PL207757B1 - Electrolyte and the manner of placing of metal layers, especially iron, cobalt, nickel, copper and zink - Google Patents
Electrolyte and the manner of placing of metal layers, especially iron, cobalt, nickel, copper and zinkInfo
- Publication number
- PL207757B1 PL207757B1 PL382115A PL38211507A PL207757B1 PL 207757 B1 PL207757 B1 PL 207757B1 PL 382115 A PL382115 A PL 382115A PL 38211507 A PL38211507 A PL 38211507A PL 207757 B1 PL207757 B1 PL 207757B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- electrolyte
- acetone
- water
- copper
- cobalt
- Prior art date
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 33
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 27
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 22
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 15
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 14
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 13
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 12
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 11
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 title claims abstract description 11
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 11
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 10
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 50
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 33
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 8
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 13
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 9
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 4
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 3
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 3
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 3
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- -1 beryllium metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N niobium pentoxide Chemical compound O=[Nb](=O)O[Nb](=O)=O ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 238000004813 Moessbauer spectroscopy Methods 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910052768 actinide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001255 actinides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 125000005594 diketone group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000037427 ion transport Effects 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M lithium perchlorate Chemical compound [Li+].[O-]Cl(=O)(=O)=O MHCFAGZWMAWTNR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001486 lithium perchlorate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012457 nonaqueous media Substances 0.000 description 1
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
- PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N tantalum pentoxide Inorganic materials O=[Ta](=O)O[Ta](=O)=O PBCFLUZVCVVTBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Abstract
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku sposób nanoszenia warstw metali, zwłaszcza żelaza, kobaltu, niklu, miedzi oraz cynku oraz elektrolit do nanoszenia warstw metali stosowany w elektrotechnice i/lub galwanotechnice.The subject of the invention is a method of applying metal layers, especially iron, cobalt, nickel, copper and zinc, and an electrolyte for applying metal layers, used in electrical engineering and / or electroplating.
Znane są sposoby otrzymywania powłok metalicznych polegające na elektrolitycznym osadzeniu warstw jednoskładnikowych lub wieloskładnikowych. W procesach elektrolitycznego osadzania powłok metalowych stosowanych na skalę przemysłową używane są bardzo wyrafinowane procedury. Większość procesów technologicznych odbywa się z użyciem elektrolitów wodnych, w których koncentracja kationów jest rzędu 1 mola/dm3.There are known methods of obtaining metallic coatings consisting in electrolytic deposition of single-component or multi-component layers. Very sophisticated procedures are used in the industrial-scale electrolytic deposition of metal coatings. Most of the technological processes are carried out with the use of water electrolytes, in which the cation concentration is on the order of 1 mole / dm 3 .
Znane jest również stosowanie elektrolitów niewodnych głównie w celu wydzielania metali, których z roztworów wodnych wydzielić się nie udaje - metale alkaliczne, berylowce, glin, ziemie rzadkie. Podobnie jak to ma miejsce w przypadku elektrolitów wodnych, w skład elektrolitów niewodnych wchodzi zwykle wiele substancji i składy te są ustalane dla wydzielania określonego jonu. Elektrolity niewodne przygotowuje się z rozpuszczalnika organicznego, dysocjującego związku zapewniającego transport jonowy i właściwego kationu. W publikacji J.J. Fiałkow, A. N. Żytomirski, J. A. Tarasenko, Chemia fizyczna roztworów niewodnych, PWN 1983 W-wa, znajdujemy informację o możliwości wydzielania miedzi z roztworów acetonowych jej soli oraz kadmu z nasyconego roztworu CdJ2. Autorzy dodają, że w przypadku słabych rozpuszczalności soli w rozpuszczalnikach organicznych kationy mają tendencję do wydzielania się w postaci osadów. W późniejszych pracach np. T. V. TroepoTskaya, G. A. Vagina, I. R. Abdullin, N. V. Utyaganov, S. G. Vul'fson and A. N. Vereshchagin, Electrochemical reduction of rareearth chelates with certain β-diketones Russian Chemical Bulletin, Volume 39, (1990) 2481 znajdujemy informacje o wydzielaniu aktynowców oraz Cu, Ni, Co, Tl z elektrolitów zawierających roztwory odpowiednich soli w diketonie oraz w trójfluoroacetylokamforze. Procesy elektrochemicznego osadzania ziem rzadkich z elektrolitów acetonowych opisywane są przez Guan Fu-yu, Gao Xiao-xia Voltammetric study on the reduction of rare earths in aceton. J Chin RE Soc, (in Chinese), 8 (1990) 166.It is also known to use non-aqueous electrolytes, mainly to separate metals which cannot be separated from aqueous solutions - alkali metals, beryllium metals, aluminum, rare earths. As is the case with aqueous electrolytes, non-aqueous electrolytes usually contain many substances and these compositions are determined to release a specific ion. Non-aqueous electrolytes are prepared from an organic solvent, a dissociating compound that ensures ion transport, and the proper cation. In the publication of J.J. Fiałkow, A. N. Żytomirski, J. A. Tarasenko, Physical chemistry of non-aqueous solutions, PWN 1983 W-wa, we find information about the possibility of copper separation from acetone solutions of its salts and cadmium from a saturated solution of CdJ2. The authors add that in the case of poor solubility of salts in organic solvents, cations tend to separate out in the form of sediments. In later works, e.g. TV TroepoTskaya, GA Vagina, IR Abdullin, NV Utyaganov, SG Vul'fson and AN Vereshchagin, Electrochemical reduction of rareearth chelates with certain β-diketones Russian Chemical Bulletin, Volume 39, (1990) 2481 we find information about actinides and Cu, Ni, Co, Tl from electrolytes containing solutions of appropriate salts in diketone and in trifluoroacetylamphor. The processes of electrochemical deposition of rare earths from acetone electrolytes are described by Guan Fu-yu, Gao Xiao-xia Voltammetric study on the reduction of rare earths in acetone. J Chin RE Soc, (in Chinese), 8 (1990) 166.
Raportowano o wydzielaniu metali z elektrolitów składających się głównie z acetonu, na przykład w publikacji V. N. Titova, V. A. Kazakov, N. V. Petrova, S. Białłozor, „The influence of solvent on the kinetics of silver electrodeposition. Journal of Electroanalytical Chemistry 381 (1995) 227 opisano wydzielanie srebra z roztworu acetonowego AgNO3 gdzie przewodnictwo jonowe uzyskiwano poprzez dodatek LiClO4.The separation of metals from electrolytes consisting mainly of acetone has been reported, for example in the publication of V. N. Titova, V. A. Kazakov, N. V. Petrova, S. Białłozor, “The influence of solvent on the kinetics of silver electrodeposition. Journal of Electroanalytical Chemistry 381 (1995) 227 describes the separation of silver from an AgNO3 acetone solution where the ionic conductivity was obtained by the addition of LiClO4.
W amerykańskim patencie US4701244 ujawniono wydzielanie konkretnych metali z elektrolitów organicznych, np. cyny i ołowiu, tytanu, cyrkonu, niobu. Kąpiel galwaniczna zawierała między innymi takie dodatki jak enzylidenoaceton.US4701244 discloses the separation of specific metals from organic electrolytes, e.g. tin and lead, titanium, zirconium, niobium. The galvanic bath contained, inter alia, such additives as enzylideneacetone.
Znane są metody, w których osadzany kation wprowadzany jest z anody. Na przykład Kamada i inni raportował o osadzaniu warstw tlenków tytanu i niobu z roztworów acetonowych gdzie metal dostawał się do roztworu wskutek rozpuszczania anody [Kai Kamada, Maki Mukai, Yasumichi Matsumoto „Anodic dissolution of tantalum and niobium in acetone solvent with halogen additives for electrochemical synthesis of Ta2O5 and Nb2O5 thin films Electrochimica Acta 49 (2004) 321]. W raportowanej metodzie osadza się warstwy tlenków w odróżnieniu od zgłaszanej metody, w której otrzymuje się metaliczne warstwy Fe, Co, Ni, Cu lub Zn.There are known methods in which the deposited cation is introduced from the anode. For example, Kamada et al. Have reported deposition of titanium and niobium oxide layers from acetone solutions where metal got into solution due to dissolution of the anode [Kai Kamada, Maki Mukai, Yasumichi Matsumoto "Anodic dissolution of tantalum and niobium in acetone solvent with halogen additives for of Ta2O5 and Nb2O5 thin films Electrochimica Acta 49 (2004) 321]. In the reported method, oxide layers are deposited, unlike the reported method, in which metallic layers of Fe, Co, Ni, Cu or Zn are obtained.
W niemieckim patencie DE 3411320 zastrzeżona jest metoda wydzielania tantalu z elektrolitów organicznych gdzie stosuje się roztwarzanie anodowe tantalu. W procesie tym stosuje się bezwodne elektrolity oraz atmosferę gazu obojętnego.The German patent DE 3411320 claims a method of separating tantalum from organic electrolytes where anodic digestion of tantalum is used. This process uses anhydrous electrolytes and an inert gas atmosphere.
Sposób nanoszenia warstw metali, zwłaszcza żelaza, kobaltu, niklu, miedzi i cynku, według wynalazku, polegający na ich osadzaniu elektrolitycznym z elektrolitu stanowiącego mieszaninę głównie acetonu, kwasu solnego, kationów osadzanego metalu, charakteryzuje się tym, że w początkowej fazie procesu rozpuszcza się anodę w elektrolicie zawierającym 1-10% wody i 0.5-3% stężonego kwasu solnego (36% wag. roztwór HCl w wodzie) oraz aceton w uzupełnieniu do 100% objętościowych. Koncentracja jonów osadzanego metalu w elektrolicie ustala się samoczynnie podczas rozpuszczania anody, a następnie na powierzchni katody zachodzi wydzielanie warstwy metalu.The method of applying layers of metals, especially iron, cobalt, nickel, copper and zinc, according to the invention, consisting in their electrolytic deposition from an electrolyte consisting mainly of acetone, hydrochloric acid, and metal cations, characterized by the fact that the anode is dissolved in the initial phase of the process in an electrolyte containing 1-10% water and 0.5-3% concentrated hydrochloric acid (36% w / w HCl solution in water) and acetone up to 100% by volume. The concentration of metal ions in the electrolyte settles automatically during the dissolution of the anode, and then the metal layer is released on the cathode surface.
Elektrolit do wytwarzania warstw metalicznych, szczególnie żelaza, kobaltu, niklu, miedzi i cynku, na różnych podłożach metalicznych, według wynalazku zawierający głównie aceton, kwas solny, kationy osadzanego metalu, charakteryzuje się tym, że zawiera 1-10% wody i 0.5-3% stężonego kwasu solnego (36% wag. roztwór HCl w wodzie) i aceton w uzupełnieniu do 100% objętościowych.The electrolyte for the production of metallic layers, especially iron, cobalt, nickel, copper and zinc, on various metallic substrates, according to the invention mainly containing acetone, hydrochloric acid, metal cations, is characterized by containing 1-10% water and 0.5-3 % concentrated hydrochloric acid (36% w / w HCl solution in water) and acetone to make up to 100% by volume.
PL 207 757 B1PL 207 757 B1
Sposób nanoszenia warstw metali, zwłaszcza żelaza, kobaltu, niklu i cynku z zastosowaniem elektrolitu według wynalazku posiada cechy uniwersalności - szereg różnych metali można wydzielać stosując elektrolit o tym samym składzie początkowym i te same warunki prądowe - może to mieć duże znaczenie dla zastosowań. Nie potrzeba bowiem przygotowywać elektrolitu zawierającego określony kation. Zastosowanie odpowiedniej anody powoduje automatyczne tworzenie się właściwej koncentracji wydzielanego metalu. Koncentracja kationu w fazie wydzielania metalu wynosi około 0.03 mol/dm3 co było badane metodami spektroskopii optycznej. Jest to wartość o dwa rzędy wielkości mniejsza od koncentracji jonów metalu w typowych elektrolitach siarczanowych wykorzystywanych w procesach osadzania powłok galwanicznych. Otrzymywane warstwy dobrze trzymają się podłoża oraz są błyszczące. Są to dwie ważne cechy przesądzające o możliwości zastosowań praktycznych. Grubości otrzymywanych warstw mierzone techniką mikroskopii optycznej i elektronowej wynoszą około 400 nanometrów.The method of applying layers of metals, especially iron, cobalt, nickel and zinc with the use of the electrolyte according to the invention has the features of versatility - a number of different metals can be separated using an electrolyte with the same initial composition and the same current conditions - this can be of great importance for applications. It is not necessary to prepare an electrolyte containing a specific cation. The use of an appropriate anode automatically creates the appropriate concentration of the released metal. The cation concentration in the metal separation phase is about 0.03 mol / dm 3, which was investigated by optical spectroscopy. This value is two orders of magnitude lower than the concentration of metal ions in typical sulphate electrolytes used in electroplating deposition processes. The obtained layers stick to the substrate well and are shiny. These are two important features determining the possibility of practical applications. The thicknesses of the obtained layers as measured by optical and electron microscopy are about 400 nanometers.
Podczas przygotowywania elektrolitu nie trzeba dbać o zapewnienie ściśle bezwodnego składu, ponieważ niewielka ilość wody jest niezbędnym składnikiem elektrolitu. Nie trzeba więc stosować kosztownych metod pozbywania się śladowych ilości wody obecnej w odczynnikach organicznych, co jest raportowane jako warunek konieczny w wielu przypadkach elektrolitów bezwodnych. Poza tym przygotowanie elektrolitu do rozpoczęcia procesu jest ułatwione tym, że nie potrzeba wprowadzać soli metalu do roztworu elektrolitu w początkowej fazie. Te dwie cechy stanowią niewątpliwą zaletę metody czyniąc ją atrakcyjną dla zastosowań przemysłowych.When preparing the electrolyte, it is not necessary to ensure a strictly water-free composition, as a small amount of water is an essential component of the electrolyte. It is therefore not necessary to use expensive methods of getting rid of trace amounts of water present in organic reagents, which is reported as a necessary condition in many cases of anhydrous electrolytes. In addition, the preparation of the electrolyte to start the process is facilitated in that it is not necessary to introduce a metal salt into the electrolyte solution in the initial phase. These two features are an unquestionable advantage of the method, making it attractive for industrial applications.
W sposobie nanoszenia warstw metali, wedł ug wynalazku, g ł ównym skł adnikiem elektrolitu (ponad 90%) jest aceton, który zawiera jedynie obojętne dla środowiska naturalnego C, H i O. Zawartość kationów w końcowej fazie procesu odkładania warstwy jest stukrotnie mniejsza od koncentracji kationów w komercyjnych kwaśnych elektrolitach co stanowi małe zagrożenie dla środowiska. Ponadto ilości kationu osadzanego metalu są rzędu gramów na litr co pozwala na obniżenie kosztów związanych z przygotowaniem elektrolitów.In the method of applying metal layers, according to the invention, the main component of the electrolyte (over 90%) is acetone, which only contains C, H and O, which are neutral for the natural environment. The content of cations in the final phase of the layer deposition process is one hundred times lower than the concentration cations in commercial acid electrolytes, which is a low risk to the environment. In addition, the amounts of the deposited metal cation are in the range of grams per liter, which reduces the costs associated with the preparation of electrolytes.
Elektrolity oparte na acetonie mają szczególne znaczenie w radiochemii, w procesach przygotowywania źródeł radioaktywnych. Na przykład zastosowanie elektrolitu na bazie ketonu w komercyjnym procesie przygotowywania źródeł mossbauerowskich, w którym osadza się metaliczną warstwę kobaltu, zmniejszyłoby koncentrację radioaktywnego składnika 57Co w roztworze o dwa rzędy wielkości, co miałoby znaczenie ze względów bezpieczeństwa radiacyjnego oraz ochrony środowiska.Acetone-based electrolytes are of particular importance in radiochemistry, in the preparation of radioactive sources. For example, the use of a ketone-based electrolyte in the commercial preparation of Mossbauer sources, in which the cobalt metal layer is deposited, would reduce the concentration of the radioactive component 57 Co in the solution by two orders of magnitude, which would be important for radiation safety and environmental reasons.
Elektrolit zawierający małe koncentracje jonów wodorowych może być łatwo rozcieńczany nieaktywnym składnikiem podstawowym jakim jest aceton. Pozwala to na kontrolowanie procesu wyjmowania elektrod z cienkimi warstwami metali. Udaje się z tego powodu otrzymywać z łatwością równomierne warstwy o grubości poniżej 1 mikrometra. Małe koncentracje jonów pozwalają na łatwą wymianę osadzanego jonu. Rysuje się więc możliwość otrzymywania wielowarstw przy zastosowaniu procesów elektrolizy opartych o elektrolity acetonowe. Sposób umożliwia zatem jednoczesne wydzielanie warstwy zawierającej więcej niż jeden składnik.The electrolyte containing low concentrations of hydrogen ions can be easily diluted with the inactive basic component, acetone. This allows the process of removing electrodes with thin metal layers to be controlled. It is therefore possible to obtain uniform layers with a thickness of less than 1 micrometer with ease. Low ion concentrations allow easy exchange of the deposited ion. Thus, the possibility of obtaining multilayers using electrolysis processes based on acetone electrolytes appears. The method thus enables the simultaneous extraction of a layer containing more than one component.
Sposób nanoszenia warstw metali, zwłaszcza żelaza, kobaltu, niklu miedzi i cynku, według wynalazku, polega na tym, że elektrolit na początku procesu nie zawiera jonów metalu, anodę stanowi metal, z którego dostarczane są jony metalu do elektrolitu. Proces prowadzony jest w temperaturze pokojowej ze stabilizacją stałoprądową. Po kilku - kilkunastu minutach otrzymuje się warstwę metaliczną na powierzchni katody.The method of applying layers of metals, especially iron, cobalt, nickel, copper and zinc, according to the invention is based on the fact that the electrolyte at the beginning of the process does not contain metal ions, the anode is a metal from which the metal ions are supplied to the electrolyte. The process is carried out at room temperature with constant current stabilization. After a few to several minutes, a metallic layer is obtained on the cathode surface.
Przykłady realizacji wynalazkuEmbodiments of the Invention
P r z y k ł a d 1: Katoda w kształcie koła o średnicy φ=15 mm wykonana z miedzi. Anoda wykonana z żelaza. Elektrolit: 0.04 ml stężonego kwasu solnego (0.8% obj.), 0.22 ml wody (4.4% obj.) 4.75 ml acetonu (94.8% obj.). Proces prowadzony w temperaturze pokojowej, stabilizacja prądowa I=9 mA. Po czasie ok. 30 min wydziela się lita, błyszcząca warstwa żelaza o grubości około 400 nanometrów.Example 1: A circular cathode with a diameter of φ = 15 mm made of copper. Anode made of iron. Electrolyte: 0.04 ml concentrated hydrochloric acid (0.8 vol.%), 0.22 ml water (4.4 vol.%) 4.75 ml acetone (94.8 vol.%). The process is carried out at room temperature, current stabilization I = 9 mA. After approx. 30 minutes, a solid, shiny iron layer with a thickness of about 400 nanometers is separated.
P r z y k ł a d 2: Katoda w kształcie koła o średnicy φ=15 mm wykonana z żelaza. Anoda wykonana z miedzi. Elektrolit: 0.04 ml stężonego kwasu solnego (0.8% obj.), 0.22 ml wody (4.4% obj.) 4.75 ml acetonu (94.8% obj.). Proces prowadzony w temperaturze pokojowej stabilizacja prądowa I=9 mA. Po czasie ok. 10 min wydziela się lita, błyszcząca warstwa miedzi.Example 2: A circular cathode with a diameter of φ = 15 mm made of iron. Copper anode. Electrolyte: 0.04 ml concentrated hydrochloric acid (0.8 vol.%), 0.22 ml water (4.4 vol.%) 4.75 ml acetone (94.8 vol.%). The process is carried out at room temperature, with current stabilization I = 9 mA. After approx. 10 minutes, a solid, shiny copper layer separates.
Sposób osadzania warstw i wielowarstw metali 3d ma duże znaczenie praktyczne w elektronice i spintronice. Szczególne znaczenie dla elektroniki a w szczególności linii produkujących obwody układów scalonych ma osadzanie Cu (tzw. Proces damasceński). Warstwy stopów metali 3d o własnościach ferromagnetycznych otrzymywane metodami elektrochemicznymi wykorzystuje się na skalęThe method of deposition of layers and multilayers of 3d metals is of great practical importance in electronics and spintronics. Of particular importance for electronics, and in particular for lines producing circuits of integrated circuits, is Cu deposition (the so-called Damascus process). The layers of 3d metal alloys with ferromagnetic properties obtained by electrochemical methods are used on a scale
PL 207 757 B1 rzemysłową przy produkcji czujników działających na zasadzie rejestracji zmian magnetooporu. Z powodu mał ych koncentracji jonów w elektrolicie skł adają cym się gł ównie z acetonu z niewielkim dodatkiem kwasu solnego i wody sposób może być wykorzystywany do produkcji źródeł radioaktywnych produkowanych na potrzeby nauki i techniki, np. źródła z izotopem 57Co wykorzystywane w spektroskopii mossbauerowskiej.Industry in the production of sensors based on the principle of recording changes in magnetoresistance. Due to the low concentration of ions in the electrolyte consisting mainly of acetone with a small addition of hydrochloric acid and water, the method can be used for the production of radioactive sources produced for the needs of science and technology, e.g. sources with the isotope 57 Co used in Mossbauer spectroscopy.
Claims (2)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL382115A PL207757B1 (en) | 2007-04-02 | 2007-04-02 | Electrolyte and the manner of placing of metal layers, especially iron, cobalt, nickel, copper and zink |
| EP08460009A EP2045365A1 (en) | 2007-04-02 | 2008-03-28 | Electrolyte and the method of depositing metal layers especially of iron, cobalt, nikel, copper and zinc |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL382115A PL207757B1 (en) | 2007-04-02 | 2007-04-02 | Electrolyte and the manner of placing of metal layers, especially iron, cobalt, nickel, copper and zink |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL382115A1 PL382115A1 (en) | 2008-10-13 |
| PL207757B1 true PL207757B1 (en) | 2011-01-31 |
Family
ID=39869990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL382115A PL207757B1 (en) | 2007-04-02 | 2007-04-02 | Electrolyte and the manner of placing of metal layers, especially iron, cobalt, nickel, copper and zink |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2045365A1 (en) |
| PL (1) | PL207757B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120247184B (en) * | 2025-04-14 | 2025-10-17 | 山东大学 | A method for preparing Ni-Co-Fe doped electrode for rapid uranium removal |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1557749A (en) * | 1967-11-29 | 1969-02-21 | ||
| SU420703A1 (en) * | 1972-05-23 | 1974-03-25 | В. В. Кузнецов, В. П. Григорьев, Б. Н. Колесников, | ELECTROLYTE COBALTING |
| US4701244A (en) | 1983-12-22 | 1987-10-20 | Learonal, Inc. | Bath and process for electroplating tin, lead and tin/alloys |
| DE3411320A1 (en) | 1984-03-28 | 1985-10-10 | W.C. Heraeus Gmbh, 6450 Hanau | Bath and process for the electrodeposition of tantalum coatings |
| DE19840842A1 (en) * | 1998-09-07 | 2000-03-09 | Henkel Kgaa | Electrochemical production of amorphous or crystalline metal oxides with particle sizes in the nanometer range |
| DE10245509B3 (en) | 2002-09-27 | 2004-06-03 | Sustech Gmbh & Co. Kg | Electrochemical process for controlling the particle size in the production of nanoparticulate metal oxides |
-
2007
- 2007-04-02 PL PL382115A patent/PL207757B1/en unknown
-
2008
- 2008-03-28 EP EP08460009A patent/EP2045365A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL382115A1 (en) | 2008-10-13 |
| EP2045365A1 (en) | 2009-04-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Solvometallurgical process for extraction of copper from chalcopyrite and other sulfidic ore minerals | |
| JP5384719B2 (en) | High purity copper sulfonate aqueous solution and method for producing the same | |
| US20170260640A1 (en) | Pzt amorphous alloy plating solution and method for plating a pzt amorphous alloy using the same | |
| JP6687331B2 (en) | Electrolytic bath for the deposition of a bright nickel layer, or a mixture for use in an electrolytic bath for the deposition of a bright nickel layer, and a method of making an article having a bright nickel layer | |
| Mieszkowska et al. | Electrochemical deposition of nickel targets from aqueous electrolytes for medical radioisotope production in accelerators: a review | |
| Saranya et al. | Electrodeposition of Ni–Cu alloys from a protic ionic liquid medium-voltammetric and surface morphologic studies | |
| Mroczka et al. | Molecular analysis of additives and impurities accumulated on copper electrodeposited layer by time-of-flight secondary ion mass spectrometry | |
| Huynh et al. | Electrodeposition of aluminum on cathodes in ionic liquid based choline chloride/urea/AlCl3 | |
| JP5568883B2 (en) | Molten salt bath and method for producing molten salt bath | |
| US6183622B1 (en) | Ductility additives for electrorefining and electrowinning | |
| Jusys et al. | Mechanism of copper (II) reduction by formaldehyde studied by on-line mass spectrometry | |
| PL207757B1 (en) | Electrolyte and the manner of placing of metal layers, especially iron, cobalt, nickel, copper and zink | |
| Popescu et al. | The use of deep eutectic solvents ionic liquids for selective dissolution and recovery of Sn, Pb and Zn from electric and electronic waste (WEEE) | |
| WO2015025304A2 (en) | A process for the recovery of a tin material from electronic scrap and an electrolytic tin material obtained using the process | |
| US4734175A (en) | Process for regenerating an electroless copper plating bath | |
| WO2015002691A1 (en) | Methods and apparatuses for mitigating tin whisker growth on tin and tin-plated surfaces by doping tin with gold | |
| Andrew et al. | Electrodeposition of Al-Mg Alloys from Acidic AlCl 3-EMIC-MgCl 2 room temperature ionic liquids | |
| Popescu et al. | Recovery of metals from anodic dissolution slime of waste from electric and electronic equipment (WEEE) by extraction in ionic liquids | |
| JP7095867B2 (en) | Solution for dissolving metal or metal salt and its use | |
| EP2769004A1 (en) | Method of electrolytic deposition of arsenic from industrial electrolytes including waste electrolytes used in electrorefining of copper after prior decopperisation of electrolyte | |
| US6103088A (en) | Process for preparing bismuth compounds | |
| Roy | Electrochemical gold deposition from non-toxic electrolytes | |
| US20140246326A1 (en) | Method Of Electrolytic Deposition Of Arsenic From Industrial Electrolytes Including Waste Electrolytes Used In Electrorefining Of Copper After Prior Decopperisation Of Electrolyte | |
| Zhumasheva et al. | Electrodeposition process of perrhenate ions from KNO3 and Na2SO4 background electrolytes in the presence of citric acid | |
| IT202100027197A1 (en) | GALVANIC BATH FOR THE ELECTROCHEMICAL DEPOSITION OF RHODIUM-RUTHENIUM ALLOYS HAVING A COLOR SIMILAR TO PURE RHODIUM AND HIGH MECHANICAL RESISTANCE AND DEPOSIT SO OBTAINED |