JPH10317184A - 錫/ビスマス合金めっき液 - Google Patents

錫/ビスマス合金めっき液

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JPH10317184A
JPH10317184A JP13222997A JP13222997A JPH10317184A JP H10317184 A JPH10317184 A JP H10317184A JP 13222997 A JP13222997 A JP 13222997A JP 13222997 A JP13222997 A JP 13222997A JP H10317184 A JPH10317184 A JP H10317184A
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JP
Japan
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tin
plating
plating solution
salt
concentration
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JP13222997A
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English (en)
Inventor
Atsushi Kodama
篤志 児玉
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Nikko Kinzoku KK
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Nikko Kinzoku KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 広い電流密度領域に渡って光沢めっきを形
成できる錫/ビスマス合金めっき液の提供。 【解決手段】 錫/ビスマス合金の電気めっき用水溶液
であって、酸として有機スルホン酸、金属塩として有機
スルホン酸の2価の錫塩と2価のビスマス塩の両者、分
散剤としてポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテ
ルまたはポリオキシエチレンナフチルエーテルの1種も
しくは2種以上、光沢剤としてクロロベンズアルデヒド
とナフトアルデヒドとパラアセトアルデヒドとを含有す
ることを特徴とする錫/ビスマス合金めっき液。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、錫/ビスマス合金
めっき液に関する。
【0002】
【従来の技術】これまでに工業的に生産されてきた錫/
鉛合金めっき材は、はんだ付け性、耐食性などが良好な
ために、コネクタやリードフレームなどの電子工業用部
品の工業用めっきとして広く利用されてきた。しかしな
がら、近年鉛の有害性が指摘されるようになり、鉛の使
用を規制しようとする動きが世界的に生じている。例え
ば、屋外に廃棄された電子機器類などが酸性雨にさらさ
れると、機器内部に使用されているはんだ(錫/鉛合
金)や、電子部品の表面に施されているはんだめっきが
腐食して鉛が溶けだし、これが原因で地下水や河川が汚
染される。環境汚染を防止するには、鉛を含有しない物
質を使用することが最善であり、従って、従来の錫/鉛
めっきに代わる鉛を含有しない新しいめっき材を開発す
る必要がある。
【0003】めっき液を開発するうえで重要となる点
は、めっきができる電流密度の範囲と、めっき外観の良
否である。
【0004】電流密度については、例えば、近年めっき
工場では生産性向上のために、めっき浴に大電流をかけ
て高電流密度で高速のめっきを行うことが望まれている
が、高電流密度での使用に耐えうるめっき液がないため
に、低電流密度で操業している場合が多い。一方、連続
めっきあるいはバレルめっきラインにおいて金属条やプ
レス品をめっきする際に、めっき槽中における被めっき
物の位置やその形状により、めっき時の電流密度が局部
的に高くあるいは局部的に低くなる場合がある。そのよ
うな場合、低電流から高電流密度までめっきが可能なめ
っき液では問題ないが、狭い電流密度範囲のめっき液の
場合には、めっき品に外観のむらなどの欠陥が生じる。
めっき液に望まれる電流密度に関する特性としては、
高い電流密度でめっきができること、めっきできる電
流密度の範囲が広いこと、の2点が挙げられる。
【0005】めっき外観については、めっき後の外観が
平滑かつ均質で、表面からの粉の発生が少ないことが望
まれる。
【0006】従来報告されている錫/ビスマスめっき液
において、上述したようなふたつの特性、すなわち電流
密度およびめっき外観に対する要求特性を満たすめっき
液はほとんどない。例えば、特開平8−225985の
めっき液では、めっき時の電流密度の上限は10A/d
2であり、一方、特開平8−260187での実施例
ではハルセル試験を1Aで行っていることから、電流密
度の上限は5A/dm2程度と推定される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点に鑑みてなされたもので、0.2A/dm2
程度の低電流密度から、25A/dm2程度までの広い
範囲において、外観の良好な光沢めっきが得られる錫/
ビスマス合金めっき液を提供することを目的としたもの
である。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明者が研究を行った結果、以下に示すめっき液を
発明するに至った。すなわち本発明は、(1)錫/ビス
マス合金の電気めっき用水溶液であって、酸として有機
スルホン酸、金属塩として有機スルホン酸の2価の錫塩
と2価のビスマス塩の両者、分散剤としてポリオキシエ
チレンアルキルフェニルエーテルまたはポリオキシエチ
レンナフチルエーテルの1種もしくは2種以上、光沢剤
としてクロロベンズアルデヒドとナフトアルデヒドとパ
ラアセトアルデヒドとを含有することを特徴とする錫/
ビスマスめっき液、(2)ポリオキシエチレンアルキル
フェニルエーテルまたはポリオキシエチレンナフチルエ
ーテルの濃度が、1種もしくは2種以上合計で0.5〜
30g/Lであることを特徴とする前記(1)に記載の
錫/ビスマス合金めっき液、(3)光沢剤として使用す
る3種類の成分の濃度がそれぞれ、クロロベンズアルデ
ヒド0.005〜1g/L、ナフトアルデヒド0.01
〜4g/L、パラアセトアルデヒド0.1〜30g/L
であることを特徴とする前記(1)または(2)に記載
の錫/ビスマス合金めっき液である。
【0009】本発明のめっき液に用いる第1の必須成分
である酸の有機スルホン酸は、一般式(1) R1SO3H (1) (式中、R1はアルキル基またはアリール基を表す)で
表される。R1のアルキル基、アリール基の炭素数は1
〜10が好ましい。この一般式(1)で表される化合物
のうち好ましいものを挙げると、メタンスルホン酸、エ
タンスルホン酸、プロパンスルホン酸、2−プロパンス
ルホン酸、ブタンスルホン酸、2−ブタンスルホン酸、
ペンタンスルホン酸、ヘキサンスルホン酸、デカンスル
ホン酸などのアルカンスルホン酸、ベンゼンスルホン
酸、トルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸、フェノ
ールスルホン酸などの芳香族スルホン酸などである。上
記有機スルホン酸の1種もしくは2種以上を本発明のめ
っき液に利用することができるが、一般式(1)のR1
がアルキル基のものの方がより好ましい。これらの酸は
めっき液に電気伝導性を与え、錫およびビスマスの塩の
めっき液への溶解、あるいは、めっき用陽極のめっき液
への溶解を促進させる。
【0010】本発明のめっき液に用いる第2の必須成分
である金属塩は、上記有機スルホン酸の2価の錫塩と2
価のビスマス塩の両者である。これらの塩は、2価の錫
または2価のビスマス塩と所望の金属スルホン酸との反
応によって容易に調製することができる。スルホン酸と
反応して所望の金属スルホン酸を形成し得る錫およびビ
スマスの例は、ビスマスと錫の酸化物を含む。めっき液
に添加される金属塩は、陰極に析出する金属イオンの源
となる。なお錫は、2価の錫から4価の錫へと酸化しや
すいため、この酸化を防止することを目的として、めっ
き液にカテコールやヒドラキノンのような酸化防止剤を
適宜添加することも有効である。
【0011】本発明のめっき液に用いる第3の必須成分
である分散剤のポリオキシエチレンアルキルフェニルエ
ーテルは一般式(2)、ポリオキシエチレンナフチルエ
ーテルは一般式(3)
【0012】
【化1】
【0013】(式中、R2は約6ないし20個の炭素原
子を含有するアルキル基を示し、nは2ないし50の整
数を示す)で表される。一般式(2)で表される化合物
のうち好ましいものを挙げると、ポリオキシエチレンノ
ニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフ
ェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニル
エーテルなどである。一般式(3)で表される化合物の
うち好ましいものを挙げると、エトキシレーテッドナフ
トールなどがある。これらの化合物はいずれも界面活性
剤に属するものであり、工業的に生産され市販されてい
る。
【0014】分散剤は、水に溶解しにくい光沢剤をめっ
き液に溶解しやすくする機能のほかに、めっき液の表面
張力を減少させるので、めっき表面を平滑にし、その結
果、めっき外観を半光沢もしくは光沢状にする機能を有
している。本発明では多種多様の界面活性剤を使用して
実験を行った結果、めっき外観を半光沢状にさせる分散
剤としては、一般式(2)及び(3)で表される化合物
が最も適していることを発見した。添加量は、上記分散
剤1種もしくは2種合計で0.5〜30g/L(めっき
液1リットルに対し分散剤が0.5〜30グラム)が好
ましい。分散剤の添加量が0.5g/L未満では効果が
期待できず、また、30g/Lを超えると過剰となり不
経済である。
【0015】本発明のめっき液に用いる第4の必須成分
である光沢剤は、3種類の成分すなわち、クロロベンズ
アルデヒドとナフトアルデヒドとパラアセトアルデヒド
を含有するものである。これらの成分は、めっき液中に
おいてそれぞれ独自の機能をはたす。
【0016】クロロベンズアルデヒドは、10A/dm
2以上の光電流密度でのめっきにおいて、光沢剤として
の機能をはたす。添加量は0.005〜1g/Lが好ま
しく、0.005g/L未満では効果が期待できず、1
g/Lを超えるとめっき外観が悪くなる。なおクロロベ
ンズアルデヒドには、o−クロロベンズアルデヒドと、
m−クロロベンズアルデヒドの二つの異性体があるが、
どちらを採用してもかまわない。
【0017】ナフトアルデヒドは、5〜15A/dm2
の中電流密度でのめっきにおいて、光沢剤としての機能
をはたす。添加量は0.01〜4g/Lが好ましく、添
加量0.01g/L未満ではその効果が期待できず、4
g/Lを超えるとめっき外観が悪くなる。なおナフトア
ルデヒドには、1−ナフトアルデヒドと、2−ナフトア
ルデヒドの二つの異性体があるが、1−ナフトアルデヒ
ドの方が性能とコストの面で有利である。
【0018】パラアセトアルデヒドは単独使用では光沢
剤としての機能はあまり強くないが、他の光沢剤と併用
することにより、他の光沢剤の機能を大幅に向上させる
はたらきがある。例えば、ナフトアルデヒドのみの添加
では低電流密度域で光沢はでないが、パラアセトアルデ
ヒドと併用すると、0.2〜5A/dm2の低電流域で
も光沢めっき外観を得ることができる。添加量は0.1
〜30g/Lが好ましく、添加量0.1g/L未満では
効果が期待できず、30g/Lを超えるとめっき外観が
悪くなる。
【0019】以上述べたように光沢剤は3種類の成分か
らなるが、めっき液への光沢剤の添加方法としては、3
種類の成分を予め混合させた後にめっき液に添加する方
法、あるいは、3種類の成分をそれぞれ別個に添加する
方法のいずれを選んでもよい。
【0020】
【発明の実施の形態】次に本発明を実施例によりさらに
詳細に説明するが、本発明はこれらの数例に限定される
ものではなく、前述した目的に添ってめっき液の組成及
びめっき条件は任意に変更することができる。
【0021】めっき液を試験する方法としてハルセル試
験を採用し、めっきされた金属板(ハルセルパネル)を
観察して、めっき液の性能を評価した。なおハルセル試
験は、総電流5A、液温度は室温、液の撹拌なしの条件
で行った。ハルセル試験で使用しためっき液の組成と、
試験後のハルセルパネルの外観をまとめて表1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】表1脚注 (1):メタンスルホン酸(100%)濃度 (2):メタンスルホン酸錫使用、錫換算濃度(錫イオ
ン濃度) (3):メタンスルホン酸ビスマス使用、ビスマス換算
濃度(ビスマスイオン濃度) A:ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル B:ポリオキシエチレンナフチルエーテル C:o−クロロベンズアルデヒド D:1−ナフトアルデヒド E:パラアセトアルデヒド 表1の実施例1〜3は本発明に従って調合しためっき液
を用いて試験した結果であり、いずれも0.2〜25A
/dm2の広い範囲の電流密度において、半光沢(すり
ガラス状)の外観良好なめっきを得ることができた。比
較例4〜7は分散剤(界面活性剤)の効果を確認するた
めに試験した結果である。この結果より、ポリオキシエ
チレンアルキルフェニルエーテルおよびポリオキシエチ
レンナフチルエーテルは、それぞれ単独、もしくは併用
のどちらの場合にも効果があることがわかった。比較例
8〜13は光沢剤の効果を確認するために試験した結果
である。これらの結果および実施例1より、クロロベン
ズアルデヒド、ナフチルアルデヒドおよびパラアルデヒ
ドの3種類の光沢剤全てが添加された場合に、最良のめ
っき外観が得られることがわかった。
【0024】
【発明の効果】以上記述したように、本発明のめっき液
によれば、0.2〜25A/dm2の広い電流密度範囲
において、外観良好な錫/ビスマス合金めっきを得るこ
とができ、生産性の向上とともにめっき品質の向上にも
寄与することができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 錫/ビスマス合金の電気めっき用水溶液
    であって、酸として有機スルホン酸、金属塩として有機
    スルホン酸の2価の錫塩と2価のビスマス塩の両者、分
    散剤としてポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテ
    ルまたはポリオキシエチレンナフチルエーテルの1種も
    しくは2種以上、光沢剤としてクロロベンズアルデヒド
    とナフトアルデヒドとパラアセトアルデヒドとを含有す
    ることを特徴とする錫/ビスマス合金めっき液。
  2. 【請求項2】 ポリオキシエチレンアルキルフェニルエ
    ーテルまたはポリオキシエチレンナフチルエーテルの濃
    度が、1種もしくは2種以上合計で0.5〜30g/L
    であることを特徴とする請求項1に記載の錫/ビスマス
    合金めっき液。
  3. 【請求項3】 光沢剤として使用する3種類の成分の濃
    度がそれぞれ、クロロベンズアルデヒド0.005〜1
    g/L、ナフトアルデヒド0.01〜4g/L、パラア
    セトアルデヒド0.1〜30g/Lであることを特徴と
    する請求項1または2に記載の錫/ビスマス合金めっき
    液。
JP13222997A 1997-05-22 1997-05-22 錫/ビスマス合金めっき液 Pending JPH10317184A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115404525A (zh) * 2021-05-28 2022-11-29 贵州振华群英电器有限公司(国营第八九一厂) 一种Si-Bi合金电镀工艺
WO2025192702A1 (ja) * 2024-03-13 2025-09-18 三菱マテリアル株式会社 めっき液用微粒化剤補給液、および、錫系めっき材の製造方法

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