Galvanik bestimmter Metalle

Vergoldung

Anwendungsgebiete

Aufgrund ihrer sehr hohen Korrosionsbeständigkeit, guten elektrischen Leitfähigkeit, geringen Kontaktwiderständen sowie der guten Lötbarkeit des Goldes finden Goldbeschichtungen breite Anwendung in Elektronik und Elektrotechnik. Als Korrosionsschutz werden typische Schichtdicken bei einigen 100 nm (z.B. für eine Löthilfe) bis zu einigen µm verwendet.

Alkalische Cyanidablagerung von Gold

Der Elektrolyt basiert hier auf dem hochgiftigen Kaliumdicyanoaurat (I) = K., Diese Lösung enthält ungefähr 68% Gold und dissoziiert in wässriger Lösung in K+ und – Ionen. Letztere wandern zur Anode und dissoziieren dort zu Au+ – und (CN) – Ionen. Die Goldionen wandern zurück zur Kathode, wo sie neutralisiert und auf der Kathode abgelagert werden.
Die verwendete anode ist entweder löslich gold oder gold-kupfer elektroden, oder unlöslich platin-überzogene titanium elektroden.

Neutrale Cyanidablagerung von Gold

Dieser Elektrolyt basiert ebenfalls auf Kaliumdicyanoaurat, enthält jedoch kein freies Cyanid (keine freien (CN)- Ionen)., Als Anode werden unlösliche platinbeschichtete Titanelektroden verwendet.

Saure Cyanidablagerung von Gold

Auch hier ist Kaliumdicyanoaurat die Goldquelle im Elektrolyten, der zusätzlich Kobalt oder Nickel sowie Zitronensäure enthält. Dadurch können glänzende Goldschichten erhalten werden, die aufgrund ihres relativ großen Anteils an organischen Bestandteilen vergleichsweise hart sind und eine geringe Duktilität aufweisen.
Als Anoden wird entweder unlösliches platinplattiertes Titan oder Edelstahl verwendet.,

Stark saure Cyanidablagerung von Gold

Zu diesem Zweck bildet dreiwertiges Kaliumtetracyanoaurat(III) = K, das auch in stark sauren Lösungen stabil ist , die Metallversorgung des Elektrolyten. Weiterhin werden Mineralsäuren wie Schwefel-oder Phosphorsäure zugesetzt.

Cyanidfreie Ablagerung von Goldsulfiten

Anstelle der hochgiftigen Cyanoverbindungen basiert der Elektrolyt auf Ammoniumdisulfitoaurat (I) = (NH4) 3 oder Natriumdisulphitoaurat(I) = (Na) 3 (Alkalimetallsulfit)., Die 3-Ionen der Lösung zersetzen sich nahe der Kathode in Au+ und (SO3)2 – Ionen, die Goldionen werden auf der Kathode zu Gold reduziert und abgelagert.
Neben dem Verzicht auf die hochgiftigen Cyanidbäder haben aus Sulfitelektrolyten abgelagerte Goldschichten die Vorteile einer hervorragenden Makrostreufähigkeit (=hohe Abscheidungsraten auch an stromabbauenden Stellen der Elektrode) und einer hohen Duktilität.Aus diesem Grund basiert unser Goldbad NB SEMIPLATE AU 100 auf einem Sulfit-Elektrolyten.,

Glanzbildung

Eine hohe Brillanz des abgeschiedenen Goldes erfordert eine glatte Oberfläche mit feiner, definierter kristalliner Struktur. Zu diesem Zweck ist es notwendig, die Bildung von Kernen während des Wachstums des Goldes zu fördern und gleichzeitig das Wachstum von Kristallen zu unterdrücken.,
Diese Anforderung wird je nach Elektrolyt durch Zugabe von Elementen wie Arsen, Thallium, Selen und Blei sowie Ethylendiamin erfüllt, die das Wachstum der Kristallite mittels einer lokal selektiven Passivierung oder einer chemischen Pufferung direkt am Ort der Goldablagerung steuern.

Vernickelung

Vernickelung mit Nickelsulfat

Der Hauptmetalllieferant ist Nickelsulfat als Hexahydrat mit der Formel NiSO4·(H2O) 6 oder als Heptahydrat (NiSO4·(H2O)7)., Nickelchlorid als Hexahydrat = NiCl2·(H2O) 6 dient der Verbesserung der Anodenlöslichkeit sowie der Salzleitung zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit des Elektrolyten. Borsäure (H3BO3) dient als chemischer Puffer zur Aufrechterhaltung des pH-Wertes.
Das Nickelsulfat dissoziiert in wässriger Lösung in Ni2+ und (SO4)2 – Ionen. Die Ni2 + – Ionen werden auf der Kathode zu Nickel reduziert, das sich dort als metallische Beschichtung ablagert. Die Sulfat-Ionen wandern zur Kupferanode und bilden dort neues Kupfersulfat, das in Lösung gelöst wird, indem die Anode verbraucht wird.,

Abscheidung von Nickel mit Chloridelektrolyten

Reine (d.h. nickelsulfatfreie) Chloridelektrolyte bestehen aus NiCl2·(H2O)6 als Metalllieferant und leitendem Salz in einem und Borsäure als chemischer Puffer.
Im Vergleich zu Nickelsulfatelektrolyten ermöglichen Nickelchloridbäder aufgrund ihrer höheren elektrischen Leitfähigkeit eine Ablagerung mit geringerer elektrischer Leistung. Nickelchloridbäder sind jedoch teurer und korrosiver als Nickelsulfatbäder.,

Nickelabscheidung mit Nickelsulfamat

Der Hauptmetalllieferant dieses Elektrolyten ist Nickelsulfamat 4-Hydrat mit der Formel Ni(SO3NH2)2·(H2O)4, Nickelchlorid = NiCl2 zur Verbesserung der Anodenlöslichkeit und Borsäure (H3BO3) als chemischer Puffer zur Aufrechterhaltung des pH-Wertes.
Das Nickelsulfamat dissoziiert in wässriger Lösung in Ni2+ und (SO3NH2)2 – Ionen. Die Ni2 + – Ionen werden auf der Kathode zu Nickel reduziert, das sich dort als metallische Beschichtung ablagert. Die Sulfat-Ionen wandern zur Nickelanode und bilden dort durch den Verzehr der Anode neues Nickelsulfamat.,
Nickelsulfamat hat eine sehr hohe Wasserlöslichkeit, so dass sehr metallreiche Bäder mit hohen Stromdichten und Abscheideraten hergestellt werden können, die dennoch Nickelschichten mit guten mechanischen Eigenschaften erreichen. Die Verwendung eines Elektrolyten auf Nickelsulfamatbasis wird besonders empfohlen, wenn gleichzeitig dicke und spannungsfreie Schichten benötigt werden. Die abgeschiedene Nickelschicht ist sehr duktil und bietet einen guten Schutz gegen Verschleiß und Korrosion.
Aus diesem Grund basiert unser Nickelbad NB SEMIPLATE AU 100 auf einem nickelsulfamatbasierten Elektrolyten.,

Voraussetzungen für glänzende Nickelfilme

Welche Oberflächeneigenschaften zu einer hellen (Nickel -) Oberfläche führen, ist für Nickel noch nicht vollständig geklärt, auch wenn eine sehr glatte, feinkristalline Struktur eine wichtige Rolle spielt.
Eine feine kristalline Oberfläche erfordert einerseits eine hohe Keimbildungsdichte, andererseits wird das Wachstum dieser Kerne zu größeren Kristalliten unterdrückt.,

Aufhellungsmittel (Primärheller)

Additive wie Sulfonamide, Sulfonimide und Sulfonsäuren bewirken eine Kornveredelung der wachsenden Nickelschicht, die eine allgemein hohe Duktilität aufweist.

Aufheller und Nivellierer (Sekundärheller)

Aufheller und Nivellierer als Additive ermöglichen glänzende Schichten, wenn auch weniger duktil.

Verzinnen

Zinnabscheidung mit Zinn (II)-Sulfat

Hier besteht die Elektrolytlösung aus einem Schwefelsäure-Zinn(ll) – Sulfat. Das Zinnsulfat dissoziiert in wässriger Lösung in Sn2+ und (SO4) 2 – Ionen., Die Sn2 + – Ionen werden auf der Kathode zu Zinn reduziert, das sich dort als metallische Beschichtung ablagert. Die Sulfationen wandern zur Zinnanode und bilden dort neues Zinnsulfat, das in Lösung gelöst wird, indem die Anode verbraucht wird.

Zinnabscheidung mit Zinn (II)-Methansulfat

Hier besteht der Elektrolyt aus Methansulfonsäure (CH3SO3H) und seinem Salz, Zinn(ll) – Methansulfonat. Dieses Salz dissoziiert in wässriger Lösung zu Sn2 + und (CH3SO3)2 – Ionen. Die Sn2 + – Ionen werden auf der Kathode zu Zinn reduziert, das sich dort als metallische Beschichtung ablagert., Die Methansulfat-Ionen wandern zur Zinnanode und bilden dort durch Verzehr der Anode neues Zinn(ll)-Methansulfat, das in Lösung gelöst wird. Unser Zinnelektrolyt NB SEMIPLATE SN 100 basiert auf Zinn (ll)-Methansulfonat und Methansulfonsäure.

Verkupferung

Anwendungsgebiete

In der Elektronik wird elektrochemisches Verkupfern unter anderem für den Bau von Leiterplatten sowie Durchverbindungen eingesetzt.,

Alkalische Cyanidablagerungen von Kupfer

In diesem Fall ist der Metallträger Kupfer (I)Cyanid (CuCN), das nicht in Wasser löslich ist, sondern in wässrigen Lösungen von NaCN oder KCN, wobei lösliche Cyanidkomplexe über
CuCN + 2 NaCN → Na2 gebildet werden.
Die abgeschiedenen Kupferschichten zeigen eine sehr gute Haftfestigkeit.

Schwefelhaltige(saure) Kupferablagerung

Als Alternative zum hochgiftigen Kupfer (I) – Cyanid besteht der Elektrolyt zur schwefelhaltigen Abscheidung aus Kupfersulfat (CuSO4) gelöst in verdünnter Schwefelsäure., Das Kupfersulfat dissoziiert in Cu2+ und (SO4)2 – Ionen in wässriger Lösung. Die Cu2 + – Ionen werden an der Kathode zu Kupfer reduziert, das sich dort als metallische Beschichtung ablagert. Die Sulfat-Ionen wandern zur Kupferanode und bilden dort neues Kupfersulfat, das in Lösung gelöst wird, indem die Anode verbraucht wird.
Die Schwefelsäure dient nicht nur der Verbesserung der Leitfähigkeit des Elektrolyten, sondern ist die Voraussetzung für eine kohärente, gleichmäßige Schichtabscheidung.
Unser Nickelbad NB SEMIPLATE CU 100 besteht aus Kupfersulfat gelöst in verdünnter Schwefelsäure.,

Galvanische Abscheidung für Silber

Anwendungsbereiche

In der (Mikro -) Elektronik kommen Silberschichten wegen ihrer guten elektrischen Eigenschaften zum Einsatz: Unter allen Metallen weist Silber die höchste elektrische Leitfähigkeit auf.

Cyanidische Ablagerungen von Silber

Da Silbercyanid (AgCN) in Wasser fast unlöslich ist, wird dem Elektrolyten Kaliumcyanid (KCN) zugesetzt, wodurch die Konzentration an freiem Cyanid erhöht wird., Abhängig von der Konzentration an freiem Cyanid passen sich die Gleichgewichtskonzentrationen der löslichen Cyanidkomplexe Dicyanoarat= -, Tricyanoarat = 2 – und Tetracyanoarat = 3 – an.

Cyanidfreie Silberablagerungen

Als Alternative zum hochgiftigen Silbercyanid eine ganze Reihe weniger oder ungiftiger Komplexbildner, beispielsweise Jodid, Sulfit, Ethylendiamin oder Thiourea.