JPS58147590A - クロム電気メツキ方法 - Google Patents
クロム電気メツキ方法Info
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- JPS58147590A JPS58147590A JP58019022A JP1902283A JPS58147590A JP S58147590 A JPS58147590 A JP S58147590A JP 58019022 A JP58019022 A JP 58019022A JP 1902283 A JP1902283 A JP 1902283A JP S58147590 A JPS58147590 A JP S58147590A
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- chromium
- electrolyte
- plating
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- ions
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-
- 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
- C25D3/04—Electroplating: Baths therefor from solutions of chromium
- C25D3/06—Electroplating: Baths therefor from solutions of chromium from solutions of trivalent chromium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
- C25D5/34—Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
- Electroplating Methods And Accessories (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔本発明の技術的分野〕
本発明は、三価のクロム・イオンを含む電解液からクロ
ム及びクロム合金を電気メッキする方法に係る。
ム及びクロム合金を電気メッキする方法に係る。
[従来技術〕
工業的に、クロムは六価のクロムを含む電解液から電気
メッキされているが、三価クロムの塩を含む電解液を用
いてクロムを電気メッキする工業的方法を開発するため
に多くの試みが過去半世紀に亘って成されている。六価
クロムは、潰瘍を生せしめることが知られており又癌を
生せしめると考えられているので、健康及び環境に大き
な害を及ぼすとともに、メ゛ンキ浴及び洗浄水の処理の
コスト等の技術的に不利な点を有しているために、三価
クロムの塩を含む電解液の使用が望まれている。
メッキされているが、三価クロムの塩を含む電解液を用
いてクロムを電気メッキする工業的方法を開発するため
に多くの試みが過去半世紀に亘って成されている。六価
クロムは、潰瘍を生せしめることが知られており又癌を
生せしめると考えられているので、健康及び環境に大き
な害を及ぼすとともに、メ゛ンキ浴及び洗浄水の処理の
コスト等の技術的に不利な点を有しているために、三価
クロムの塩を含む電解液の使用が望まれている。
三価クロム・イオンを含む溶液からクロムを電気メ・ツ
キする場合に生じる問題は、主として陽極及び陰極の両
方に於ける反応に関連している。工業的方法として重要
な他の要素は、材料、装置及び処理のコストである。
キする場合に生じる問題は、主として陽極及び陰極の両
方に於ける反応に関連している。工業的方法として重要
な他の要素は、材料、装置及び処理のコストである。
工業的方法の達成には、メ・ソーV−表面に溶解された
クロム(III)錯体が充分に供給されズクロム・イオ
ンの還元が促進される様に、陰極表面に於けるクロム・
ヒドロオキシ種の析出が最小限にされねばならない。英
国特許第1431639号の明細書は、アコチオシアン
酸クロム@)錯体を含む電解液を用いた、三価クロムの
電気メツキ方法について記載している。チオシアン酸の
配位子は、メ・ツキ処理中にクロム・イオンを安定させ
て陰極表面に於けるクロム([1)塩の析出を防ぎ、又
クロム(III)イオンの還元を促進する。英国特許第
1591051号の明細書は、硫酸クロムの如き安価で
入手し易いクロム(Ill)塩をクロム源として用いて
いる、チオシアン酸クロム([l)錯体を含む電解液に
ついて記載している。
クロム(III)錯体が充分に供給されズクロム・イオ
ンの還元が促進される様に、陰極表面に於けるクロム・
ヒドロオキシ種の析出が最小限にされねばならない。英
国特許第1431639号の明細書は、アコチオシアン
酸クロム@)錯体を含む電解液を用いた、三価クロムの
電気メツキ方法について記載している。チオシアン酸の
配位子は、メ・ツキ処理中にクロム・イオンを安定させ
て陰極表面に於けるクロム([1)塩の析出を防ぎ、又
クロム(III)イオンの還元を促進する。英国特許第
1591051号の明細書は、硫酸クロムの如き安価で
入手し易いクロム(Ill)塩をクロム源として用いて
いる、チオシアン酸クロム([l)錯体を含む電解液に
ついて記載している。
性能、即ち効率又はメ・ツキ速度、メ・ツキ範囲及び温
度範囲が、チオシアン酸クロム(@錯体の1つの配位子
として錯化剤を加えることによって改良された。英国特
許第1596995号の明細書に記載されているそれら
の錯化剤は、グリシン及びアスパラギン酸の如きアミノ
酸、蟻酸塩、酢酸塩又は次亜燐酸塩等であり、それらの
性能の改良は、用いられた錯化剤の配位子に依存した。
度範囲が、チオシアン酸クロム(@錯体の1つの配位子
として錯化剤を加えることによって改良された。英国特
許第1596995号の明細書に記載されているそれら
の錯化剤は、グリシン及びアスパラギン酸の如きアミノ
酸、蟻酸塩、酢酸塩又は次亜燐酸塩等であり、それらの
性能の改良は、用いられた錯化剤の配位子に依存した。
その錯化剤の配位子は、陰極表面に於けるクロム([l
)種の析出を更に防ぐために効果的であった。上記明細
書に於て、上記性能の改良は、工業的方法としての価値
を失わせることなく、電解液中のクロム・イオン濃度を
相当に低下させ得たことが述べられている。英国特許第
2033427号及び第2038361号の明細書は、
30mM以下のクロムを含み、チオシアン酸塩及び錯化
剤の比率が低下されている、チオシアン酸クロムl)錯
体を含む実用的な電解液について記載している。クロム
濃度の低下は2つの望ましい効果を生じ、・洗浄水の処
理を著しく簡単化するとともに、クロム付着物の色をず
っと明るくした。
)種の析出を更に防ぐために効果的であった。上記明細
書に於て、上記性能の改良は、工業的方法としての価値
を失わせることなく、電解液中のクロム・イオン濃度を
相当に低下させ得たことが述べられている。英国特許第
2033427号及び第2038361号の明細書は、
30mM以下のクロムを含み、チオシアン酸塩及び錯化
剤の比率が低下されている、チオシアン酸クロムl)錯
体を含む実用的な電解液について記載している。クロム
濃度の低下は2つの望ましい効果を生じ、・洗浄水の処
理を著しく簡単化するとともに、クロム付着物の色をず
っと明るくした。
陽極に於けるクロム及び電解液の他の構成成分の酸化は
、メッキを累進的且つ急速に妨げることが知られている
。更に、幾つかの電解液は陽極に於て有害なガスの発生
を生じる。英国特許第1602404号の明細書に記載
されている、過弗素化された陽イオン交換膜によシ陰極
液から分離された陽極液を有する電気メッキ浴は、それ
らの問題を効果的に解決する。又は、陽極においてクロ
ム或は他の構成成分に先立って酸化される添加剤が電解
液に加えられ得る。その適当な添加剤の1つが英国特許
第2034354号の明細書に記載されている。その様
な添加剤を使用する場合の不利な点は、経費が増加する
ことである。
、メッキを累進的且つ急速に妨げることが知られている
。更に、幾つかの電解液は陽極に於て有害なガスの発生
を生じる。英国特許第1602404号の明細書に記載
されている、過弗素化された陽イオン交換膜によシ陰極
液から分離された陽極液を有する電気メッキ浴は、それ
らの問題を効果的に解決する。又は、陽極においてクロ
ム或は他の構成成分に先立って酸化される添加剤が電解
液に加えられ得る。その適当な添加剤の1つが英国特許
第2034354号の明細書に記載されている。その様
な添加剤を使用する場合の不利な点は、経費が増加する
ことである。
英国特許第1552263号の明細書は、0.1Mより
も高濃度の三価クロム・イオンと、クロム・イオンを安
定化させる°“弱い″錯化剤とを含む、クロム電気メツ
キ用電解液について記載している。
も高濃度の三価クロム・イオンと、クロム・イオンを安
定化させる°“弱い″錯化剤とを含む、クロム電気メツ
キ用電解液について記載している。
チオシアン酸塩が、メツーV−速度を増すためにクロム
よりも相当に低いモル濃度で、電解液に加えられている
。驚くべきことに、チオシアン酸塩ハ撞性状態の電解液
中に分解して、溶解された硫化物を生じることが上記明
細書に述べられている。該明細書に示されている単一の
チオシアン酸塩の例は、所期のメッキ速度を生せしめる
ために、極めて高濃度のクロム・イオンを必要と、する
。これは、高価な洗浄水の処理及びクロムの損失を伴う
。
よりも相当に低いモル濃度で、電解液に加えられている
。驚くべきことに、チオシアン酸塩ハ撞性状態の電解液
中に分解して、溶解された硫化物を生じることが上記明
細書に述べられている。該明細書に示されている単一の
チオシアン酸塩の例は、所期のメッキ速度を生せしめる
ために、極めて高濃度のクロム・イオンを必要と、する
。これは、高価な洗浄水の処理及びクロムの損失を伴う
。
英国特許第1488381号の明細書は、クロム電気メ
ツキ用電解液について記載しており、錯化剤としてキオ
尿素を単独で又は三価クロム・イAンを安定化させるた
めの他の化合物と組合わせて用いると1r提案している
が、その特定例又は実験結果に何ら示されていない。
ツキ用電解液について記載しており、錯化剤としてキオ
尿素を単独で又は三価クロム・イAンを安定化させるた
めの他の化合物と組合わせて用いると1r提案している
が、その特定例又は実験結果に何ら示されていない。
英国特許第8103886号の明細書に、三価クロム・
イオンに対して等モル以下の比率で溶解された、分子内
に−C=S基を含む有機化合物とともに三価クロム・イ
オンを含む、クロム電気メツキ液について記載している
。成る好ましい形に於て、その化合物はチオ尿素である
。
イオンに対して等モル以下の比率で溶解された、分子内
に−C=S基を含む有機化合物とともに三価クロム・イ
オンを含む、クロム電気メツキ液について記載している
。成る好ましい形に於て、その化合物はチオ尿素である
。
特開昭54−87643号の明細書は、クロム電気メツ
キ用電解液について記載しており、三価クロム・イオン
を安定化させるための錯化剤として蓚酸、次亜燐酸塩又
は蟻酸塩を用いることを提案している。安定性及び付着
速度を増すために、分子内にS−O結合を有することを
特徴とする化合物が電解液に加えられている。その化合
物は、チオ硫酸塩、チオン酸塩、スルホキシル酸塩及び
亜ニチオン酸塩より成る群から選択される。しかしなが
ら、クロム・イオン及び錯化剤の濃度が極めて高く、0
.4Mよりも高い。
キ用電解液について記載しており、三価クロム・イオン
を安定化させるための錯化剤として蓚酸、次亜燐酸塩又
は蟻酸塩を用いることを提案している。安定性及び付着
速度を増すために、分子内にS−O結合を有することを
特徴とする化合物が電解液に加えられている。その化合
物は、チオ硫酸塩、チオン酸塩、スルホキシル酸塩及び
亜ニチオン酸塩より成る群から選択される。しかしなが
ら、クロム・イオン及び錯化剤の濃度が極めて高く、0
.4Mよりも高い。
50年前の米国特許第1922−853号の明細書は、
クロム(Ill)イオンの陽極酸化を防ぐために亜硫酸
塩及び重亜硫酸塩を用いることを提案した。
クロム(Ill)イオンの陽極酸化を防ぐために亜硫酸
塩及び重亜硫酸塩を用いることを提案した。
陽極酸化は、可溶性のクロムの陽極を用いて亜硫酸塩の
如き還元剤を加えることにょシ、又は隔膜によりメッキ
電解液から分離されている不溶性の陽極を用いることに
ょシ、防がれ得ることが提案された。しかしながら、こ
の方法は、工業的クロム・メッキ方法には適用されなか
った。
如き還元剤を加えることにょシ、又は隔膜によりメッキ
電解液から分離されている不溶性の陽極を用いることに
ょシ、防がれ得ることが提案された。しかしながら、こ
の方法は、工業的クロム・メッキ方法には適用されなか
った。
三価クロムの電解液からクロムをメッキする試みに関連
する問題の多くは6つの関連する要素に帰因され得る。
する問題の多くは6つの関連する要素に帰因され得る。
それらは、メッキ反応に伴って水素の発生を生せしめる
負のメッキ電位、遅い電極の反応機構、及び電極表面に
存在する高いpHの状況に於てクロム佃)がヒドロオキ
シ種として析出する傾向の3つの要素である。本発明の
方法に於て用いられるメッキ電解液は、それらの要素:
がどの様に包含され得るかを理解することによって得ら
れたものである。
負のメッキ電位、遅い電極の反応機構、及び電極表面に
存在する高いpHの状況に於てクロム佃)がヒドロオキ
シ種として析出する傾向の3つの要素である。本発明の
方法に於て用いられるメッキ電解液は、それらの要素:
がどの様に包含され得るかを理解することによって得ら
れたものである。
Cr([1)イオンは配位子りと多数の錯体を形成する
ことが出来、その形成は次の様に要約され得る一連の反
応VC,よって特徴づけられる。
ことが出来、その形成は次の様に要約され得る一連の反
応VC,よって特徴づけられる。
CrL+L=CrL2 K2
・・・・・・・・・・等。
上記式に於て、電荷は説明を簡便にするために除かれ1
おり、K SK 旧、、、等は安定定数であ
2 って、次式から算出される。
おり、K SK 旧、、、等は安定定数であ
2 って、次式から算出される。
K1=〔CrL〕/〔cr〕〔L〕
K2=〔CrL2〕/〔crL〕〔L〕・・・・・・・
・・・・・等。
・・・・・等。
上記式に於て、角カッコは濃度を表わす。数値は、(1
)5tability Con5tants of M
etal−IonComplexes ”、5peci
al Publication A 17、The C
hemical 5ocietyXLondon 19
64年−L、G、5illen及びA、 E、 Mar
te l l ; (2) ”5tability C
ong、tants of Metal−■OnCom
plexesスSupplementA1.5peci
al Publication扁25、The Ch
emical 5ociety、 London1
971年−L、G、5illen及びA、E、Mart
ell:(3)” Cr1tical 5tabi
lity′Con5tants ”。
)5tability Con5tants of M
etal−IonComplexes ”、5peci
al Publication A 17、The C
hemical 5ocietyXLondon 19
64年−L、G、5illen及びA、 E、 Mar
te l l ; (2) ”5tability C
ong、tants of Metal−■OnCom
plexesスSupplementA1.5peci
al Publication扁25、The Ch
emical 5ociety、 London1
971年−L、G、5illen及びA、E、Mart
ell:(3)” Cr1tical 5tabi
lity′Con5tants ”。
Vol、1及び2、Plenum press、Ne
w York1975年−R,M、 Smi th及び
A、 E、 Martellの文献から得られる。
w York1975年−R,M、 Smi th及び
A、 E、 Martellの文献から得られる。
メッキ処理中、界面のpHは、電流密度、酸性度定数p
Ka、及び緩衝剤(例えは、硼酸)の濃度により決定さ
れる値迄上昇し得る。そのpHは、電解液のバルク中の
I)HJ:りも著しく高く、それらの条件の下ではクロ
ム・ヒドロオキシ種が析出し得る。KK ・・・・・
・等の値並びにクロム(叩1ゝ 2 及び錯化剤の配位子の全体的濃度が、析出の生じる程度
を決定し、K 、K ・・・・・・等の値が高い2 程、所与の界面のpHに於て生じる析出は少なくなる。
Ka、及び緩衝剤(例えは、硼酸)の濃度により決定さ
れる値迄上昇し得る。そのpHは、電解液のバルク中の
I)HJ:りも著しく高く、それらの条件の下ではクロ
ム・ヒドロオキシ種が析出し得る。KK ・・・・・
・等の値並びにクロム(叩1ゝ 2 及び錯化剤の配位子の全体的濃度が、析出の生じる程度
を決定し、K 、K ・・・・・・等の値が高い2 程、所与の界面のpHに於て生じる析出は少なくなる。
メッキは析出していないクロム種から馨しるので、より
高いメッキ効率は高いKの値を有する配位子から期待さ
れ得る。
高いメッキ効率は高いKの値を有する配位子から期待さ
れ得る。
しかしながら、第2の考慮すべき要素は、メッキ処理中
に用いられる電極の電位に関する。Kの値が高すぎる場
合には、クロム錯体の熱力学安定性によってメッキが抑
制されてしまう。従って、最適な範囲の安定定数の選択
とクロム及び配位子の濃度の選択とは、2つの矛盾する
効果の間の妥協であり、弱い錯体は界面で析出を生じて
、低効率を生じ(又は、ヒドロオキシ種によりメッキを
妨害しさえし)、強すぎる錯体は過度の安定性によって
メッキを抑制する。
に用いられる電極の電位に関する。Kの値が高すぎる場
合には、クロム錯体の熱力学安定性によってメッキが抑
制されてしまう。従って、最適な範囲の安定定数の選択
とクロム及び配位子の濃度の選択とは、2つの矛盾する
効果の間の妥協であり、弱い錯体は界面で析出を生じて
、低効率を生じ(又は、ヒドロオキシ種によりメッキを
妨害しさえし)、強すぎる錯体は過度の安定性によって
メッキを抑制する。
更に第5の考慮すべき要素は、水素発生反応及びクロム
還元の電気化学的反応機構に関する。メッキに於ては、
クロムの還元に関しては速い反応機構そして水素発生反
応に関しては遅い反応機構が好都合である。従って、ク
ロム還元のプロセスを速め又は水素発生反応を遅くする
添加剤が、効果的なメッキ速度に関して有利である。チ
オシアン酸塩、S−8或はS−O結合を有する種、又は
分子内に−C=S基或は−C−S基を有する種の如き、
多数の硫黄を含む種が、クロム金属へのクロム(Ill
)の還元を加速させることが解った。
還元の電気化学的反応機構に関する。メッキに於ては、
クロムの還元に関しては速い反応機構そして水素発生反
応に関しては遅い反応機構が好都合である。従って、ク
ロム還元のプロセスを速め又は水素発生反応を遅くする
添加剤が、効果的なメッキ速度に関して有利である。チ
オシアン酸塩、S−8或はS−O結合を有する種、又は
分子内に−C=S基或は−C−S基を有する種の如き、
多数の硫黄を含む種が、クロム金属へのクロム(Ill
)の還元を加速させることが解った。
本出願人による英国特許出願第8134778号の明細
書は、三価クロム・イオンの源、錯化剤、緩衝剤、及び
クロムの付着を促進するためのクロムよりも低いモル濃
度を有するチオシアン酸イオンとを含む、クロム電気メ
ツキ用電解液について記載している。上記錯化剤はクロ
ム錯体の安定定にある様に選択されることが好ましい。
書は、三価クロム・イオンの源、錯化剤、緩衝剤、及び
クロムの付着を促進するためのクロムよりも低いモル濃
度を有するチオシアン酸イオンとを含む、クロム電気メ
ツキ用電解液について記載している。上記錯化剤はクロ
ム錯体の安定定にある様に選択されることが好ましい。
10 〈K 〈1012M−1の範囲内のK の値を有
す1す る錯化剤の配位子の例として、アスパラギン酸、イミノ
ジ酢酸、ニトリロトリ酢酸、及′05−スルホブリチル
酸等が挙げられている。
す1す る錯化剤の配位子の例として、アスパラギン酸、イミノ
ジ酢酸、ニトリロトリ酢酸、及′05−スルホブリチル
酸等が挙げられている。
不出願人による英国特許出願第8134776号の明細
書は、三価クロム・イオンの源、錯化剤、緩衝剤、及び
クロムの付着を促進するための分子内に−C=S基又は
−C−S基を有する有機化合物を含み、上記錯化剤はク
ロム錯体の安定定数K。
書は、三価クロム・イオンの源、錯化剤、緩衝剤、及び
クロムの付着を促進するための分子内に−C=S基又は
−C−S基を有する有機化合物を含み、上記錯化剤はク
ロム錯体の安定定数K。
が108くK く1012M−1の範囲内にある様に選
択されている、クロム電気メツキ用電解液について記載
している。108くK 〈1012M−1の範囲内のK
の値を有する錯化剤の配位子の例として、アスパラギ
ン酸、イミノジ酢酸、ニトリロトリ酢酸、及び5−スル
ホブリチル酸等が挙げられている。−C=S基を有する
有機化合物は、チオ尿素、N−モノアリル・チオ尿素、
N−モノ−p−)リル・チオ尿素、チオアセトアミド、
テトラメチル・チウラム・モノスルフィド、テトラエチ
ル・チウラム・ジスミツイト、及びジエチルジチオカル
ボナートから選択され得る。−C−S基を有する有機化
合物は、メルカプト酢酸及びメルカプトプロピオン酸か
ら選択され得る。
択されている、クロム電気メツキ用電解液について記載
している。108くK 〈1012M−1の範囲内のK
の値を有する錯化剤の配位子の例として、アスパラギ
ン酸、イミノジ酢酸、ニトリロトリ酢酸、及び5−スル
ホブリチル酸等が挙げられている。−C=S基を有する
有機化合物は、チオ尿素、N−モノアリル・チオ尿素、
N−モノ−p−)リル・チオ尿素、チオアセトアミド、
テトラメチル・チウラム・モノスルフィド、テトラエチ
ル・チウラム・ジスミツイト、及びジエチルジチオカル
ボナートから選択され得る。−C−S基を有する有機化
合物は、メルカプト酢酸及びメルカプトプロピオン酸か
ら選択され得る。
本出願人による英国特許出願第8154777号の明細
書は、三価クロム・イオンの源、錯化剤、緩衝剤、及び
クロムの付着を促進するためのS−〇又はS−S結合を
有する硫黄様を含み、上記錯化M の範囲内である様に
選択され、上記硫黄様はチオ硫酸塩、チオン酸基、ポリ
チオン酸塩及びスルホ千シル酸塩から選択されている、
クロム電気く1012M−1の範囲内のK の値を有す
る錯化剤の配位子の例としては、アスパラギン酸、イミ
ノジ酢酸、ニトリロトリ酢酸、5−スルホブリチル酸及
びクエン酸等が挙げられている。上記硫黄様は、電解液
中にチオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カリウム、チオ硫酸
バリウム、チオ硫酸アンモニウム、チオ硫酸カルシウム
、ポリチオン酸カリウム、ポリチオン酸ナトリウム及び
スルホ:キys酸ナトリウムの1つ以上を溶解すること
に−よって供給される。
書は、三価クロム・イオンの源、錯化剤、緩衝剤、及び
クロムの付着を促進するためのS−〇又はS−S結合を
有する硫黄様を含み、上記錯化M の範囲内である様に
選択され、上記硫黄様はチオ硫酸塩、チオン酸基、ポリ
チオン酸塩及びスルホ千シル酸塩から選択されている、
クロム電気く1012M−1の範囲内のK の値を有す
る錯化剤の配位子の例としては、アスパラギン酸、イミ
ノジ酢酸、ニトリロトリ酢酸、5−スルホブリチル酸及
びクエン酸等が挙げられている。上記硫黄様は、電解液
中にチオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カリウム、チオ硫酸
バリウム、チオ硫酸アンモニウム、チオ硫酸カルシウム
、ポリチオン酸カリウム、ポリチオン酸ナトリウム及び
スルホ:キys酸ナトリウムの1つ以上を溶解すること
に−よって供給される。
本出願人による英国特許出願第8134779号の明細
書は、三価クロム・イオンの源、錯化剤、緩衝剤、及び
クロムの付着を促進するための亜硫酸塩及び亜ニチオン
酸塩から選択された硫黄様を含み、上記錯化剤はクロム
錯体の安定数に1か16 i2
−1 0 <K <10 M の範囲内である様に選
択され、上記クロム・イオンは0.01Mよりも低いモ
ル濃度を有している、クロム電気メツキ用電解2 液について記載している。10 <K、<10M−1
の範囲内のに、の値を有する錯化剤の配位子の例として
、アスパラギン酸イミノジ酢酸、ニトリロトリ酢酸、5
−スルホブリチル酸及びクエン酸等が挙げられている。
書は、三価クロム・イオンの源、錯化剤、緩衝剤、及び
クロムの付着を促進するための亜硫酸塩及び亜ニチオン
酸塩から選択された硫黄様を含み、上記錯化剤はクロム
錯体の安定数に1か16 i2
−1 0 <K <10 M の範囲内である様に選
択され、上記クロム・イオンは0.01Mよりも低いモ
ル濃度を有している、クロム電気メツキ用電解2 液について記載している。10 <K、<10M−1
の範囲内のに、の値を有する錯化剤の配位子の例として
、アスパラギン酸イミノジ酢酸、ニトリロトリ酢酸、5
−スルホブリチル酸及びクエン酸等が挙げられている。
亜硫酸塩は、重亜硫酸塩及びメタ重亜硫酸塩を含み得る
。
。
上記の4つの英国特許出願の明細書に開示されている技
術に於ては、三価クロム・イオンの還元を促進する次め
に極めて低濃度の硫黄様しか必要とされない。又、電解
液のメッキ効率が比較的高いので、工業的に用いられる
三価クロムの電解液は5mM程度の低い濃度のクロムを
含み得る。これは、メッキ電解液から被処理体に付着し
て泡出されるいわゆる損失分(drag−out )の
クロム含有量が極めて少ないので、高価な洗浄水の処理
を不要にする。一般的に、電解液中の構成成分の濃度は
以下の通りである。
術に於ては、三価クロム・イオンの還元を促進する次め
に極めて低濃度の硫黄様しか必要とされない。又、電解
液のメッキ効率が比較的高いので、工業的に用いられる
三価クロムの電解液は5mM程度の低い濃度のクロムを
含み得る。これは、メッキ電解液から被処理体に付着し
て泡出されるいわゆる損失分(drag−out )の
クロム含有量が極めて少ないので、高価な洗浄水の処理
を不要にする。一般的に、電解液中の構成成分の濃度は
以下の通りである。
硫黄様 10 乃至10 M実際的には
、クロムと錯化剤の配位子との比率は略1:1である。
、クロムと錯化剤の配位子との比率は略1:1である。
上記英国特許出願の明細書に於てに、許容され得るメッ
キ範囲に要する最低濃度よりも多く、電解液中のクロム
濃度に比例して硫黄種の量を増す必要はない。余分の硫
黄種はメッキ処理に有害ではないが、余分の量の硫黄が
クロム金属とともに、同時付着される結果を生じ得る。
キ範囲に要する最低濃度よりも多く、電解液中のクロム
濃度に比例して硫黄種の量を増す必要はない。余分の硫
黄種はメッキ処理に有害ではないが、余分の量の硫黄が
クロム金属とともに、同時付着される結果を生じ得る。
これは2つの効果、即ち漸次より暗い色の付着物を生じ
る効果と、より延性の付着物を生じる効果とを有する。
る効果と、より延性の付着物を生じる効果とを有する。
好ましい三価クロムの源は、なめし剤又はクロメタンと
して知られている一般に入手可能な硫酸クロムと硫酸ナ
トリウムとの混合物の形であり得る硫酸クロムである。
して知られている一般に入手可能な硫酸クロムと硫酸ナ
トリウムとの混合物の形であり得る硫酸クロムである。
硫酸塩よりも高価であるが、塩化クロム、炭酸クロム及
び過塩素酸クロム等の如き、他の三価クロム塩も用いら
れ得る。電解液のバルクpHを保つために用いられる好
ましい緩衝剤は、高濃度即ち略飽和濃度の硼酸を含む。
び過塩素酸クロム等の如き、他の三価クロム塩も用いら
れ得る。電解液のバルクpHを保つために用いられる好
ましい緩衝剤は、高濃度即ち略飽和濃度の硼酸を含む。
電解液の典型的なpHの範囲は、25乃至4.5である
。電解液の導電率は、電圧及び電力の消費を最小限にす
るために、出来る限シ′高くあるべきである整流器が低
電圧例えば8ボルトに制限されることが多いので、実際
のメッキ条件に於て厳密な電圧を要することが多い。三
価クロム・イオンの源として硫酸クロムを用いている電
解液に於ては、硫酸す) IJウムと硫酸カリウムとの
混合物が最適である。その様な混合物は、英国特許第2
071151号の明細書に記載されている。湿潤剤を用
いることが好ましく、適当な湿潤剤は3M社製のFe1
2(商品名)である。しかしながら、スルホ琥珀酸エス
テル又は硫酸アルコールの如き他の湿潤剤も用いられ得
る。
。電解液の導電率は、電圧及び電力の消費を最小限にす
るために、出来る限シ′高くあるべきである整流器が低
電圧例えば8ボルトに制限されることが多いので、実際
のメッキ条件に於て厳密な電圧を要することが多い。三
価クロム・イオンの源として硫酸クロムを用いている電
解液に於ては、硫酸す) IJウムと硫酸カリウムとの
混合物が最適である。その様な混合物は、英国特許第2
071151号の明細書に記載されている。湿潤剤を用
いることが好ましく、適当な湿潤剤は3M社製のFe1
2(商品名)である。しかしながら、スルホ琥珀酸エス
テル又は硫酸アルコールの如き他の湿潤剤も用いられ得
る。
上記英国特許出願の明細書に於て用いられている電気メ
ツキ方法に於ては、前述の英国特許第1602404号
の明細書に記載されている如く、メッキ電解液から陽極
を分離するために過弗素化された陽イオン交換膜を用い
ることが好ましい。
ツキ方法に於ては、前述の英国特許第1602404号
の明細書に記載されている如く、メッキ電解液から陽極
を分離するために過弗素化された陽イオン交換膜を用い
ることが好ましい。
適当な過弗素化された陽イオン交換膜の一例は、DuP
ont社製のNafioh (商品名)である。
ont社製のNafioh (商品名)である。
陰極液がクロム源として硫酸クロムを用いている場合に
は、硫酸イオンを含む陽極液を用いると、安価な鉛又は
鉛合金の陽極が用いられ得るので、特に有利である。硫
酸塩の陽極液に於ては、酸化鉛の薄い導電層が陽極上に
形成される。陰極液中に塩化物の塩を用いるべきでなく
、塩化物の陰イオンに小さいので、多量に隔膜を通過し
て、陽極に於て塩素を発生させるとともに、鉛又は鉛合
金の陽極上に極めて抵抗力の強い塩化鉛の膜を形成させ
てしまう。陽イオン交換膜は更に、硫酸塩の電解液中に
於て、陰極に於ける水素の発生による陰極液のpHの増
加を補償するために水素イオンが隔膜を経て移動され得
る様に陽極液のpHを調節することによって、陰極液の
pHが安定化され得るという利点を有している。硫酸塩
を基材とする陽極液及び陰極液を隔膜と組合わせて用い
ることにより、メッキ浴はpHを調節することなく40
アンペア時/を以上に亘って動作された。
は、硫酸イオンを含む陽極液を用いると、安価な鉛又は
鉛合金の陽極が用いられ得るので、特に有利である。硫
酸塩の陽極液に於ては、酸化鉛の薄い導電層が陽極上に
形成される。陰極液中に塩化物の塩を用いるべきでなく
、塩化物の陰イオンに小さいので、多量に隔膜を通過し
て、陽極に於て塩素を発生させるとともに、鉛又は鉛合
金の陽極上に極めて抵抗力の強い塩化鉛の膜を形成させ
てしまう。陽イオン交換膜は更に、硫酸塩の電解液中に
於て、陰極に於ける水素の発生による陰極液のpHの増
加を補償するために水素イオンが隔膜を経て移動され得
る様に陽極液のpHを調節することによって、陰極液の
pHが安定化され得るという利点を有している。硫酸塩
を基材とする陽極液及び陰極液を隔膜と組合わせて用い
ることにより、メッキ浴はpHを調節することなく40
アンペア時/を以上に亘って動作された。
上述の従来技術に於て、クロム・メッキ用電解液中に低
濃度の多くの様々な硫黄種を加えることによって、クロ
ム金属へのクロム・イオンの還元が加速されることが解
った。本発明に於ては、メッキされるべき表面上に硫黄
化合物の付着物が形成される様に該表面を予備処理して
おけば、電解液中に硫黄種を加える必要がないことが解
った。
濃度の多くの様々な硫黄種を加えることによって、クロ
ム金属へのクロム・イオンの還元が加速されることが解
った。本発明に於ては、メッキされるべき表面上に硫黄
化合物の付着物が形成される様に該表面を予備処理して
おけば、電解液中に硫黄種を加える必要がないことが解
った。
従って、本発明は、クロムでメッキされるべき部品の表
面に、クロム・イオンのクロム金属への還元を加速させ
る硫黄化合物の付着物を形成することによって、上記表
面を予備処理することを含む、クロム電気メツキ方法を
提供する。
面に、クロム・イオンのクロム金属への還元を加速させ
る硫黄化合物の付着物を形成することによって、上記表
面を予備処理することを含む、クロム電気メツキ方法を
提供する。
好ましくは、上記硫黄化合物は、硫黄種を含む溶液から
陰極還元により(cathodically )。
陰極還元により(cathodically )。
即ち電気化学的に付着される。次に、それらの部品が水
洗いされ、そして三価クロムの源、錯化剤及び緩衝剤を
含む電解液中でクロムを電気メッキされる。そのクロム
電解液は、満足し得るクロム付着物を達成するために、
硫黄種を含む必要はない。又は、上記硫黄化合物は、陰
極還元による付着を用いずに、メッキされるべき部品の
表面上に硫黄を蒸着することにより、或は該表面を硫化
物イオンの溶液中に浸漬することにより、該表面上に化
学的に付着され得る。
洗いされ、そして三価クロムの源、錯化剤及び緩衝剤を
含む電解液中でクロムを電気メッキされる。そのクロム
電解液は、満足し得るクロム付着物を達成するために、
硫黄種を含む必要はない。又は、上記硫黄化合物は、陰
極還元による付着を用いずに、メッキされるべき部品の
表面上に硫黄を蒸着することにより、或は該表面を硫化
物イオンの溶液中に浸漬することにより、該表面上に化
学的に付着され得る。
上記電気化学的予備処理方法に於て用いられる上記硫黄
種は、チオシアン酸塩、S−8又はS−〇結合を有して
いる種、或は分子内に−C=S基又は−C−S基を有し
ている種から選択され得る。
種は、チオシアン酸塩、S−8又はS−〇結合を有して
いる種、或は分子内に−C=S基又は−C−S基を有し
ている種から選択され得る。
硫黄種の水溶液中に浸漬することにより電気化学的又は
化学的に付着が達成されるとき、その溶液は、前述の4
つの英国特許出願の明細書に記載されている、硫黄種を
含むメッキ電解液の如く低濃度である必要がない。
化学的に付着が達成されるとき、その溶液は、前述の4
つの英国特許出願の明細書に記載されている、硫黄種を
含むメッキ電解液の如く低濃度である必要がない。
後続のクロム・メッキ工程は、メッキ電解液中に硫黄種
を加えることを必要とせずに、上述の4つの英国特許出
願の明細書に記載の電解液の1つを用い得る。好ましく
は、上記メッキ電解液中にが106〈K 〈1012M
−1の範囲内である様に選択される。典型的な錯化剤は
、クエン酸、アスパラギン酸、イミノジ酢酸、ニトリロ
トリ酢酸又は5−スルホフリチル酸等である。
を加えることを必要とせずに、上述の4つの英国特許出
願の明細書に記載の電解液の1つを用い得る。好ましく
は、上記メッキ電解液中にが106〈K 〈1012M
−1の範囲内である様に選択される。典型的な錯化剤は
、クエン酸、アスパラギン酸、イミノジ酢酸、ニトリロ
トリ酢酸又は5−スルホフリチル酸等である。
本発明の方法は、メッキ処理の制御及び構成成分の選択
の両方に於て大きな工業的利点を与える。
の両方に於て大きな工業的利点を与える。
不発明の方法は、好ましくは、予備処理工程、洗浄工程
及びクロム・メッキ工程の3工程より成る。
及びクロム・メッキ工程の3工程より成る。
実施例A
予備処理工程は、0.5 Mのチオ硫酸ナトリウム水溶
液を含む浴中で行われる。予備処理される部品の成る領
域が、上記チオ硫酸す) IJウム水溶液中で略30秒
間陰極還元された。上記チオ硫酸塩の濃度及び陰極還元
時間は厳密さを要しないことが解った。
液を含む浴中で行われる。予備処理される部品の成る領
域が、上記チオ硫酸す) IJウム水溶液中で略30秒
間陰極還元された。上記チオ硫酸塩の濃度及び陰極還元
時間は厳密さを要しないことが解った。
次に、予備処理された部品が水洗いされた。
次に、陽極液がNafion 陽イオン交換膜にニジ陰
極液から分離されている浴中で、クロム・メッキ工程が
行われた。上記陽極液は、2容量係の濃度(pH1,6
)の硫酸水溶液を含んだ。陽極は、六価クロム・メッキ
方法に於て従来用いられていた型の鉛合金の平坦なバー
であった。
極液から分離されている浴中で、クロム・メッキ工程が
行われた。上記陽極液は、2容量係の濃度(pH1,6
)の硫酸水溶液を含んだ。陽極は、六価クロム・メッキ
方法に於て従来用いられていた型の鉛合金の平坦なバー
であった。
陰極液は、基材となる電解液を形成しそして適量のクロ
ム佃)及び錯化剤を加えることによって形成された。
ム佃)及び錯化剤を加えることによって形成された。
基材とな不電解液は、1tの水に溶解された次の構成成
分から成った。
分から成った。
硫酸カリウム 1M
硫酸ナトリウム 0.5M
硼酸 1M
湿潤剤FC980,1gm
上記の基材となる電解液中に次の構成成分がpH3,5
で溶解された。
で溶解された。
クロム(■) iomM(クロム
メタンから)DLアスパラギン酸 10mM 通常の使用に於て、直ちに平衡状態が生じるが、始めに
電解液は何らスペクトル変化が検出され得なくなる迄平
衡状態にされることが好ましいO上記浴は、25乃至6
0℃の温度範囲に亘って動作することが解った。予備処
理された領域には、予備処理されなかった領域よりも良
好な輝くクロム付着物が優先的にメッキされた。
メタンから)DLアスパラギン酸 10mM 通常の使用に於て、直ちに平衡状態が生じるが、始めに
電解液は何らスペクトル変化が検出され得なくなる迄平
衡状態にされることが好ましいO上記浴は、25乃至6
0℃の温度範囲に亘って動作することが解った。予備処
理された領域には、予備処理されなかった領域よりも良
好な輝くクロム付着物が優先的にメッキされた。
又は、上記基材となる電解液中に次の構成成分がp H
3,5で溶解された。
3,5で溶解された。
クロム(■) 100mM (クロ
ムメタンから)DLアスパラギン酸 100mM
チオ硫酸ナトリウム 1mM上記電解液は、
好ましくは、何らスペクトル変化が生じなくなる迄平衡
状態にされる。上記浴は、25乃至60℃の温度範囲に
亘って動作することが解った。
ムメタンから)DLアスパラギン酸 100mM
チオ硫酸ナトリウム 1mM上記電解液は、
好ましくは、何らスペクトル変化が生じなくなる迄平衡
状態にされる。上記浴は、25乃至60℃の温度範囲に
亘って動作することが解った。
実施例B
メッキされるべき部品上に硫黄種の付着物を気相付着す
ることにより予備処理工程が行われたこと以外は、上記
実施例Aの場合と同一の工程か施された。加熱されてい
る硫黄の皿の上方にメッキされるべき部品を吊って、中
性の硫黄の蒸気が予備処理されるべき領域上に凝縮する
様に、気相付着が達成された。予備処理された領域には
、予備処理されなかった領域よシも良好な輝くクロム付
着物が優先的にメッキされた。
ることにより予備処理工程が行われたこと以外は、上記
実施例Aの場合と同一の工程か施された。加熱されてい
る硫黄の皿の上方にメッキされるべき部品を吊って、中
性の硫黄の蒸気が予備処理されるべき領域上に凝縮する
様に、気相付着が達成された。予備処理された領域には
、予備処理されなかった領域よシも良好な輝くクロム付
着物が優先的にメッキされた。
実施例C
メッキされるべき部品の成る領域を0.1Mの硫化ナト
リウム溶液中に室温で30秒間浸漬することにより予備
処理工程が行われたこと以外は、上記実施例Aの場合と
同一の工程が施された。予備処理された領域上に、硫黄
化合物の付着物が化学的に付着された。予備処理され次
領域には、予備処理されなかつ次領域よりも良好な輝く
クロム付着物が優先的にメッキされた。
リウム溶液中に室温で30秒間浸漬することにより予備
処理工程が行われたこと以外は、上記実施例Aの場合と
同一の工程が施された。予備処理された領域上に、硫黄
化合物の付着物が化学的に付着された。予備処理され次
領域には、予備処理されなかつ次領域よりも良好な輝く
クロム付着物が優先的にメッキされた。
Claims (1)
- クロムでメッキされるべき部分の表面に、クロム・イオ
ンのクロム金属への還元を加速させる硫黄化合物の付着
物を形成するごとに裏って、上記表面を予備処理するこ
とを含む、クロム電気メクヘ方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB8203765 | 1982-02-09 | ||
GB8203765 | 1982-02-09 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58147590A true JPS58147590A (ja) | 1983-09-02 |
JPS628518B2 JPS628518B2 (ja) | 1987-02-23 |
Family
ID=10528217
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58019022A Granted JPS58147590A (ja) | 1982-02-09 | 1983-02-09 | クロム電気メツキ方法 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4507178A (ja) |
EP (1) | EP0085771B1 (ja) |
JP (1) | JPS58147590A (ja) |
AT (1) | ATE33686T1 (ja) |
AU (1) | AU549904B2 (ja) |
CA (1) | CA1209086A (ja) |
DE (1) | DE3278369D1 (ja) |
GB (1) | GB2115008B (ja) |
ZA (1) | ZA829557B (ja) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1987000869A1 (en) * | 1985-08-09 | 1987-02-12 | M & T Chemicals Inc. | Process for forming adherent chromium electrodeposits from a high energy efficient bath |
US4585530A (en) * | 1985-08-09 | 1986-04-29 | M&T Chemicals Inc. | Process for forming adherent chromium electrodeposits from high energy efficient bath on ferrous metal substrates |
WO1997008364A1 (en) * | 1995-08-31 | 1997-03-06 | Sanchem, Inc. | Passification of tin surfaces |
US6099714A (en) * | 1996-08-30 | 2000-08-08 | Sanchem, Inc. | Passification of tin surfaces |
US6863795B2 (en) * | 2001-03-23 | 2005-03-08 | Interuniversitair Microelektronica Centrum (Imec) | Multi-step method for metal deposition |
CA2647571C (en) * | 2006-03-31 | 2015-02-17 | Atotech Deutschland Gmbh | Crystalline chromium deposit |
BRPI0817924B1 (pt) | 2007-10-02 | 2019-02-12 | Atotech Deutschland Gmbh | Depósito de liga de cromo funcional cristalino eletrodepositado, banho de eletrodeposição para eletrodepositar um depósito de liga de cromo funcional cristalinonanogranular, e processo para eletrodepositar um depósito de liga de cromo cristalino funcional nanogranular em um substrato |
DE102008050034B4 (de) * | 2008-10-01 | 2013-02-21 | Voestalpine Stahl Gmbh | Verfahren zum elektrolytischen Abscheiden von Chrom und Chromlegierungen |
KR20200052588A (ko) | 2018-11-07 | 2020-05-15 | 윤종오 | 3가 크롬 합금 도금액, Cr-Ti-Au 합금 도금액, Cr-Ti-Ni 합금 도금액, Cr-Ti-Co 합금 도금액 및 도금 제품 |
CN112831807A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-25 | 江门市瑞期精细化学工程有限公司 | 一种含三价铬的电镀液及其应用 |
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NL62625C (ja) * | 1944-08-02 | |||
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-
1982
- 1982-12-10 DE DE8282111441T patent/DE3278369D1/de not_active Expired
- 1982-12-10 EP EP82111441A patent/EP0085771B1/en not_active Expired
- 1982-12-10 AT AT82111441T patent/ATE33686T1/de active
- 1982-12-20 US US06/451,515 patent/US4507178A/en not_active Expired - Fee Related
- 1982-12-29 ZA ZA829557A patent/ZA829557B/xx unknown
-
1983
- 1983-01-26 AU AU10783/83A patent/AU549904B2/en not_active Ceased
- 1983-01-27 GB GB08302296A patent/GB2115008B/en not_active Expired
- 1983-02-07 CA CA000421048A patent/CA1209086A/en not_active Expired
- 1983-02-09 JP JP58019022A patent/JPS58147590A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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