[发明专利]制造无光泽铜沉积的方法

说明书

技术领域

本发明涉及沉积装饰性涂层领域中的无光泽铜沉积的方法。

背景技术

装饰性涂层领域中需要无光泽铜涂层作为用于(例如)卫生设备的表面修饰剂。无光泽铜涂层的另一应用是替代无光泽镍层(“缎面镍，satin nickel”)作为装饰性多层涂层系统中的中间层，对这一中间层的需求因镍的毒性而日益增加。

装饰性金属层需要均匀无光泽外观。无光泽外观的均匀性可容易地在不具有复杂形状的衬底上实现，因为无光泽铜层电镀期间的电流密度分布在窄范围内。然而，在待涂布衬底具有复杂形状的情形下，电镀期间的电流密度在宽范围内。待用无光泽铜涂层涂布的具有复杂形状的典型衬底是(例如)莲蓬头和汽车内部件。

对无光泽铜层的另一要求是其无光泽度应可调节，以能够制造具有不同无光泽度的铜层。

用于在印刷电路板制造期间产生无光泽铜层的包含至少一种聚甘油化合物的镀敷浴组合物揭示于US 2004/0020783A1中。使用其中所揭示的电解质时，不能在具有复杂形状的衬底上获得均匀无光泽铜沉积，也不能调节所述铜沉积的无光泽度。

发明目标

本发明的目标是提供尤其在具有复杂形状的衬底上沉积具有均匀且可调节的无光泽外观的铜层的方法。

发明内容

这一目标是通过沉积无光泽铜涂层的方法来实现，所述方法按以下顺序包含以下步骤

a.提供衬底，

b.从第一水性电解质将第一铜层沉积到所述衬底上，所述第一水性电解质包含铜离子源、至少一种酸和至少一种聚醚化合物，其中所述第一电解质不含包含二价硫的有机化合物

和

c.从第二水性电解质将第二铜层沉积到所述第一铜层上，所述第二水性电解质包含铜离子源、至少一种酸、选自由烷基磺酸衍生物组成的群组的第一水溶性含硫添加剂和选自由芳香族磺酸衍生物组成的群组的第二水溶性含硫添加剂。

通过本发明方法获得的铜涂层在具有复杂形状的衬底上具有均匀无光泽外观。此外，铜涂层的无光泽外观可在沉积个别铜层期间调节。

具体实施方式

沉积无光泽铜涂层的方法包含从两种个别铜电解质将两个个别铜层沉积到衬底上，所述个别铜电解质在本文中表示沉积第一铜层的第一电解质和将第二铜层沉积到第一铜层上的第二电解质。

第一电解质包含铜离子源、至少一种酸和至少一种聚醚化合物。第一电解质不含包含二价硫(例如，硫化物、二硫化物、硫醇和其衍生物)的有机化合物。

将铜离子以水溶性铜盐或其水溶液形式添加到第一电解质。优选地，铜离子源选自硫酸铜和甲烷磺酸铜。第一电解质中的铜离子的浓度优选在15g/l到75g/l、更优选40g/l到60g/l范围内。

第一电解质中的至少一种酸选自包含硫酸、氟硼酸和甲烷磺酸的群组。第一电解质中的至少一种酸的浓度优选在20g/l到400g/l且更优选40g/l到300g/l范围内。

在使用硫酸作为酸的情形下，其优选是以50wt.-％到96wt.-％的溶液形式添加。更优选地，将硫酸作为50wt.-％硫酸水溶液添加到第一电解质。

第一电解质中的至少一种聚醚化合物选自由聚亚烷基醚和聚甘油化合物组成的群组。

合适的聚亚烷基醚选自由以下组成的群组：聚乙二醇、聚丙二醇、硬脂醇聚二醇醚、壬基酚聚二醇醚、辛醇聚亚烷基二醇醚、辛二醇-双-(聚亚烷基二醇醚)、聚(乙二醇-无规-丙二醇)、聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)和聚(丙二醇)-嵌段-聚(乙二醇)-嵌段-聚(丙二醇)。

合适的聚甘油化合物选自由聚(1，2，3-丙三醇)、聚(2，3-环氧基-1-丙醇)和其衍生物组成的群组，其是由式(1)、(2)和(3)代表：

其中

n是1到80、优选2到30的整数；

R⁶、R⁷和R⁸相同或不同，且选自由氢、烷基、酰基、苯基和苄基组成的群组，其中烷基优选是直链或具支链C₁到C₁₈烷基，且酰基优选是R¹⁰-CO，其中R¹⁰是直链或具支链C₁到C₁₈烷基、苯基或苄基；式(1)中的烷基苯基和苄基可经取代；

其中

n是＞1的整数，m是＞1的整数，前提为n+m≤30；