Brevet FR2492849A1 — publié le 19820430

La présente invention se rapporte à des bains et à un procédé pour le revêtement électrolytique de nickel à grande vitesse. Il est bien connu, dans la technique se rapportant aux systèmes électrolytiques de dépôt de nickel,d'utiliser des anodes solubles. L'utilisation d'anodes solubles a été prescrite parce qu'on croyait antérieurement que les addi- tifs organiques dans le bain se décomposeraient en présence d'anodes insolubles. En outre, on sait que la tension ou la contrainte du dépôt de nickel est affectée de manière défa- vorable par les anodes insolubles. Pour diverses raisons commerciales, il serait fortement souhaitable d'utiliser des anodes insolubles dans un système de revêtement électroly- tique de nickel sans rencontrer une décomposition des addi- tifs ou des dépôts de nickel soumis à des contraintes. Des brevets américains typiques se rapportant au revêtement de nickel comprennent les brevets américains n0 2.228.991, n0 2.409.119, n0 2.409. 120, n0 2.485.149 et n0 2.998.360. Pour autant qu'on puisse le déterminer, ces brevets impliquent l'utilisation d'une anode consommable classique ou modifiée. On se reportera, par exemple, à la page 2, colonne 2, lignes 53 à 54, du brevet amércain n0 2.228.991. 2. 2492849 La présente invention se rapporte à un nouveau bain perfectionné de revêtement électrolytique pour l'utili- sation avec des anodes insolubles et peut être mis en fonc- tionnement avec des vitesses relativement élevées pour pro- duire des dépôts de nickel qui sont également relativement exempts de tension ou de contrainte. Les anodes insolubles qui peuvent être employées dans le procédé de la présente invention sont,par exemple, du titane platiné, du tantale platiné, du colombium (niobium) platiné, ainsi qu'une anode elle-même constituée de platine métallique. En outre, des anodes au titane ayant des revêtements d'oxydes mélangés, tels que des revêtements de bioxyde de ruthénium-bioxyde de titane, peuvent être également utilisées. Le bain de revêtement électrolytique de la présen- te invention contient certains additifs prescrits qui ne se décomposent pas durant des opérations réalisées en présence d'anodes insolubles. En plus d'une source de nickel classi- que, par exemple du sulfate de nickel, et d'un agent conduc- teur, tel que l'acide borique, le bain de revêtement élec- trolytique contiendra de l'acide ortho-formylbenzènesulfonique comme brillanteur (agent de brillance) et un mélange de per- fluoroalkylsulfonates de potassium vendu sous la désigna- tion commerciale FC 98,en tant qu'agent de mouillage, En général, les bains de revêtement électrolytique de la présente invention seront formulés comme suit: Composant Concentration (g/l) Sel de nickel 30 à 105 (sous forme de Ni) Electrolyte 20 à 110 Acide o-formylbenzènesulfonique 0, 25 à 3,0 Produit dit FC 98 0,02 à 0,2 Les sources préférées du nickel métallique sont le sulfate de nickel, le citrate de nickel, le carbonate de nickel et analogues. Ces sels sont de préférence employés en quantité d'environ 1-35 à 470 g/l pour fournir la concentra- tion souhaitée de nickel métallique. Les électrolytes qui sont les plus utiles dans le 3. 2492849 présent but sont l'acide borique,l'acide citrique et analo- gues. Les quantités préférées utilisées pour préparer les bains de revêtement électrolytique de la présente invention iront d'environ 22,5 à 45 g/l. L'utilisation d'acide borique est spécialement préférée. Les composants organiques du bain sont ordinaire- ment les agents de brillance (brillanteurs) et les agents de mouillage. Dans la formulation du bain de revêtement élec- trolytique spécial de la présente invention, le brillanteur spécifique employé est l'acide ortho-formylbenzènesulfonique. L'agent de mouillage exigé est le produit dit FC 98, qui est l'appellation commerciale d'un produit vendu par la société dite Minnesota Mining & Manufacturing Company. Dans la plupart des buts, le pH du bain de revê- tement électrolytique est réglé dans une gamme d'environ 2 à 5, de préférence 2,5 à 4,5. Les composés utilisés pour ef- fectuer le réglage de pH comprennent le carbonate de nickel, l'acide sulfurique, le citrate de potassium ou l'acide ci- trique. Les bains de la présente invention sont mis en fonctionnement à des températures d'environ 46 à 570C et sous des densités de courant relativement élevées allant jusqu'à environ 100,0 ampères par décimètre carré, et, de préférence, d'environ 10,0 à 60,0 ampères par décimètre car- ré. L'aptitude à utiliser ces densités de courant élevées est un autre avantage important des bains de revêtement électrolytique de la présente invention. Le nickel déposé sur divers substrats lorsqu'on utilise les bains de la présente invention est caractérisé par le fait qu'il est semi-brillant, ductile et à faible contrainte. Jusqu'à présent, l'obtention de telles proprié- tés exigeait des anodes consommables dans des systèmes de revêtement électrolytique de nickel. La présente invention sera plus complètement com- prise en se référant à l'exemple de réalisation suivant, donné à titre d'illustration. 4. 2492849 EXEMPLE On a formulé un bain de revêtement électrolytique à partir des ingrédients suivants Composants Concentration g/l Sulfate de nickel 75 (sous forme de Ni) Acide borique 40 Acide o-formylbenzènesulfonique 1,5 Produit dit FC 98* 0,1 * Mélange de perfluoroalkylsulfonates de potassium. Avant l'utilisation on a ajouté suffisamment de car- bonate de nickel au bain pour régler le pH à environ 2,5.Le bain a été utilisé dans un bain classique de revêtement élec- trolytique avec des anodes au titane platiné pour revêtir du cuivre à 550C et sous 50,0 ampères par décimètre carré. Le dépôt de nickel résultant était semi-brillant et ductile. Une analyse ultérieure indiquait une faible contrainte ou une faible tension. Dans l'utilisation de ce bain, sensible- ment aucune décomposition des additifs organiques présents dans le bain n'a été notée. La-présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d"être décrits, elle est au contraire susceptible-de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 5. 2492849 REVENDICATIONS 1 - Bain de revêtement électrolytique convenable pour l'utilisation avec des anodes insolubles dans le dépôt électrolytique de dépôts de nickel semi-brillant, ductile et exempt de tension ou de contrainte, caractérisé en ce qu'il comprend un sel de nickel; un électrolyte choisi dans le groupe se composant d'acide borique et d'acide citrique; de l'acide orthoformylbenzènesulfonique comme brillanteur (agent de brillance) et un agent de mouillage comprenant un mélange de perfluoroalkylsulfonates de potassium. 2 - Bain selon la revendication 1, caractérisé en ce que le sel de nickel est le sulfate de nickel. 3 - Bain selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'électrolyte est l'acide borique. 4 - Bain selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il a un pH de 2,5 à 4,5. - Bain selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il peut être utilisé sous une densité de courant allant jusqu'à 100,0 ampères par décimètre carré. 6 - Bain selon la revendication 5, caractérisé en ce que la densité de courant est d'environ 10,0 à 60,0 ampè- res par décimètre carré. 7 - Procédé de dépôt électrolytique de nickel sur un substrat, caractérisé en ce qu'il consiste à faire pas- ser un courant électrique entre une cathode et une anode insoluble à travers un bain de revêtement électrolytique tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 6, pendant une période de temps suffisante pour déposer l'épaisseur souhaitée de nickel.