodinitritoplatin (II) (P-Salz), Sulfatodinitritoplatinsäure (DNS) oder Hexahydroxoplatinsäure, beziehungsweise deren Alkalisalze. Die genannten Badtypen eignen sich überwiegend nur für die Abscheidung dünner Platinschichten von wenigen µm. Die Abscheidung dicker Schichten für technische Anwendungen ist bei Platin ein generelles Problem. Entweder die Schichten haben hohe innere Spannungen, werden rissig und platzen sogar auf, oder die Elektrolyte sind nicht ausreichend stabil und zersetzen sich bei den langen Elektrolysezeiten relativ rasch.

Aus der DE-PS 11 82 924 ist ein saures Bad zum galvanischen Abscheiden von Platinüberzügen bekannt, das aus einer wäßrigen Lösung einer komplexen Dinitroplatinat(II)-Verbindung besteht und einen pH-Wert unter 2 aufweist. Als komplexe Platinverbindung kann auch der Dinitrosulfamatokomplex eingesetzt werden. Nach eigenen Angaben erhält man mit diesen Platinbädern nur Schichtdicken bis zu 25 µm. Schichten über 25 µm neigen zum Reißen und sind daher für viele Anwendungen nicht geeignet.

In der DE-PS 12 56 992 wird ein galvanisches Platinbad beschrieben, das aus einer wäßrigen Lösung von Platindiaminodinitrit (P-Salz) und Alkalisalzen der Sulfamidsäure besteht und bei pH-Werten von 6,5 bis 8 betrieben wird. Auch hier bekommt man nach eigenen Angaben nur Schichtdicken bis zu etwa 20 µm. Allerdings muß der pH-Wert in engen Grenzen konstant gehalten werden. Bei pH-Werten unterhalb 3 löst sich die Platinschicht wieder ab.

Nach der DE-AS 11 44 074 wird das P-Salz mit einem hohen Überschuß an Sulfamidsäure, NH₂SO₃H, umgesetzt, so daß man nach Verdünnen mit Wasser ein gebrauchsfertiges Bad erhält, das 6-20 g/l Platin und 20-100 g/l Sulfamidsäure (Amidoschwefelsäure) enthält. Jedoch ist dieser Elektrolyt nur so lange stabil, wie das Bad in Betrieb ist. Dicke Schichten können rißfrei nur mit matter Oberfläche erhalten werden.

Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein galvanisches Platinbad insbesondere zur Abscheidung dicker Schichten zu entwickeln, das 5 bis 30 g/l Platin als Aminsulfamato-Komplex enthält und einen pH-Wert von weniger als 1 aufweist, mit dem auch Schichtdicken über 100 µm rißfrei, glatt und glänzend abgeschieden werden können und das auch bei Nichtbenutzung stabil ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Elektrolyt höchstens 5 g/l freie Amidoschwefelsäure (Sulfamidsäure) und 20 bis 400 g/l einer starken Säure mit einem pKs-Wert kleiner 1 enthält.

Vorzugsweise wird als starke Säure Schwefelsäure, Methansulfonsäure oder Perchlorsäure eingesetzt. Daneben können auch andere Mineralsäuren, wie Fluorschwefelsäuren oder Fluoroborsäure, Alkansulfonsäuren, wie Methandisulfonsäure, Ethansulfonsäure, Hydroxiethansulfonsäure und Homologe, oder perfluorierte Alkansulfonsäuren, wie Trifluormethansulfonsäure oder Pentafluorethansulfonsäure, und Perfluorcarbonsäuren, wie Trifluoressigsäure, eingesetzt werden.

Außerdem ist es von Vorteil, wenn der Elektrolyt zusätzlich 0,01 bis 0,2 g/l eines Fluortensids als Netzmittel enthält.

Bewährt hat es sich, wenn als Aminsulfamato-Komplex das Produkt aus der Umsetzung von 1 Mol P-Salz (Platindiamminodinitrito-Komplex) mit 4 bis 6 Mol Amidoschwefelsäure eingesetzt wird.

Sehr gute Abscheideergebnisse erhält man, wenn das Platin-P-Salz mit Amidoschwefelsäure in äquivalenten Mengen umgesetzt wird und die resultierende Platinsulfamato-Komplexlösung einer wäßrigen Lösung einer starken Säure zugegeben wird, wobei die Säure z. B. Schwefelsäure, Methansulfonsäure oder Perchlorsäure sein kann. Dabei muß das Bad eine ausreichende Menge der starken Säure enthalten. Bewährt haben sich Mengen von 20 bis 400 g/l.

Das Bad kann außerdem 0,01-0,2 g/l eines Fluortensids zur Unterdrückung von Sprühnebeln enthalten. Es wird bei Temperatur zwischen 60 und 90°C und bei Stromdichten von 1-4 A/dm² betrieben.

Die Platinaminsulfamato-Komplexlösung erwies sich in dem 20 stark sauren Bad ohne freie Amidoschwefelsäure als überraschend stabil. Das Bad zeigte auch bei langen Elektrolysezeiten keinerlei Niederschlagsbildung. Bei der Abscheidung des Platins freiwerdendes Sulfamat wird rasch hydrolysiert und reichert sich nicht im Elektrolyten an.

Die aus diesen Bädern abgeschiedenen Platinüberzüge sind rißfrei, glänzend und duktil auch bei Schichtdicken über 100 µm.

Folgendes Beispiel zeigt die Vorteile des erfindungsgemäßen Bades:
Ein galvanisches Platinbad wird wie folgt bereitet:
80 ml Schwefelsäure (97%) werden in ca. 600 ml Wasser verdünnt. Dieser Lösung werden 16 g Platin in Form der Platinaminsulfamato-Komplexlösung und 0,1 g eines Fluortensids zugegeben. Nach Auffüllen mit Wasser erhält man 1 l fertiges Bad. Bei einer Badtemperatur von 80°C und einer Stromdichte von 2 A/dm² wird ein Teil aus Silber bei rotierender Bewegung beschichtet. Nach ca. 13 Stunden hat sich eine ca. 120 µm dicke, glänzende Platinschicht gleichmäßig abgeschieden. Nach Ablösen des Silbers mit Salpetersäure, verdünnt 1 : 1, erhält man eine stabile, rißfreie Platinfolie.

Claims

1. Galvanisches Platinbad, insbesondere zur Abscheidung dicker Schichten, das 5 bis 30 g/l Platin als Amin sulfamato-Komplex enthält und einen pH-Wert von weniger als 1 aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt höchstens 5 g/l freie Amidoschwefelsäure und 20 bis 400 g/l einer starken Säure mit einem pKs-Wert kleiner 1 enthält.

2. Galvanisches Platinbad gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als starke Säure Schwefelsäure, Methansulfonsäure oder Perchlorsäure eingesetzt wird.

3. Galvanisches Platinbad gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es 0,01 bis 0,2 g/l eines Fluortensids als Netzmittel enthält.

4. Galvanisches Platinbad gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Amin-sulfamato-Komplex das Produkt aus der Umsetzung von 1 Mol Diaminodinitritoplatin(II) mit 4 bis 6 Mol Amidoschwefelsäure eingesetzt wird.