CH511288A

CH511288A - Solution électrolytique et utilisation de celle-ci

Info

Publication number: CH511288A
Application number: CH1650066A
Authority: CH
Inventors: Richard Knight James; Charles Ryder Peter
Original assignee: Engelhard Ind Ltd
Priority date: 1965-11-22
Filing date: 1966-11-16
Publication date: 1971-08-15
Also published as: SE336261B; NL153945B; NL6616173A; ES333287A1; GB1095905A

Description


  
 



  Solution électrolytique et utilisation de celle-ci
 La présente invention se rapporte au dépôt électrolytique de   l'or    et a pour objet une solution électrolytique pour le dépôt d'or pur par électrolyse.



   Pendant de nombreuses années, on a déposé   l'or    à partir d'électrolytes alcalins à base de solutions aqueuses contenant des anions cyanure et les cations de   l'or    et d'un métal alcalin tel que le potassium, par exemple une solution aqueuse de dicyanoaurate, ou aurocyanure, de potassium ayant la formule KAu(CN)2.



   Il existe un nombre croissant d'applications pour des dépôts électrolytiques d'or pur, dans lesquelles l'emploi d'un électrolyte alcalin est indésirable. Par exemple, dans le cas de la formation de dépôts galvaniques sur des circuits imprimés, les solutions alcalines diminuent la résistance de la liaison adhésive entre la feuille de cuivre du circuit et la plaque isolante à laquelle elle est fixée.



  Ces dernières années, on a proposé et utilisé un certain nombre d'électrolytes de dorage, que   l'on    peut utiliser en conditions neutres ou acides, évitant ainsi tout risque de détruire l'adhésif de liaison mentionné ci-dessus.



   L'un de ces nouveaux électrolytes pour le dorage fait l'objet du brevet suisse   No    418766 de la même titulaire.



  La solution électrolytique selon la revendication du brevet principal contient 1 à 100 g d'aurocyanure de potassium, KAu(CN)2, par litre de solution, 5 à   500    g d'orthophosphate de diammonium monoacide   (NH4)2HPO4    par litre de solution et 5 à   500    g d'orthophosphate monopotassique diacide KH2PO4 par litre de solution, le pH de la solution étant ajusté à une valeur de 4,0 à 6,5.



  Dans ces conditions, des plaques de circuits imprimés peuvent être dorées sans danger que la liaison adhésive entre la plaque et la feuille de cuivre soit détruite. La solution électrolytique décrite dans le brevet principal a également pour avantage qu'elle permet de déposer électrolytiquement des revêtements d'or brillants, durs et exempts de pores qui, grâce à un choix judicieux de la composition de l'électrolyte dans les limites spécifiées ci-dessus, peuvent être déposés à des températures pouvant varier entre la température ordinaire et 900 C.



   Comme c'est le cas avec d'autres électrolytes acides ou neutres pour le dorage, la corrosion des anodes d'or ne se produit pas pendant l'électrolyse, et il en résulte que la teneur en or de l'électrolyte diminue au cours du processus de dorage et qu'il faut reconstituer périodiquement la teneur en or, par exemple en ajoutant à la solution électrolytique une solution plus concentrée, contenant les constituants fondamentaux de l'électrolyte. Dans certaines conditions de travail, cette régénération peut provoquer un accroissement indésirable du volume total de la solution électrolytique, due au fait que pas plus d'environ 50 g d'or par litre de la solution régénératrice peuvent être retenus dans la solution à la température ordinaire.

  Nous avons découvert qu'il est possible de préparer une solution de dorage électrolytique contenant une plus forte concentration d'or en remplaçant les ions potassium de l'orthophosphate monopotassique diacide de la solution électrolytique du brevet antérieur par des ions ammonium. On peut ainsi préparer des solutions électrolytiques contenant au moins 120 g d'or par litre de solution, bien que la quantité exacte d'or qui peut être retenue en solution dépende, évidemment, de la température ambiante. Nous avons également fait la constatation surprenante qu'une solution électrolytique contenant des ions ammonium à la place des ions potassium de l'orthophosphate monopotassique diacide, tout en conservant tous les avantages de la solution électrolytique antérieure, permet également de former par électrolyse des dépôts d'or pur qui sont plus brillants et ont plus d'éclat.



   La présente invention a donc pour objet une solution électrolytique contenant des ions orthophosphate et ammonium, la solution contenant 1 à 180 g d'auro  cyanure de potassium par litre de solution et ayant un pH tamponné entre 5,2 et 5,8.



   On peut préparer cette solution électrolytique en dissolvant dans de l'eau l'aurocyanure de potassium, 5 à 500g d'orthophosphate de diammonium monoacide et 5 à 500g   d'orthophosphate    d'ammonium diacide par litre de solution.



   On peut également préparer la solution électrolytique selon l'invention à partir d'aurocyanure de potassium, d'acide orthophosphorique et d'ammoniac, par exemple sous forme d'hydroxyde d'ammonium. Dans ce cas, on peut diluer la quantité nécessaire d'acide orthophosphorique avec de l'eau et ajouter à cette solution de   l'am-    moniac jusqu'à ce que le pH de la solution soit dans l'intervalle de 5,2 à 5,8. A cette solution, oil ajoute ensuite l'aurocyanure de potassium. Si nécessaire, on peut ajouter encore de faibles quantités d'acide orthophosphorique ou d'ammoniac pour ajuster le pH.



   Avantageusement, la quantité d'aurocyanure de potassium présente dans la solution est comprise entre 10 et 75   g/l    de solution,
 Les conditions de travail appropriées pour toute application particulière peuvent être déterminées facilement par l'homme du métier. Ainsi, la densité de courant moyenne à la cathode dépend de l'aspect désiré pour la   surtace,    de la forme et des dimensions du ou des articles à dorer, mais il convient de relever que les fortes densités de courant à la cathode peuvent produire des dépôts irréguliers et/ou un     brûlage      dans les coins ou sur les saillies.

  Ainsi, il s'est avéré préférable de ne pas utiliser des densités de courant à la cathode dépassant 3,76   A/dm2.    Aux faibles densités de courant à la cathode, aucune différence appréciable d'aspect ne peut être décelée. En faisant varier la teneur en or de l'électrolyte dans les limites spécifiées plus haut, on peut adapter les conditions de travail à toute application désirée, pour produire des dépôts dont l'apparence varie entre le mat et le toutbrillant, en passant par le semi-brillant.



   L'électrolyte selon l'invention peut être utilisé dans un large domaine de température et est généralement utilisé à une température comprise entre la température ordinaire et 900 C. Bien que l'aspect du dépôt dépende de plusieurs facteurs, par exemple de la densité de courant, de l'agitation et de la concentration de   l'or    dans la solution électrolytique, le dépôt est en général d'autant plus foncé et mat que la température est plus basse.



  En même temps, on notera qu'avec les électrolytes à forte concentration d'or, sous forme d'aurocyanure de potassium, le dépôt est brillant même à la température ordinaire.



   Après un traitement préalable approprié de la matière à dorer, on peut utiliser la solution électrolytique selon l'invention pour déposer de   l'or    fin directement sur de l'argent, du nickel et du cuivre, et sur les alliages de ces derniers, y compris le cuivre-béryllium, le bronze phosphoré et le nickel-argent. Avec la plupart des autres métaux, il est normalement avantageux de déposer une sous-couche de cuivre, de nickel ou d'argent.



   L'électrolyte est normalement employé sous une tension de 1,5 à 3,0 volts, qui peut être fournie par une dynamo ou un redresseur à deux alternances, dont la sortie peut débiter un courant continu raisonnablement constant.



   La solution électrolytique doit être utilisée avec des anodes insolubles. Comme anode insoluble, on peut employer des anodes de platine pur, mais une anode en titane revêtue de platine donne entière satisfaction et est moins coûteuse.



   Le rendement à la cathode est augmenté par une agitation de la solution électrolytique. A cet effet, on peut utiliser une cathode animée d'un mouvement alternatif et/ou agiter autrement la solution électrolytique.



      Exemple 1   
 Une solution électrolytique aqueuse contenant 20,588 g par litre d'aurocyanure de potassium, 50,0 g par litre d'orthophosphate de diammonium monoacide et 42,3 g par litre d'orthophosphate d'ammonium diacide a été préparée. La solution a été électrolysée dans les conditions suivantes:
 Anodes platine
 Température   700 C   
 Densité de courant à la cathode 0,43   A/dm    
 Agitation néant
 pH 5,6
 Durée. 5 minutes
 Dans ces conditions, 123 mg d'or pur ont été déposés sur une cathode de cuivre poli. Le dépôt d'or était lisse et brillant Le calcul a montré que le rendement à la cathode était de 100   0/o.   



   Exemple   2   
 Un électrolyte aqueux contenant 41,176 g par litre d'aurocyanure de potassium, 50,0 g par litre d'orthophosphate de diammonium monoacide et 42,3 g par litre d'orthophosphate d'ammonium diacide a été préparé.



  La solution a été électrolysée dans les conditions sui   vantes   
 Anodes. platine
 Température 220 C
 Densité de courant à la cathode 1,72   A/dma   
 Agitation énergique
 pH 5,6
 Durée. 5 minutes
 Dans ces conditions, I'épaisseur de   l'or    déposé sur une cathode de cuivre poli a été de 0,0056 mm. Le calcul a montré que le rendement à la cathode était de   lOO0/o.   

 

  Ce dépôt d'or pur s'est également montré lisse et brillant.



     Exemple    3
 La solution électrolytique aqueuse préparée dans
I'exemple 2 a été électrolysée dans les conditions suivantes:
 Anodes platine
 Température 220 C
 Densité de courant à la cathode   3,44    A/dm2
 Agitation énergique
 pH 5,6
 Durée -   2,5    minutes
 Dans ces conditions, I'épaisseur de   l'or    déposé sur une cathode de cuivre poli a été de 0,005   mm.    Le calcul a montré que le rendement à la cathode était de 90   oio.     
Là également, le dépôt d'or pur s'est montré lisse et brillant.



   Exemple 4
 46,8 cc d'acide orthophosphorique (90   O/u    en poids) ont été ajoutés à 780 cc d'eau déminéralisée et, à cette solution, une solution d'hydroxyde   d'ammonium    (densité 0,880) a été ajoutée lentement et sous agitation constante jusqu'à ce qu'un pH de 5,6 soit atteint. A la solution ainsi obtenue, on a ajouté 147,1 g d'aurocyanure de potassium, toujours en agitant énergiquement jusqu'à ce qu'il ne reste plus de matière solide. Enfin, on a porté le volume de la solution d'électrolyte à un litre avec de l'eau déminéralisée.



   Cette solution a été électrolysée dans les conditions suivantes:
 Anodes platine
 Température   24 >  C   
 Densité de courant à la cathode 2,15   A/dm2   
 Agitation modérée
 pH 5,6
 Durée 2 minutes
 Dans ces conditions, 303 mg d'or pur ont été déposés sur une cathode de cuivre poli. Le dépôt d'or était lisse et brillant. Le calcul a montré que le rendement à la cathode était de 98,7   ô/U.   



   Exemple 5
 46,8 cc d'acide orthophosphorique (90   o/o    en poids) ont été ajoutés à 780 cc d'eau déminéralisée et, à cette solution, une solution d'hydroxyde d'ammonium (densité 0,880) a été ajoutée lentement et sous agitation constante jusqu'à ce qu'un pH de 5,6 soit atteint. A la solution résultante, on a ajouté 110,3 g d'aurocyanure de potassium, toujours en agitant énergiquement jusqu'à ce qu'aucune matière solide ne subsiste. Enfin, on a porté le volume de la solution d'électrolyte à un litre avec de l'eau déminéralisée. On a électrolysé la solution dans les conditions suivantes:
 Anodes. platine
 Température 240 C
 Densité de courant à la cathode 2,15   A/dm2   
 Agitation modérée
 pH 5,6
 Durée 2 minutes
 Dans ces conditions, 233 mg d'or pur ont été déposés sur une cathode de cuivre poli. Le dépôt d'or était lisse et brillant.

  Le calcul a montré que le rendement à la cathode était de 75,9   O/o.   



   Exemple 6
 46,8 cc d'acide orthophosphorique (90   O/o    en poids) ont été ajoutés à 780 cc d'eau déminéralisée et, à cette solution, une solution d'hydroxyde d'ammonium (densité 0,880) a été ajoutée lentement et sous agitation constante jusqu'à ce qu'un pH de 5,6 soit atteint. A la solution résultante, on a ajouté 110,3 g d'aurocyanure de potassium, en continuant à agiter énergiquement jusqu'à ce qu'aucune matière solide ne subsiste. Enfin, on a porté le volume de la solution d'électrolyte à un litre avec de l'eau déminéralisée. On a électrolysé la solution dans les conditions   suivantes   
 Anodes platine
 Température 240 C
 Densité de courant à la cathode 1,07   A/dm   
 Agitation modérée
 pH 5,6
 Durée 2 minutes
 Dans ces conditions, 125 mg d'or pur ont été déposés sur une cathode de cuivre poli.

  Le dépôt d'or était lisse et presque entièrement brillant. Le calcul a montré que le rendement à la cathode était de 81,6   0/o.   



   Exemple 7
 46,8 cc d'acide orthophosphorique (90   O/o    en poids) ont été ajoutés à 780 cc d'eau déminéralisée et, à cette solution, une solution d'hydroxyde d'ammonium (densité 0,880) a été ajoutée lentement sous agitation constante jusqu'à ce qu'un pH de 5,6 soit atteint. A la solution résultante, on a ajouté 73,6 g d'aurocyanure de potassium, en continuant à agiter énergiquement jusqu'à ce qu'aucune matière solide ne subsiste. Enfin, on a porté le volume de la solution d'électrolyte à un litre avec de l'eau déminéralisée. On a électrolysé la solution dans les conditions suivantes:
 Anodes. platine
 Température 240 C
 Densité de courant à la cathode 2,15 A/dm2
 Agitation modérée
 pH 5,6
 Durée. 2 minutes
 Dans ces conditions, 231 mg d'or pur ont été déposés sur une cathode de cuivre poli. Le dépôt d'or était lisse et brillant.

  Le calcul a montré que le rendement à la cathode était de   75,2  /o.   



   Exemple 8
 46,8 cc d'acide orthophosphorique (90   O/o    en poids) ont été ajoutés à 780 cc d'eau déminéralisée et, à cette solution, une solution d'hydroxyde d'ammonium (densité 0,880) a été ajoutée lentement et sous agitation constante jusqu'à ce qu'un pH de 5,6 soit atteint. A la solution résultante, on a ajouté 73,6g d'aurocyanure de potassium, en continuant à agiter énergiquement jusqu'à ce qu'aucune matière solide ne subsiste. Enfin, on a porté le volume de l'électrolyte à un litre avec de l'eau déminéralisée. On a électrolysé la solution dans les conditions suivantes:
 Anodes platine
 Température   700 C   
 Densité de courant à la cathode 1,07   A/dm3   
 Agitation modérée
 pH 5,6
 Durée 2 minutes
 Dans ces conditions, 221 mg d'or pur ont été déposés sur une cathode de cuivre poli. 

  Le dépôt d'or était lisse et semi-brillant. Le calcul a montré que le rendement à la cathode était de 72,0   0/o.

Claims

REVENDICATIONS

I. Solution électrolytique contenant des ions orthophosphate et ammonium et contenant de l'aurocyanure de potassium, caractérisée en ce que sa teneur en aurocyanure de potassium est de 1 à 180 g par litre de solution et qu'elle présente un pH tamponné entre 5,2 et 5,8.

II. Procédé de préparation de la solution électrolytique selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on dissout dans de l'eau de 1 à 180g d'aurocyanure de potassium par litre de solution, de 5 à 500g d'orthophosphate de diammonium par litre de solution et de 5 à 500 g d'orthophosphate d'ammonium diacide par litre de solution.

III. Utilisation de la solution électrolytique selon la revendication I pour le dépôt électrolytique d'or sur de l'argent, du nickel, du cuivre ou un alliage de ces métaux.

SOUS-REVENDICATIONS l. Solution électrolytique selon la revendication I, caractérisée en ce qu'elle contient 10 à 75 g d'aurocyanure de potassium par litre de solution.

2. Utilisation selon la revendication III, caractérisée en ce que la densité de courant à la cathode ne dépasse pas 3,76 A/dm2.

3. Utilisation selon la revendication III, caractérisée en ce que la température de la solution d'électrolyte est maintenue entre la température ordinaire et 900 C.

4. Utilisation selon la revendication III, caractérisée en ce qu'une anode de platine ou de titane revêtu de platine est employée.

5. Utilisation selon la revendication III, caractérisée en ce que l'on agite la solution d'électrolyte durant l'électrolyse.

6. Utilisation selon la sous-revendication 5, caractérisée en ce que, durant l'électrolyse, l'on agite la solution d'électrolyte au moyen d'une cathode animée d'un mouvement alternatif.

7. Utilisation selon la revendication III, caractérisée en ce que l'or qui est déposé à partir de la solution d'électrolyte est remplacé par addition d'un composé d'or à la solution d'électrolyte.