DE1771734A1

DE1771734A1 - Process for electroplating with rhenium and a bath for carrying out this process

Info

Publication number: DE1771734A1
Application number: DE19681771734
Authority: DE
Inventors: Foulke Donald Gardner; Andre Meyer
Original assignee: Sel Rex Corp
Current assignee: Sel Rex Corp
Priority date: 1967-07-03
Filing date: 1968-07-02
Publication date: 1972-01-13
Also published as: US3668083A; CH467340A; GB1222562A; FR1573421A; DE1771763A1

Description

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PATENTANWALT DIPL-ING. R. MtHLER-BCIRNER PATENTANWALT DIPL-ING. HANS-H. WEYPATENT Attorney DIPL-ING. R. MtHLER-BCIRNER PATENTANWALT DIPL-ING. HANS-H. WEY BERLIN-DAHLEM 33 · PO DBIELSKIALLEE 68 8 MÖNCHEN 22 - WtDENMAYERSTRASSE 49BERLIN-DAHLEM 33 PO DBIELSKIALLEE 68 8 MÖNCHEN 22 - WtDENMAYERSTRASSE 49 TEL. 0311 . 762907 . TELEGR. PROPINDUS ■ TELEX 0184057 TEL 0811 · 225585 - TELEGR. PROPINDUS · TELEX 0521244TEL. 0311. 762907. TELEGR. PROPINDUS ■ TELEX 0184057 TEL 0811 · 225585 - TELEGR. PROPINDUS TELEX 0521244

20 -343 Berlin, den 2. Juli 196820 -343 Berlin, July 2, 1968

Corporation, 75, River-Road, NUl¹LEY, New Jersey (USA)Corporation, 75, River-Road, NUl ¹ LEY, New Jersey (USA)

Verfahren zur Elektroplattierung mit Rhenium und ein Bad zur Ausführung dieses VerfahrensMethod of electroplating with rhenium and a bath for performing this procedure

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Elektroplattierung mit !Rhenium und ein Bad, um dieses Verfahren durchzuführen .The present invention relates to a method of electroplating with! rhenium and a bath to perform this procedure .

lihenium hat viele interessante Eigenschaften. Sein Schmelzpunkt liegt bei 3100°C, sein Oxyd ist leitfähig und ausserdem ist dieses Metall sehr hart und hat eine hohe Dichte sowie gute Keflektionseigenschaften. Diese Eigenschaften legen seine Anwendung unter entsprechend hohen Temperaturbedingungen nahe, z.B. für Schaltvorrich- | tunken als auch Schutzmaterial ^egen Strahlung und als Wärmeschild»lihenium has many interesting properties. Its melting point is at 3100 ° C, its oxide is conductive and besides, this is Metal is very hard and has a high density and good reflection properties. These properties put its application under accordingly close to high temperature conditions, e.g. for switchgear | dip as well as protective material against radiation and as a heat shield »

.ihenium wird seit mehr als 30 Jahren zum Plattieren benutzt. Die in der Literatur beschriebenen Bäder ergeben jedoch im allgemeinen mürbe Ablagerungen, insbesondere können viele für stärkere Niederschläge nicht uonutzt werden und haben nur einen Wirkungsgrad von weniger als lü '/,..ihenium has been used for plating for more than 30 years. In the However, the baths described in the literature are generally friable Deposits, in particular, many can be used for heavier rainfall are not unused and only have an efficiency of less as lü '/ ,.

'Viele dieuor l.ezepturen für khenium-riattierungsbäder wurden in der Literatur o^!ien gelegt, wobei zu bemerken ist, dass alle, die den Jobrauch von .uüuungen beanspruchen, Parriienat-ionen, lie0^, enthalten.'Many different formulations for khenium-riating baths have been found in the literature o ^! It should be noted that all who claim the job smoke of exercises contain parrioties, lie0 ^.

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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

G-egenstand der vorliegenden Erfindung ist es nun, ein Verfahren und ein elektrolytisches Bad für die Hheniumplattierungen grös— serer Dicke mit einem guten Wirkungsgrad zu liefern. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, diesen Rhenium-Niederschlag in einem spannungsfreien und dehnbaren Zustand zu erhalten.The subject of the present invention is now a method and an electrolytic bath for the hhenium plating large to deliver this thickness with a good efficiency. Another object of the invention is this rhenium precipitate in a tension-free and stretchable state.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird duroh die Tatsache charakterisiert, dass ein ebenfalls die Erfindung charakterisierendes Bad angewandt wird, das Rhenium als Perrhenat-Ion enthält und ausserdem ein aus der Gruppe Magnesiumsulfat, Magnesiumsulfamat, AIuminiumsulfat und Aluminiumsulfamat ausgewähltes Salz besitzt.The method according to the invention is characterized by the fact that a bath which also characterizes the invention is used which contains rhenium as perrhenate ion and moreover one from the group of magnesium sulfate, magnesium sulfamate, aluminum sulfate and aluminum sulfamate has selected salt.

Es konnte festgestellt werden, dass die Zugabe von Magnesiumsulfat und Magnesiumsulfamat zu einem Perrhenat-Ion enthaltendem Bad, das auf einen pH-Wert kleiner als 10 angeglichen wurde, dicke, spannungsfreie Niederschläge bildet. Weiterhin liegt der Bad-Wirkungsgrad, obwohl immer noch sehr gering, auf 12 - 13 # des theoretischen Wertes. Wenn der pH-Wert auf mehr als 2 erhöht wird, beginnt der Wirkungsgrad abzufallen, so dass ein pH-Wert von 1 bis 2 zu bevorzugen ist. Dieser pH-Wert kann duroh Schwefeloder Phosphorsäure eingestellt werden. Salzsäure ist nicht ratsam, da Chloride schädlich sind. Das Magneeium-Ion ist wirksam, jedoch können offensichtlich auch Magnesiumoxyd und Karbonat hinzugefügt werden, da sie in der lösung in Sulfat und SuIfamat umgewandelt werden. It was found that the addition of magnesium sulfate and magnesium sulfamate to a bath containing perrhenate ion, which has been adjusted to a pH value less than 10, forms thick, tension-free deposits. Furthermore, the bath efficiency, although still very low, is 12 - 13 # of the theoretical value. When the pH is increased to more than 2, the efficiency begins to decrease, leaving a pH from 1 to 2 is preferable. This pH value can be adjusted using sulfuric or phosphoric acid. Hydrochloric acid is not advisable because chlorides are harmful. The magneium ion is effective however, magnesium oxide and carbonate can obviously also be added as they are converted into sulfate and sulfamate in the solution.

Die Niederschläge sind anhaftend, glatt und beinahe glänzend. Zufriedenstellende Niederschläge wurden auf vielen Grundmetallen erzielt. Wo der hohe Säuregehalt das ßrundmetall angreift, ist zuerst eine Plattierung mit Nickel ratsam.The precipitates are adherent, smooth and almost shiny. Satisfactory precipitations have been obtained on many base metals. Where the high acid content attacks the round metal is first nickel plating is advisable.

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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

Zur Vermeidung von Verunreinigungen hat sich die Durchführung eines Gold ab Striches vor dem· liheniumplattieren als brauchbar er· wiesen.To avoid contamination, it has been found to be useful to carry out a gold line before the lithium plating. grasslands.

Ein typisches Bad, in g/l, ist das Folgende:A typical bath, in g / l, is the following:

Kalium-Perrhenat (KReO₄) 10 g/1 Schwefelsäure (H₂SO₄) 30 ml/1 Magnesiumsulfat (MgSO₄^H₂O) 25 g/lPotassium perrhenate (KReO ₄ ) 10 g / 1 sulfuric acid (H ₂ SO ₄ ) 30 ml / 1 magnesium sulfate (MgSO ₄ ^ H ₂ O) 25 g / l

Bedingungen:Conditions:

pH 1,0pH 1.0

Stromdichte 10 Amp./dm² (2 bis 30)Current density 10 amps / dm ² (2 to 30)

Temperatur 60° (20 bis 95⁰C)Temperature 60 ° (20 to 95 ⁰ C)

Example I.

Aus diesem Bad erhielt man Niederschläge, die glänzend und hart waren, bei einem Wirkungsgrad von 11,2 96. Bei einer StromdichteThis bath gave precipitates that were shiny and hard with an efficiency of 11.296. With a current density

? 2? 2

von 20 Amp./dm war der Wirkungsgrad 12,4 $>\ bei 15 Amp./dm 11,9 #; bei 25⁰C und bei 10 Amp./dm² 10,1 56. Als der pH-Wert auf 10,0 erhöht wurde, war der Wirkungsgrad 9,2 #.from 20 amp./dm the efficiency was 12.4 $> \ at 15 amp./dm 11.9 #; was increased at 25 ⁰ C and at 10 Amp./dm ² 10.1 56. When the pH to 10.0, the efficiency was 9.2 #.

Die Temperatur des Bades kann von 20 bis 95⁰C variiert werden. Die Temperatur von 6O⁰C scheint jedoch am günstigsten zu sein. Hierbei ist der Wirkungsgrad gut und die Verdampfung der Lösung ist nicht übermässig.The temperature of the bath can be varied from 20 to 95 ⁰ C. The temperature of 6O ⁰ C appears, however, to be the best. The efficiency is good here and the evaporation of the solution is not excessive.

Example 2

Die llinzufügung von 25 g/l Magnesiumsulfamat zum Magnesiumsulfat zu dem oben beschriebenen Bad ergab Niederschläge, die aufgrund eines qualitativen Testes so_;",ar weniger beanspruchbarThe addition of 25 g / l magnesium sulfamate to the magnesium sulfate to the bath described above resulted in precipitates which, on the basis of a qualitative test, were so _; ", ar less stressable

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schienen, so dass anzunehmen ist, dass das Magnesium-Ion das wirkende Mittel ist; jedoch scheint auch das Anion einen Effekt zu haben. Die Niederschläge waren klar und hafteten dem Nickel-G-rundmetall an, das mit einem Goldabstrich versehen war. Die Menge des Rheniums, das als Perrhenat-lon hinzugefügt wird, ist nicht - wie in dem Beispiel angegeben - auf 10 g/l begrenzt. Die Menge kann von 2 g/l bis 50 g/l variiert werden. Aus Kostengründen wird gewöhnlich eine Rhenium-Konzentration von 10 - 15 g/1 ,gewählt» seemed, so it can be assumed that the magnesium ion is the acting agent is; however, the anion also appears to have an effect. The precipitates were clear and adhered to the nickel-base metal with a gold smear. The amount of rhenium added as perrhenate ion is not - as indicated in the example - limited to 10 g / l. The amount can be varied from 2 g / l to 50 g / l. For cost reasons a rhenium concentration of 10 - 15 g / 1 is usually chosen »

fc Die Menge des erforderlichen Magnesiumsalzes ist insofern nicht kritisch, als sie über weite Bereiche variiert werden kann. Es scheint jedoch, dass die untere Grenze, bei der das Salz wirksam ist, bei ca. 5 g/l liegt, und dass Mengen über 50 g/l keinerlei Verbesserungen bringen. Der Bereich der Erfindung ist jedoch nicht auf die oberen, höheren Werte begrenzt, da auch Mengen von Magnesiumsalz bis zur Sättigung verwendet werden können.fc The amount of magnesium salt required is not so far critical as it can be varied over a wide range. However, it seems that the lower limit at which the salt is effective is around 5 g / l, and that quantities above 50 g / l do not bring any improvement. However, the scope of the invention is not limited to the upper, higher values, since quantities of magnesium salt can be used up to saturation.

Es ist auch möglich, Metall-Ionen zu der magnesiumhaltigen . Perrhenat-Lösung hinzuzufügen und Legierungen zu erhalten, die " gleichfalls geringe Beanspruchung aufweisen. Nickel, Kobalt, Indiun und Gold wurden mit Rhenium zusammen niedergeschlagen.It is also possible to add metal ions to the magnesium-containing ones . Add perrhenate solution and get alloys that "also show low stress. Nickel, cobalt, indiun and gold were precipitated together with rhenium.

Example 5

Die Beispiele 1 und 2 geben die einfachsten Formeln an, d.h., ei ne Lösung, die Perrhenat-lon und Magnesiumsulfat enthält, deren pH-Wert auf 1 oder 2 mit Hilfe von Schwefel- bzw. Salzsäuren ein gestellt wurde. Die Säuremenge beträgt je nach Bedarf 2 bis 2i> g diese Zahlen sind jedoch nicht kritisch.Examples 1 and 2 give the simplest formulas, i.e. a solution containing perrhenate ion and magnesium sulfate, their pH value was set to 1 or 2 with the help of sulfuric or hydrochloric acids. The amount of acid is 2 to 2%, as required However, these numbers are not critical.

109883/U27109883 / U27

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

Manchmal erweist es sich auch als brauchbar, den einfachen, leitenden Lösungen, Salze wie Ammoniumsulfat oder SuIfamat hinzuzufügen. Line typische Formel dafür ist wie folgt:Sometimes it also turns out to be useful, the simple, guiding ones Add solutions, salts such as ammonium sulfate or sulfamate. Line typical formula for this is as follows:

Kalium-Perrhenat ' 10 g/lPotassium perrhenate '10 g / l

Schwefelsäure 10 g/lSulfuric acid 10 g / l

Ammoniumsulfat 25 g/lAmmonium sulfate 25 g / l

kagnesiumsulfat 25 g/lmagnesium sulfate 25 g / l

Bedingungen:Conditions:

pll 2 -pll 2 -

Stromdichte 12 Amp./dm^c Current density 12 amps / dm ^c

l'emperatur 65⁰Gl 'temperature 65 ⁰ G

Uie aus diesem Bad erhaltenen niederschlage waren glänzend und hart. Der Wirkungsgrad der Stromdichte betrug 10 ^c/o. The precipitates obtained from this bath were shiny and hard. The efficiency of the current density was 10 ^c / o.

Example 4

L'in typisches Legierungsbad ist das FolgendeίA typical alloy bath is the followingί

A-'iimoniumperrhenat (KH,Heu.) 10 g/lA-'iimonium perrhenate (KH, Heu.) 10 g / l

Schwefelsäure 30 ml/1Sulfuric acid 30 ml / 1

Ammoniumsulfat 25 g/lAmmonium sulfate 25 g / l

kagnesiumsulfamat 25 g/lMagnesium sulfamate 25 g / l

Nickelsulfat 20 g/lNickel sulphate 20 g / l

Bedingungen:Conditions:

pH 1pH 1

Stromdichte 12 Amp./dmCurrent density 12 amps / dm

'i'empexatur 60 G'i'empexatur 60 G

Es wurde ^fbtr.ei J'estgesteiit, άαα^ ein Bad, das Psrrhenat-lon zuaammen mit uJi, ,ne;, ^ί.·.;αό^ U -..I- ur.i/o·' et- Ssi i.f ;.-u^;. v e/];^:i^:.^;;.-. t., niit demIt became ^f btr.ei J'estgesteiit, άαα ^ a bath, the Psrrhenat-lon together with uJi,, ne ;, ^ ί. ·.; Αό ^ U - .. I- ur.i / o · 'et- Ssi if; .- u ^; . ve /]; ^: i ^:. ^; ; .-. t., not with that

1098 B 3/.142? - ^! -1098 B 3 / .142? - ^! -

Perchlorat-Ion dicke, spannungsfreie Niederschläge bei einem Plattierungsanteil von beinahe 3 mg/Amp.-Min. erzeugt. Diese Bäder sind sehr wirksam bei einem pH-Wert von 1 bis 2j arbeiten kann man aber damit auch bei einem höheren pxi-wert und einem geringeren Nieder schlagsanteil.Perchlorate ion thick, stress-free deposits in one Plating rate of nearly 3 mg / amp-min. generated. These baths are very effective at a pH of 1 to 2j one can work but also with a higher pxi value and a lower low impact share.

Weiterhin wurde festgestellt, dass die entsprechenden Aluminiumsalze durch das Magnesiumsulfat und das Magnesiumsulfamat ersetzt werden können.It was also found that the corresponding aluminum salts replaced by the magnesium sulfate and the magnesium sulfamate can be.

Die Niederschläge sind anhaftend, glatt und glänzender als die vorher erhaltenen. Da das Bad normalerweise sehr sauer ist, ist es ratsam, säurelösliche G-rundmetalle mit Nickel vorzuplattieren. Die Nickelschicht selbst sollte mit Gold überdeckt ^in, um Verunreinigungen des Bades durch Nickelunreinheiten auf ein Minimum zu beschränken. Y/enn fthenium-Nickel-Juegierungen plattiert werden, ist dies jedoch nicht notwendig.The precipitates are adherent, smooth and more shiny than those before received. Since the bath is usually very acidic, it is advisable to pre-plate acid-soluble base metals with nickel. the Nickel layer itself should be covered with gold ^ in to avoid impurities of the bath due to nickel impurities to a minimum. When fthenium-nickel alloys are plated, is however, this is not necessary.

Bflispiel 5
Es wurde ein Bad vorbereitet, das folgende Zusammensetzung ent- Example 5
A bath was prepared, which has the following composition

* hielt: * held:

Rhenium (als Kalium-Perrhenat) 6 g/lRhenium (as potassium perrhenate) 6 g / l

Magnesiumsulfat (MgSO₄^H₂O) 40 g/lMagnesium sulfate (MgSO ₄ ^ H ₂ O) 40 g / l

Schwefelsäure 30 ml/1 Sulfuric acid 30 ml / 1

Sulfaminsäure 40 g/lSulfamic acid 40 g / l

Natrium-Perchlorat 10 g/lSodium perchlorate 10 g / l

Die aus dem obengenannten Bad bei 6O⁰C und 10 Amp./dm erhaltenen Niederschläge waren glänzend und geschmeidig. Der Plattierungsanteil lag bei 2,78 mg/Amp.-Min., während der Anteil für das Standardbad, das weder Perchlorat noch Magnesiumsulfat enthält, nur The. / Dm precipitates obtained from the above bath at 6O ⁰ C and 10 Amp were shiny and smooth. The level of plating was 2.78 mg / amp.-min., While the level for the standard bath, which contains neither perchlorate nor magnesium sulfate, was only

109883/1Λ 27 - 7 -109883 / 1Λ 27 - 7 -

RAH <Ή3ΙΩΙΜΛΙRAH <Ή3ΙΩΙΜΛΙ

1,2 mg/Amp.-Min. beträgt. Bei Zugabe von Magnesiumsulfat allein, aber ohne Perchlorat wie in Beispiel 3> wurde der Anteil auf 1,5 mg/Amp.-Min. erhöht. Die Zugabe von Perohlorat verbesserte diese Zahl um mehr als 80 $, wobei der obengenannte Wert von 2,78 mg/Amp.-Min. erreicht wird. Die Niederschläge haben fernerhin ein glänzenderes Aussehen·1.2 mg / amp-min. amounts to. When adding magnesium sulfate alone, but without perchlorate as in Example 3> the proportion was reduced to 1.5 mg / amp.-min. elevated. The addition of Perohlorat improved this Number by more than $ 80, with the above value of 2.78 mg / amp-min. is achieved. The rainfall continued to have a shinier look

Example 6

Es wurde ein Bad aus folgenden Bestandteilen vorbereitet:A bath was prepared from the following components:

Rhenium (als Perrhenat) 6 g/lRhenium (as perrhenate) 6 g / l

Aluminiumperchlorat IO g/lAluminum perchlorate IO g / l

SuIfaminsäure 30 g/lSuIfamic acid 30 g / l

Magnesiumsulfat 40 g/lMagnesium sulfate 40 g / l

Schwefelsäure 30 ml/1Sulfuric acid 30 ml / 1

Bei 10 Amp./dm und 60 C erhielt man klare Niederschläge aus diesem Bad, bei 2,47 mg/Amp.-Min.At 10 amps / dm and 60 ° C., clear precipitates were obtained from this Bath, at 2.47 mg / amp-min.

Beispiel 7Example 7 tt

Zu dem in Beispiel 5 beschriebenen Bad wurden 20 g/l Nickelsulfat hinzugefügt. Die Niederschläge waren glänzend und fast geschmeidig, unterschieden sich in der Farbe von denen in Beispiel 5, zeigten die Bildung einer Ithenium-Nickel-Legierung an. Die Plattierungs-Bedingungen waren dieselben wie für Beispiel 5.To the bath described in Example 5, 20 g / l nickel sulfate were added. The rainfall was shiny and almost smooth, differed in color from those in Example 5, indicated the formation of an ithenium-nickel alloy. The plating conditions were the same as for example 5.

Example 8

'Zu dem in Beispiel 6 beschriebenen Bad wurden 10 g/l Kobaltsulfat hinzugefügt. Man erhielt dann einen glänzenden Legierungs-Nieder-10 g / l cobalt sulfate were added to the bath described in example 6 added. A shiny alloy base was then obtained

^schiaß· 1 0 988 3/H27 ^schiaß · 1 0 988 3 / H27

BAD ORlGiNAL - 8 -BAD ORlGiNAL - 8 -

Die Eigenschaften und Prinzipien innerhalb dieser vorstehend im Zusammenhang mit spezifischen Erläuterungen beschriebenen Erfindung wird dem Fachmann auf diesem Gebiet viele andere Modifikationen hieraus aufweisen. Es wird daher auch gewünscht, dass die anhängenden Ansprüche nicht auf irgendeine bestimmte Eigenschaft oder Einzelheiten daraus beschränkt werden.The features and principles within these im The invention described in connection with specific illustrations will make many other modifications to those skilled in the art show from this. It is therefore also desired that the appended claims not refer to any particular feature or details thereof may be limited.

Tbr/Ro · Patentansprüche Tbr / Ro · claims

109883/1427 BAD ORIGINAL109883/1427 BATH ORIGINAL

Claims

PATENT Attorney DIPL.-ING. HANS-H. WEY 8 MDNCHfN 22Wl D E N MAYE RSTRAS S E 49 TEL. 0811 225585 TELEGR. PROPINDUS · TELEX 0524244 Berlin, July 2, 1968 claims

1) An aqueous electroplating bath for making electroplating of stress-free precipitates of rhenium. and its alloys, characterized in that the rhenium as perrhenate ion and also ions of at least one. " Contains salt that is selected from the group consisting of magnesium sulphate, magnesium sulphamate, Aluminum sulfal and aluminum sulfamate is selected.

2) An aqueous electroplating bath according to claim 1, characterized in that said bath includes at least one further salt that from the group of alkali and ammonium salts is added comes from sulfuric, sulfamic and perchloric acid.

3) An aqueous electroplating bath according to claim 1, characterized in that | characterized in that free acid is added to this bath, which can be perchloric, sulfuric or sulfamic acid

4) An aqueous electroplating bath according to claim l _f, characterized in that, in addition to the perrhenate ions, ions of a metal suitable for electroplating are added in the form of a soluble salt of the metal.

109883/U27109883 / U27

5) 'Method for electroplating with rhenium and its Ie- "

alloys, characterized in that the electrolysis βίο nes aqueous bath at a current density of 2-30 A / dm and a temperature of 2O-95 ° G takes place, the rhenium as Perrhenate ion and at least one salt from the group consisting of Magnesium sulfate, magnesium sulfamate, aluminum sulfate and aluminum ulf amate contains.

6) Method according to claim 5, characterized in that the

ψ At least one salt is added to the bath, which is selected from the group consisting of alkali and ammonium salts of sulfuric, sulfamic and perchloric acids.

7) Method according to claim 5 »characterized in that said bath also contains a proportion of free acid, the perchloric acid, Can be sulfuric or sulfamic acid contains.

8) The method according to claim 5, characterized in that the

said bath apart from the perrhenate ion, at least one ion of one Contains metal that is precipitated together with the rhenium.

Tbr / Ro

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