JPS5964764A - 無電解銅めつき用改良速度コントロ−ラ− - Google Patents

無電解銅めつき用改良速度コントロ−ラ−

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JPS5964764A
JPS5964764A JP58160210A JP16021083A JPS5964764A JP S5964764 A JPS5964764 A JP S5964764A JP 58160210 A JP58160210 A JP 58160210A JP 16021083 A JP16021083 A JP 16021083A JP S5964764 A JPS5964764 A JP S5964764A
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copper
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ammonium ion
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31—Coating with metals
    • C23C18/38—Coating with copper
    • C23C18/40—Coating with copper using reducing agents

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  • Chemically Coating (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 高分子イ、1 イ”)部品の全表面又はその一部分に金
属めっきを施すだめの各種の方法が提案されてきた。
通常、かかる方法はプラスチック素地を一連の前処理に
かけて素地が無電解めっきを受は易くなるようにしてか
ら該グラスチック素地の全面又U、特定の部分に一神父
は多種類の金kj1めつきを施すことから成っている。
通常、必要に応じて表面フィルム又は汚染物質を除くた
めの6を浄工程を経てから、6価、クロム溶液を用いた
水イ1酸性エッチ/グ工程にかけて該プラスチックを親
水性となし、かつ表面を粗くして接合位置を創出して素
地と金属めっき間の機械的な相互結合力を強めてやるよ
うにする。次いでエツチングを施した素地は、−回又は
数回のすすき処理を行なって素地面上に残留しているす
べての6価クロムイオンを、抽出・除ノZするが、この
際((還元剤を使って残留した6価りrjムイオンのす
べてを31′lll+の状態に実質的に還元してやるた
めの中和工程が包含されることもある。
次いて該すずき・エツチング済みの素地は、通常はスズ
ーパラジウノ、錯体を含む酸性水溶液中で活4/1化処
理にかけて素地面(cf占11ユ点を形成させてから、
1回又は数回のすすぎにかけ、次いでこの活(/I:化
表面を水溶液中で促進化処理にかけて表面」−―のすべ
ての残W1スズ成分もしくはスズ化合物を抽出して、こ
れによって触媒活性点を露出してやる。
促、i(p住処JIII済みのグラスナック)−を品は
円びすすきにかけ/こ後、//″S知の無電解・めつき
をM11シて全面又はその−HIH分」二に銅、ニッケ
ル又はコバルトの如き金属めっきを施してから、部品を
すすいだ後に通常の電1つ’(めつきを行なう。
かかるプラスチックめっきの方法の典を例は米国!1、
デ許第3,011.!l 20−け:同第3’、257
,215−号、同第:3,259,559号、同第:3
.3 ] 0,4 :30け;同第3.329,512
づ;同第:3,377,177回号;同第3,5 :3
2,518号を同第3.61.5,7 :36号:同第
3.(322,370号、同第:3,961.109号
、同第3,962.4 !l 7シハ同第4. l 5
3,746号及び同第4,204.OJ 3号並びに題
名(−無% l’l’l’ 銅めっき浴の安定化J (
SL+i1月filing T+2ft・C1,r o
 l e s 5Copper 5oluし1ons 
) (E、 IJ、ザラベスト/l/ (J’2. +
3゜S +l II l)c s 1. r e ) 
@ 、  ” I月+r L i n g ”、197
2年0月け〕及び題名[自動車プンスチノク部品用無;
ILf+’を銅めっきの改良J (Improνcm、
二nLs 、in Efecl、rolpssCopp
er   for  AuLomoLivc  1月−
1SLi (:  Trim  )   L  D、 
 A(AreilいI)著、Plating +口+d
 Su +l+I(c■I″i n i s I+目1
1τ″′、1981年6月シ: ) 、IV、びに名称
「J、jll、電解銅めっきの金属性不純物の抑11」
1目(M+・L+tlli+・■T1111uri1.
y  Cnul、rol  ror  I引ee1.r
ol+:ss  CopperP I a 1.■1g
 )(1981年」0月2311イ・]の米国lI”f
 +ご1出、願書314,280号〕の論文中に記・成
せられている。本発明はこれらの型の方法に適用が可能
てあって、特に無電解銅めっき速度の改良コントrJ 
−シーを指向するものであって従来の技術に、Lつては
達成できなかったような利益と進歩とを提供するもので
ある。
通常の無電解銅めっき浴においては、めっき浴の各1中
の成分(り11、銅濃縮′吻、金属溶解剤すなわち金属
錯化剤、還元剤及びPH調節剤の如き基本成分を・含有
する水性砲縮物の形態になっている。そのほか安定剤や
めつき速度のコントローラーも壕だ使用できる。以前は
ス1((電解銅めっきの′A1ツ源として、はとんどが
硫酸銅(11)を採用していたが、最近では硫酸銅(1
1)よりも俗解性が良い第2塩化銅が用いられている。
現在の自触媒的銅浴はアルカリ性が強いので水酸化物と
して銅が沈殿するのを防止するために錯化剤が必要であ
る。エチレンジアミンテトう酢酸・テトラナトリウム塩
(N、L4 E D T A )の如き16:換脂肪族
アミン系キレート剤が広い、+11 ト温度に亘って銅
を効果的に溶解してくれることが分/J)つ7にので、
 J31!在では広く用いられている1、ホルムアルデ
ヒド(10%メタノールで安定化された37%溶液)は
大量生産装置において用いられる主要な還元剤である。
水酸化すトリウム溶液(例えば50重iii: %カセ
イソーダ)を用いて浴のF、ilを約11−13に維持
する。銅を還元するホルムアルデヒドの能力はPllが
増加すると著しく増大するの銅は自触媒的((働くので
、溶液中に牛じた任意の銅粒子は、これらが安定化され
ていない限り無限にめっきされていく。無電M銅めつき
浴に用いるある種の安定剤は、めっき時間が増すにつれ
て生成した銅表面でのめつき速度を減少ぜしめる作用を
する。安定剤全使用する秤々の理由のうちの一つに、被
めっき物品への金属析出を制限1〜てやって、溶液が分
解に至るのを阻市してやることが挙げられる。もし安定
剤がまったく存在しないと、めっき槽の底部に沈降して
いく銅粒子又は固形状の不純物がめつきされる。そのう
え、このめっきは制御不能の状態で継続して塊状に銅が
核化して、遂には溶液が分j!INする(C至る。ある
神の安定剤は同時に銅皮膜の光沢及び/又は延性を改良
することができる。
無電jW銅めっき用安定剤とば;Q!li電解銅皮膜の
表向」二に非触媒伯の)jvいフィルムを形成させ゛C
長時間、溶液中でこのフィルムがとどまるように機能す
るような化合物である。異部環式有機イIIe黄化合物
類はもつともひろく使用されているス1(1、′11f
、解銅めつき浴用の安定剤である。これらのものはコロ
イド硫黄などの他の多くの有機・無機硫黄化合物に代っ
て使用されている。ゼラチン、ヒドロキシルアルキル殿
粉、七ルローズエーテル、ポリアミド、ポリビニルアル
コール及びポリアルキレンオキシドのような非常に高分
子量の有機高分子体もまた銅粒子のカプセル化に使用さ
れている。
シアン化物、沃化物又は他の関連有機化合物、並びにビ
ピリジル(bipyri<Iyl ) 及びフェナンス
ロリンの如き非硫黄系含窒素異部環式化合物のような速
度コントローラーは無電解銅プロセスの活性を低下させ
るものである。速度□コントローラーは無電解銅還元反
応の速度を減少せしめるために使用され、これによって
単位時間当りの銅めっきの厚さを調節する。速度コント
ローラーはまた安定剤と共に用いられて、低速化の見地
から活性点−Lに非触媒的皮膜が形成されるための時間
的余裕を与えることによって安定剤の機能を援助する。
公知のように第2銅イオンの金属銅への還元は2jし工
程であって、まず2価の銅が1価の状態に還元される。
この2段工程を考慮し、かつ速度コンl r+ 、−ラ
ーが一般的には無機もしくは有機物であって2側胴より
も1画調と、より安定な錯化物を形成することを考慮す
れば、速度コントローラーは1価の銅が金属銅に転化ぜ
しめられるのを妨げることによってめっき速度を低千−
させるものであるとみることができる。例えば従来から
の通常のシアン化物の如き速度コントローラーで(d、
 、極く少量のシアン化物でもめっき速度を著しく減少
せしめることができるが、かがる少量を越えてシアン化
物を実質的に増Ji Lでやっても追加的な速度変化は
目立って起こらないのが普通である。シアン化物は一般
的には広い濃度範囲に亘って有効であって、比較的に制
御もし易いのであるが、非−次間数的な制御を必要とす
るので、シア/化物濃度を変えてやっても中間的なめっ
き速度が効5f二的に達成できないことがしばしばある
のでIftしくない。
はとんどの工業的応用分野において、速度コントローラ
ーを使用しない場合にtまれソ子が比較的高速で生成し
てくるので浴からこれらをΔ1過してやることが小犬上
困、’1iliになる結果、遂には浴全体に亘って銅が
塊状に核化しはじめて、めっき浴が崩壊しはじめる。無
電解銅反応速度を制御すること以外(1(も、速度:]
ノドローラーはまたおf子すファイナーとしても作用し
て、より平滑でより明るく小化が少なく緻密な皮膜を生
成させて銅皮膜の光沢と延性とを改善させる。
現在、最もひろく用いられている速度コントローラーは
/アンrヒ物又はシアン化物の有機誘導体であって、こ
れらのすべては有fノであると考えられる。したがって
、かかるシアン化物型速度コントローラーの便用に伴う
相変わらずの問題点はかかる材料と、これから調製され
た無電解銅めっき浴の取り扱いと使用に対して特別な制
約と配慮とが必要になるということである。同様にして
、かかるシアン化物型の速度コントローラーはJ′A境
問題を考慮した場合には、特に排棄物処理の点において
特別な配慮が必要とされる。したがって無電わないよう
な速度コンI・ローラーであって、かつ安定でil制御
し易く、近代的な無電解銅めっき装置VC採用できるよ
うな速度コントローラーの出現が望丑れている。
この発明r(、よれば、予期ぜざることに一定の有効h
Yのアンモニウムイオンが、通常の無電解銅めっき浴及
び方法における速度コ/トローラーとして機能しうると
いう事実が判った。本発明は、銅、錯化剤、還元剤及び
P11調節剤から成る曹曲の浴と素地とを接触させて素
地表面に無電解銅めっきを施J−だめの方法に有用であ
る。かかる普妨の浴中には、さらに安定剤が含まれるこ
とがある。本発明の実施に際しては、かかる浴中にさら
にアンモニウムイオンが含有せしめられる。アンモニウ
ムイオンの添加量はめつき速度コントローラーとして機
能しうるのにイ■効な鼠で浴中に存在せしめ、めっき速
度もしくは銅の析出速度を減少・flilitるのに効
果的なηトにおいて浴中に存在ぜしめうるlitである
。
本究明においては、10分間に約35マイクロインブ、
(0,88りミクロン/10分)のめつき速1及を達成
するだめのアンモニウムイオンG度は約50〜約600
 rrrソ/lの範囲、好丑しくに約250〜約350
 II+!// /?であッテ、JI14型的には約2
75 nw)/l: テある6、浴(d、1)11イ、
、l、約11〜約13に4・・いで、約7()〜約16
0°F(21〜71 ”に )の範囲で操業できる。
このアンモニウムイオンは水酸化ブンモニ=ウム、硫酸
アンモニウム・、塩化アンモニウムその他の如きアンモ
ニウム化合物の水性濃縮物の形7.+4jでス1(1、
電角+r銅めっき浴中に添加できる。同様にしてガス状
のアンモニウム・を浴中にバブルしてもよい。このス1
1(電解銅めっきプロセスのめつき速度は系中に添加さ
れたアンモニウムイオンの−h1によっては?! −次
間数的に制御しつるということが判明した。そのうえ、
アンモニウムイオンは析出する銅皮膜の外観を改善し、
粒子リファイナーとしても機能して、 より平滑で明る
く、気孔のない、より緻密な皮膜を生成させる。かくし
て作業員は−tY1に生成する銅めっきの外観だけを観
察することによって、アンモニウムイオン濃度だけを制
fiIll Lでやれば無電解銅めっきのめつき速度を
容易にili制御しうることになり、このことは非常に
芥易な作業である。
ここで用いた”銅″なる用語(は、銅イオン、th1塩
及びj4H1(電解銅めっき溶液中でtlli+がとり
つる他の形態のものをも包含すること6−、 、F昧し
ている。
追加的な利益と進歩性は次にソ1ユベる実施例との関ノ
「Fに、■・・いて1.1戦されたりf址しい実施態様
の内容イr−’ f7’l’LむことV(二J:つて、
より明瞭になるはずである。
本発明の方法(d、 、 A B S 、ポリアリルニ
ーブール、ポリノエニレンオキシド、ナイロンその他の
ような各T:Iiのめつき7」J能なプラスチック力′
1のめつき川に適している。普通では、このような素地
1は7r1+浄にしてから公知−の方法(寸ず水性アル
カリン−り液で、次いて有機溶媒と接触させて、さら(
(完全に水ずすきする方法)ですずき操作にかける。次
いで6価クロノ・イオン及びfi(j酸のような酸を含
む酸性水溶液中でエツチングして表面をエツチングする
。エツチング浴の濃度、浴温、j919時間はプラスチ
ック素1也のトIIカ′1によって変わり、かつこのエ
ツチングTh′のパラメーターは業界にて公知の手法に
よって作成される。
エツチング終了後、1回又は数回冷水すすぎし、さらに
還元剤をよむ水溶液を用いる中和工程を包含せしめて残
留する6価クロムイオンのすべてを13価の状態に還元
してやる。中和が完了したら、再び水6Lいを?’4な
い、次いでスズ−パラジウム錯化物を含む酸性水溶液で
活性化処理を行なう。
活性住処」」!陵、該活性化した高分子素地を1回ない
し数回の冷水すずぎにかけ/こ後、業界公知の方法に従
って水溶液中で促進化工程にかける。代表的な促進化工
程は、浴口■浴性で相溶性の置換アルキルアミンを含む
促進化水溶液を使用する処理方法であって、米国![ケ
許第4.20 /1,013月に記載されている。促進
比処理に引き続いて、この部品を冷水にてすすいでから
、本発明の組成と方法に従って無電解めっきにかけて、
その全表面もしくはその一部分上に連続した導電性で密
着性の良好な銅その他の金属めっきを施す。この無電解
めっきに引き続いて、1回もしくは数回の水すずぎ処理
を行なってから通常の電気めっき方法によって1回もし
くは数回の金属被覆を行なう。次に実施例を述べる。こ
れらの実施例(は単に説明の目的のものであって、本発
明はこれらに限定されるものではない。
次の無電1竹銅めっき組成物(以[・″、”組成物A°
“と呼称)は本発明が適用できる型の市販の無電解銅め
っき浴である。類似の他の市販の無電作r銅めつき浴に
もまた適用しうる。
Cu Cj’ 24.2 g/ 1 IIcHO:3  J/I Na OHpHを12.3にする叶 浴     温              60℃(
[407)皮膜の外観         灰色部分を有
する赤−ピ/り色Na 4 E D T Aは錯化剤と
して機能する。当然ながら他の錯化剤、すなわちグリセ
リン、グリシ/:アラニン1アスパルヂン酸:グルタミ
ン酸;シスチン:ニトリロン1ζ1酸;トリエタノール
アミン;二トリロトり耐酸、N−ヒドロキ7エチルジア
ミンテi・うl’l’l酸・N、N、N’、 N’−テ
トラキス(2−ヒドロキノプロピル)エチレンジアミン
:ジエチレントリアミンベンタ酢酸;グルコン酸すトリ
ウノ、;グル:1ヘプトン酸すトリウム、ソルビトール
、マニトール;グリセロール、フラクトース、グルコー
ス、ロッシェル塩;及びこれらの混合物の如きものも使
用できる。Cu C(! 2は銅源であるが、硫酸銅(
11)、第2硝酸銅、第2 Fl’l酸銅の如き他の水
溶性銅塩もまた使用できる。ホルムアルデヒドは還元剤
であるが、バラポルムアルデヒド、トリオキザン及びグ
リオキザール並びにナトリウノ・ボロヒドライド、ヒド
ラジン、ジメチルアミンボランその他を包含するホルム
アルデヒド前駆体又はその誘導体の如き他の還元剤もま
た使用に適する。水酸化ナトリウムはPH調17i゛」
剤であるが、他の水酸化物もまた同様なP11調節剤と
して使用できる。
実施例1 めっき速度を下げるために土泥の”組成物A”に対して
、塩化アンモニウムを用いて5mg/7?のアンモニウ
ムイオンを添加した。この程度のアンモニウムイオンで
はめつき速度には影響を力えなかった。このときの速度
は45マイクロインチ/10分(1,1/13ミクロン
/10分)であって、めっき速度コントロ−ラーを含有
していないパ組成物A”と1つたく同じであった。、 実施例2 ゛組成物A”中に添加したアンモニウムイオン濃度を5
0my/lに増やした以外(は実施例1の操f/1を繰
シ収えした。この濃度水準のアンモニウムイオンはめつ
き速度コントローラーとしての機能があり、銅のめつき
速度は40マイクロインヂ/10分(1,01515ミ
フロン/1)に低下した。。
実施例3 ゛組成物A ”中に添加するアンモニウムイオン濃度を
275mり/lに増やした以外は実施例1の操作を繰り
返えした。この濃度水準のアンモニウムイ」ノはめつき
速度のコントロー シーとして機能し、イ同のめつき、
l虫j県−は;35マイクロインブー/1(J分((1
,889ミク「1]/10分)に低下した。
実施例4 銅、j11化剤、宛元剤及び1〕1197.1節剤から
、成り、めっき速度コントl−J −シーとして効果的
な一:1:Xのアンモニウム、イオンk 含寸セlこ。
アンモニウム・イオンの;1ニーは約50〜約600 
m!l// l (7) QQ 囲です、r ッlc。
がかる111のブンモニウノ\イオンを用いたときはめ
っき速度もしく kl:銅皮1iCEの析出速度がコン
トロールされた。
他の市販の力((電解銅めっき浴を用いて実施例1〜3
を繰り返えしても、同様な結果がイ;Iられる。
かかる他のplr、電解銅めっき浴(はNL141’2
 D E) Aの代りにアミン系錯化剤としてのN、 
N、 N’、 N’−デトラキス(2−ヒドロキ’/ 
)l−1ヒル)エチレンジアミンがi すれていて、さ
らに安定剤としての41機及び無機fi(e)11耐化
合物、コロイダル硫黄、並びにゼラチン、ヒドロキノア
ルキル殿粉、セルローズエーテル、ポリアミド、ポリビ
ニルアルコール、ポリアルキレンオキノドその他の如き
高分子H,Hイ1機″1′1ポリマーを含イjしている
もの又は含有しないものであった。
以上の実施例からも明らかなように、本発明の方θ;と
組成を用いると、安定性が良く、かつ商品fノ↓のプラ
スブーツクめっきがJノ?イ共さ7)2る。めっきi中
度は減少し、かつ効果的にコンI・ロールできるので、
生成皮膜のコントロールがし易くなる。。
寸/こ、本発明によれば比較的にj7H++、 Bノ1
z1−であってJ肩境からも受は入れ易いめっき速度コ
ントローラーを使用する簡便な無電解銅めっきンスデノ
・が71.j供される。そのうえ、速度コントローラー
と1〜でのアンモニウムイオンを使用したときのめつき
速度ハアンモニウl、イオンの量に対して比較的に一次
関数的な関係にあるのでめっき操作のコン)・ロール1
にが良い。このIJ1実は、めっき速度が7アン化物糸
速度コントローラーに対して一次関数的な関係にないよ
うな7アン化物型の速度コントローラーを使用する無電
解銅めっき浴とN: iJ照的である。
この発明のイ)’l神と範囲に反することなく広範に異
る実/1111態様を構成することができることは明白
石このて、この発明は添イ・1のフレイノ、においで限
定し/・二以外は、その特定の実施態ト)ζに制約され
るものでQ」、ない。
ほか1名

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)銅、錯化剤、還元剤及びPH調節剤から成る溶液
    と素地とを接触さぜることを包含する素地上へ・ の無
    電解銅めっき方法において、めっき速度コントローラー
    として効果的に機能するような鼠で存在するアンモニウ
    ムイオンをさらに含有している該溶液とこの素地とを接
    触せしめることから成る改良方法。 (2)  該アンモニウムイオンが約50〜約600 
    my/1の量にて存在することを特徴とする特W[請求
    の範囲第1項に記載の方法。 (3)  #アンモニウムイオンが約250〜約350
    mg/ lの量+存在することを特徴とする特許請求の
    範囲第1項に記載の方法。 (4) 該アンモニウムイオンが約275 mg/lの
    量で存在することを特徴とする特許請求の範囲第1項に
    記載の方法。 (5)銅、錯化剤、還元剤、Pl−1調節剤及び安定剤
    から成る溶液と素地とを接触させることを包含する素地
    上への無電解銅めっき方法において、めっき速反コント
    ローラーとして効果的に機能するような量で存在するア
    ンモニウムイオンをさらに含有している該溶液とこの素
    地とを接触せしめることから成る改良方法。 (6)該アンモニウムイオンが約50〜約600mV/
    1の量で存在することを特徴とする特δ/[請求の範囲
    第5項に記載の方法。 (7)該アンモニウムイオンが約250〜約350m9
    /lの量で存在することを特徴とする特許請求の範囲第
    5項に記載の方法。 (8)該アンモニウムイオンが約275 rru;)/
    lの量で存在することを特徴とする特許請求の範囲第5
    項に記載の方法。 (9)銅、錯化剤、還元剤及びpH;Jr、1節剤から
    成る無電解銅めっき溶液において、該溶液がめつき速度
    コントローラーとして機能するのに効果的なhl−で存
    在するアンモニウムイオンをさらVこ含有してなる改良
    溶液。 (H)  4k −/” 1−1−二’/ l、イオン
    が約50〜約600 rtv)/1の:1:て存在する
    ことを!1.5−徴とする’I−’r訂請求の範囲第!
    □1項ンこ記載の#f液4、 (11)  該アンモニウム、イオンがFノ250〜約
    :350nrJ/iのII:で存在することを!1!i
    徴とする’I’!j’ ri’l’ +i?」求の範囲
    第9 JJtK tiL載の溶液。 02)  Rkアンモニウムイオンが約275 mq/
     lの;1:て存在することを特徴とする特許請求の範
    囲第9項に記載の溶液1゜ (13)  銅、錯化剤、還元剤、P11調節剤及び安
    定剤から成る無電解銅めっき溶液において、該溶液がめ
    つき速度コントローラーとして機能するのに効果的な柚
    で存在するアンモニウムイオンをさらに含イコしてなる
    改良溶液。 (I4)  該アンモニウムイオンが約50〜約600
     mg/lの量で存在することを特徴とする特許請求の
    範囲第13 JAtF−記載の溶液。 (15)  該アンモニウムイオンが約250〜約35
    0m!7/ lの量で存在することを特徴とする特許請
    求(fry)  、彬゛アンモニウムイオンが約275
     mノ/lの;、1で存在することを’l’jj徴とす
    る特a/1請求の範囲;pl:s項に記載の溶液。
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