[发明专利]具有滤过膜的碱性电镀浴

说明书

技术领域

本发明涉及用于将锌合金沉积于基板上的碱性电镀浴，其中阳极区和阴极区藉由滤过膜彼此分离。使用根据本发明的碱性电镀浴，锌合金可以恒定高质量沉积于基板上。电镀浴是在锌合金浴上操作，所述锌合金浴含有诸如增亮剂和润湿剂的有机添加剂以及除可溶性锌盐之外的络合剂和视需要，选自铁、镍、钴和锡盐的另外的金属盐。

背景技术

为使从锌浴沉积功能层成为可能，将有机增亮剂和润湿剂添加到所述浴中。此外，所述浴含有络合剂以使沉积锌合金的其他金属成为可能。络合剂用以控制电势并且保持溶液中的金属以便可以获得所要求的合金组合物。然而，使用上述有机组分在操作所述浴期间会产生问题，其描述于(例如)WO 00/06807中。根据此参考文献，尤其不利的是在若干操作小时后，所述浴显示颜色从原始蓝紫色改变成棕色。棕色由分解产物产生，所述分解产物的量在操作所述浴期间增加。在若干周或月后，着色增加。其造成基板涂层中的相当大的缺陷，诸如不均匀层厚度或起泡。因此，所述浴的连续纯化成为不可避免的。然而，就时间和成本来说，其为效率低的(参见WO 00/06807的第2页，第3到10行)。

相分离之后并且随着有机杂质含量的增加，涂层的装饰性缺陷变得日益频繁并且会造成降低的生产力。为降低装饰性缺陷的频率，通常增加有机浴添加剂的浓度，其造成降解产物含量的进一步增加。

已知若干方法作为补救，其描述于下文：

稀释浴降低与稀释度成比例的杂质的浓度。稀释可容易进行；然而，其具有的缺点是，从所述浴抽取的一定量的电解液必须以相当高的成本处理掉。就此而论，完全新的浴的制备可被认为是浴稀释的一个特例。

通过将0.5-2g/l的活性碳添加到浴中然后过滤的活性炭处理，通过吸附于碳上而降低杂质浓度。所述方法的缺点是其为费力的并且仅达到相对小的降低。

碱性Zn-浴具有一定含量的有机添加剂，所述含量比酸性浴的所述含量低5到10倍。因此，降解产物的污染通常是次关键的。然而，在碱性合金浴的情况下，合金添加剂(Fe、Co、Ni、Sn)的络合需要添加相当大量的有机络合剂。所述有机络合剂在阳极氧化性降解并且所积累的分解产物对生产过程具有消极影响。

EP 1 369 505 A2揭示一种在电镀处理中纯化锌/镍电解液的方法，其中将所述方法中使用的处理浴的一部分蒸发直到发生相分离以得到一个低相、至少一个中间相和一个高相，并且分离低相和高相。所述方法需要若干步骤并且就所需要的能量和所涉及的成本来说是不利的。

WO 00/06807和WO 01/96631描述用于沉积锌-镍涂层的电镀浴。为防止添加剂在阳极的不良分解，建议借助于离子交换膜使阳极与碱性电解液分离。

然而，所述发明具有的缺点是，所述膜的使用就成本和维持来说是效率低的。

另外，从WO 00/06807和WO 01/96631已知的电镀浴必须用阳极电解液和阴极电解液来操作，所述阳极电解液和阴极电解液就其组成来说彼此不同。更明确地说，根据WO 00/06807，硫酸溶液是用作阳极电解液并且在WO 01/96631中，使用碱溶液，优选氢氧化钠，使得需要分离的阳极电解液循环。

另外，根据现有技术的浴具有的缺点是含氮络合剂的阳极分解造成氰化物的形成，所述氰化物会积累到相当大的浓度。

发明内容

本发明的目标是提供不具有上述缺点的碱性电镀浴。具体来说，浴的寿命将增加，浴的有机组分的阳极分解将最小化并且浴的使用将在经涂布的基板上产生具有恒定高质量的层厚度。

本发明提供用于将锌合金沉积于基板上的具有阴极和阳极的碱性电镀浴，所述浴包含将所述浴的阳极区和阴极区彼此分离的滤过膜。

根据本发明的浴使用本身已知的滤过膜。视膜类型(纳米膜或超滤膜)而定，所述滤过膜的孔尺寸通常落在0.0001到1.0μm或0.001到1.0μm的范围内。优选地，碱性电镀浴使用孔尺寸在0.05到0.5μm的范围内的滤过膜。尤其优选地，孔尺寸落在0.1到0.3μm的范围内。

包含在根据本发明的碱性电镀浴中的滤过膜可由各种有机或无机、耐碱材料组成。所述材料是(例如)陶瓷、聚四氟乙烯(PTFE)、聚砜和聚丙烯。

使用由聚丙烯制得的滤过膜是尤其优选的。

一般地，根据本发明的碱性电镀浴中的滤过膜是配置为平坦膜。然而，根据本发明的碱性电镀浴也可用诸如管、毛细管和中空纤维的其他膜形式来实现。

惯用锌合金浴可用于根据本发明的碱性电镀浴中。所述锌合金浴通常由如下构成：

80-250 g/lNaOH或KOH，

5-20 g/l呈可溶性锌盐形式的锌，