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L'invention concerne une solution de placage par immer- sion et plus particulièrement une solution d'application de métaux nobles par placage par immersion.
Le placage par immersion s'effectue en appliquant sur le métal à traiter une couche ou pellicule par remplacement chimique, en remplaçant par un métal en solution de placage la . surface du métal à traiter qui entre en solution.
Les opérations de placage des métaux, par immersion, telles qu'on les a effectuées jusqu'à présent ont été relativement peu fréquentes dans la pratique, car on ne disposait pas de solu- tion ou bain de placage convenable. Les solutions de placage de
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compositions connue ont l'inconvénient de se souiller rapidement et fâcheusement par le métal remplacé, d'où résultent une mau- vaise adhérence et la formation de dépôts irréguliers sur le métal à traiter. Par exemple, si on applique de l'or sur le nickel par placage par immersion au moyen de solutions ordinaires de pla- cage par immersion, l'or adhère mal et la pellicule d'or prend un aspect brunâtre au lieu du bel aspect brillant jaune d'or qu'on désire.
La densité des pellicules ou couches appliquées par placage par immersion est plus grande que celle des pellicules ou couches appliquées électrolytiquement de même que leur résistan- ce à la corrosion et à l'usure est supérieure à celle des pellicu- les appliquées électrolytiouement de même épaisseur.
Si on emploie des solutions de placa.ge par immersion suivant l'invention, on obtient sur la surface des pièces trai- tées des dépôts d'épaisseur constante, quelles que soient la con- cavité et les portions en creux de la surface ou l'irrégularité du contour ou de la forme de la pièce, à l'encontre des dépôts électrolytiquement irréguliers, puisque les dépôts électrolytiques sont plus épais sur les zones de la cathode de plus forte densité électrique.
Un des objets de l'invention consiste dans une solution de placage d'un métal noble permettant de déposer des pellicules brillantes d'un métal noble sur un métal de base approprié.
Un autre objet de l'invention consiste dans une solution de placage par immersion qui fonctionne toujours à son efficacité maximum, quoique les métaux déplacés s'y concentrent en passant dans la solution au cours de l'opération de placage.
D'autres caractéristiques et avantage de l'invention apparaîtront au cours de la description détaillée qui en est donnée ci-après.
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L'invention concerne une solution de placage par immer- sion Qui consiste en principe en une solution aqueuse d'un sel soluble d'un métal noble et d'un composé d'ammonium neutralisé par un acide approprié à une valeur appropriée du pH qui dépend de la nature du sel de métal noble choisi.
Plus spécialement, s'il s'agit d'une solution d'or, les éléments en sont un composé d'or, tel que le cyanure d'or et de sodium ou de potassium et d'hydroxyde d'ammonium neutralisé à une valeur appropriée du pH par les acides citrique, borique ou tartrique. On obtient une solution donnant satisfaction en dissolvant le cyanure d'or et de potassium dans l'hydroxyde d'ammo- nium et en y ajoutant de l'acide citrique pour régler le pH à environ 6,0 Un excès de citrate d'ammonium est avantageux.
Quoiqu'on 'obtienne avec ce complexe seul un dépôt d'or satisfai- sant, la qualité du dépôt dégénère rapidement, à moins qu'on n'ajoute un agent de formation d'un complexe ou de chélation pour former un complexe avec le métal qui remplace l'or dans la. solu- tion.
Les bains peuvent contenir divers agents de chélation ou de formation de complexes en combinaison avec un composé de métal noble et un composé d'ammonium neutralisé. Des exemples des élé- ments de la solution, pour un litre, sont donnés ci-après : 1. KAu (CN) 2 5 g
Citrate d'ammoium 20 g
Urée 25
Eau 1 litre 2. KAu (CN)2 5 g
Citrate d'ammonium 20 g
Acide éthylène-dinitrilo'tétraacétique 25 g
Eau 1 litre 3. Ku (CN) 2 5 g
Citrate d'ammonium 20 g
Sel de sodium quaternaire d'acide éthylène-dinitrilo tétraacétque 25 g
Eau 1 litre
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4. KAu (CN)2 5 g
Citrate d'ammonium 20 g
Acétamide 25 g
Eau 1 litre 5. KAu (CN)2 5 g
Citrate d'ammonium 20 g
Cyanoacétamide 25 g
Eau 1 litre 6.
KAu (CN) 2 5 g
Citrate d'ammonium 20 g
Dicyanodiamide 25 g
Eau 1 litre 7. KAu (CN)2 5 g
Citrate d'ammonium 20 g
Acide sulfosalicylique 25 g
Eau 1 litre 8.-KAu (CN)2 5 g
Citrate d'ammonium 20 g
Urée 25 g
Hydroxyde d'ammonium à un pH = 9-10 9.
KAu (CN)2 5 g
Citrate d'ammonium 20 g
Ethylène diamine 25 g
Eau 1 litre 10.KAu (CN)2 5 g
Citrate d'ammonium 20 g
Acétoacétate d'éthyle 25 g
Eau 1 litre ll.KAu (CN)2 5 g
Citrate d'ammonium 20 g
Urée 25 g
Sel de sodium quaternaire d'acide éthylène-dinitrilo tétraacétique 15 g
Eau 1 litre 12.Cyanure de potassium et d'argent 5 g
Acide éthylène dinitrilo tétraacétiaue 20 g NHOH à un pH = 8
Eau 1 litre 13.Acétate d'argent 10 g
Acide éthylène dinitrilo tétraacétique 30 g
NH4OH à un pH = 8 14.Diamino nitrite de palladium 5 g
Sel de sodium quaternaire d'acide éthylène-dinitrilo tétraacétique 25 g
NH4OH à un pH = 9-10
Eau 1 litre
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15.
Diamino nitrite de platiné .. 5 g
Acide éthylène dinitrilo tétraacétique 25 g NHOH à un pH =9-10
Eau . 1 litre
Quoique dans les exemples qui précèdent, le poids du composé du métal noble soit de préférence de 5g/litre. il doit être bien entendu.évidemment que ce poids peut être compris entre environ 10 mg et environ 30 g/litre ou davantage et que la proportion des agents de chélation ou de formation de complexe doit être suffisante pour former un complexe ou un chélat avec la totalité du métal remplaçant le métal noble dans la solution.
En se basant sur la réaction de placage de l'or sur le nickel, on voit qu'il faut au moins 1,25 g d'acide éthylène dinitrilo tétraacétique (sel de sodium quaternaire) par gramme d'or déposé.
La vitesse de formation du dépôt du métal noble sur ,le métal.de base est fonction du temps et de la. température.
Par exemple, la proportion d'or déposée par' des bains d'or est d'environ 0,15 mg/cm2 en une minute et est moindre à une température comprise entre 90 et 100 C. Avec les mêmes bains à 60 C,il faut environ 3 minutes pour obtenir un dépôt compara- ble et environ 15 minutes avec ces bains à 40 C, En générale lorsque la température est comprise entre 20 et 100 C, la durée de l'opération de placage est comprise entre moins d'une minute et environ une heure.
Il est avantageux d'ajouter un grand excès de l'agent de chélation ou de formation du complexe dont la proportion est ainsi égale au moins au triple de celle du composé de métal noble.
Plus spécial,ement, le rapport entre l'agent de chélation et le composé d'or est,d'au moins 3 :1 que soient les proportions des autres réactifs.
'En général, l'opération de placage par immersion peut s'effectuer à une température comprise entre 20 et 100 C. A basse température, par exemple de 25 C, l'adhérence de l'or sur le métal de base,par exemple le nickel est moins bonne qu'à une température plus élevée, comprise de préférence entre'60 et 100 C.
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Par contre, on obtient d'excellents résultats avec l'argent à la température ambiante,par exemple de 25 C et avec les métaux du groupe du platine à une température comprise entre 60 et 100 C.
Les exemples suivants indiquent de quelle manière peu- vent s'effectuer dans la pratique les opérations de placage sui- vant l'invention: ' EXEMPLE 1 -
On prépare une solution de placage en dissolvant 5 g de cyanure de potassium et d'or dans 30 cm3 d'hydroxyde d'ammonium à 28%. On ajoute de l'eau pour obtenir un volume d'un litre. On ajoute à la solution de cyanure d'or ammoniacale 25 g d'acide éthylène dinitrilo tétraacétique (sel de sodium quaternaire), puis on ajoute une proportion suffisante d'acide citrique pour régler le pH à 6,5, de sorte que la solution contient environ 10 g de citrate d'ammonium par litre. On chauffe la solution à 70 C.
On dégraisse une bande de laiton plaquée de nickel de 25 x 89 x 0,25 mm avec du tétrachlorure de carbone à l'état. de vapeur, puis on la décape cathodiquement dans une solution bouillante de phosphate trisodique. Puis on lave la bande avec de l'eau et on la plonge dans la solution de placage pendant 3 minutes. Après avoir sorti la bande recouverte du dépôt d'or de la solution de placage, on la sèche. On constate par la diffé- rence de poids avant et après l'immersion qu'un dépôt d'or d'en-- viron 127 microns s'est formé sur la bande.
EXEMPLE 2. -
On prépare une solution de placage en dissolvant 10 g d'acétate d'argent dans 30 cm3 d'hydroxyde d'ammonium à 28%, On ajoute de l'eau pour obtenir un volume d'un litre. On ajoute à la solution d'acétate d'argent ammoniacale 20 g d'acide éthy- lène dinitrilo tétraacétique. On règle le pH du bain à 9. On chauffe la solution à 30 C. On dégraisse une bande de cuivre, on la décape électrolytiquement et on la lave de la même manière que la bande de l'exemple 1, puis on la plonge dans la solution A
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pendant 3 minutes, on la retire et on la sèche.
EXEMPLE 3.-
On prépare une solution de placage en dissolvant 10 g
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de diamino nitrite de platine dans 30 cm3 d5hydroD,,yde d'a>iùoninm à 28%, On ajoute de l'eau pour obtenir un volume d'un litre.On ajoute à la solution de diamino nitrite de platine ammoniacale 25 g d'acide éthylène dinitrilo (sel de sodium quaternaire).On règle le pH de la solution à 9. On la chauffe à 100 C.
On dé- graisse une bande de cuivre semblable à celle de l'exemple 2, on la décape électrolytiauement et on la lave de la. même manière que la bande de l'exemple 1, puis on la plonge dans la solution pendant 15 minutes, on la retire et on la sèche. Un constate par la différence de poids de la bande avant et après l'immersion qu'il s'est formé un dépôt de 0,075 mg de platine par cm2,
Les solutions de métal noble sont efficaces à un pH compris entre des limites étendues, entre 1 et 14, suivant la nature du composé du métal noble choisi. Par exemple., on obtient d'excellents résultats avec ]--'or déposé sur le nickel à un pH compris entre 5,5 et 9.
Pour déposer de l'or sur le tungsténe le pH doit être égal à environ 14 et pour déposer de l'argent sur du cuivre, sa va.leur doit être d'environ 8. On obtient des résultats satisfaisants pour déposer le platine sur le cuivre à un pH supérieur à 9 lorsque la température du bain est supérieure à 95 C.
, Les dépôts de métal noble forment une couche solidaire du métal de base sur lequel elle est formée. Le terme "solidarire" signifie que la liaison ou résistance d'adhérence entre 'la cou- che et le métal de base est au moins égale à la résistance de cohésion de la couche.
On a constaté qu'on peut déposer les métaux nobles sur un grand nombre de métaux de base tels que le nickel, cuivre et alliages de cuivre, cadmium, zinc, aluminium et
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alliages d'8.lwsinii>-s, alliages d'argent, aci.er,. néta.ux coulés
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en coquille, soudures., étain et alumel, etc..
Les pièces ainsi plaquées sont., parmi d'autres, la bijouterie de fantaisie, insignes, garnitures d'autemobiles, éléments de lampes ou de pendules, cadres de photographie, capsules de bouteilles, boutons de postes de radio, éléments plastiques métallisés, prises de courant électriaues à fiches, etc.
La solution peut aussi servir à établir des codes de couleurs et à former une couche intermédiaire sur laquelle on applique ensuite une couche d'un second métal.
Quoique la solution de placage par immersion ait été décrite en tant que s'appliquant spécialement aux métaux nobles, il doit être évidemment bien entendu que des alliages de métaux nobles peuvent être déposés sur des métaux de ba.se de la même manière.
Les solutions aqueuses décrites ci-dessus contenant en combinaison un sel de métal noble, un composé d'ammonium et un agent de chélation ou de formation d'un complexe fonction- nent toujours à leur efficacité maximum quoiaue les métaux dé- placés s'y concentrent en passant dans la solution au cours de l'opération de placage.