Способ осаждения покрытий из благородных металлов

Способ осаждения покрытий из благородных металлов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (!() В(.Г.ЫМЩ ". q

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ)Ф (21) 3711384/22-02 (22) 19.03.84 (46) 07.03.86. Бюл. Ф 9 (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени институт инженеров железнодорожного транспорта им. И.И. Калинина (72) В.А. Заблудовский, Н.А. Костин,.

В.И. Каптановский и В.И. Ковалев (53) 621.357.7:669.235(088.8) (56) Нечаева Н.Е., Харькова Л.Б.

О влиянии характера подложки и содержания сульфаминовой кислоты в электролите на свойства родиевых покрытий. Сб. Электродные процессы в водных растворах. Киев, Наукова думка, 1979, с. 216.

Авторское свидетельство СССР

У 606844, кл. С 25 D 3/54, 1975.

Авторское свидетельство СССР

)(- 962339, кл. С 25 D 5/ 18, 1980. (54)(57) СПОСОБ ОСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИЙ

ИЗ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ, преимущест(5D 4 С 25 D 3/54 // С 25 D 5/18 венно родиевых, включающий осаждение импульсным током, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения микротвердости, уменьшения внутренних напряжений, пористости и дендритообразования, осаждение осуществляют биполярным током, чередующимися катодными и анодными пачками импульсов, при этом в нечетных катодных пачках частота следования импульсов 1000-3000 Гц, длительность импульсов 40-80 мкс, длительность пачек 8-15 с и средняя плотность тока 2-4 А/дм, в нечетных и четных анодных пачках частота следования импульсов 40-80 Гц, длительность импульсов 1-2 мс, длительность пачек

1-2 с, средняя плотность тока 1

2 А/дм, в четных катодных пачках частота следования импульсов 40-80 Гц, длительность импульсов 1-3 мс> длительность пачек 5-10 с, средняя плотность тока 1-3 А/дм .

121б256

Изобретение относится к электроосаждению родиевых покрытий и может быть использовано в радио- и электронной промышленности.

Цель изобретения — повышение микротвердости, уменьшение внутренних напряжений, пористости и д ндритообразования.

Положительный эффект достигается тем, что осаждение осуществляют 10 биполярными чередующимися катодными

H анодными пачками импульсов, при этом в нечетных катодных пачках частота следования импульсов 1000

3000 Гц, длительность импульсов 40 — 15

80 мкс, длительность пачек 8-15 с и средняя плотность тока 2-4 А/дм, в нечетных и четных анодных пачках частота следования импульсов 40

80 Гц, длительность импульсов 1 — 20

2 мс, длительность пачек 1-2 с, сред— няя плотность тока 1-2 А/дм, в четных катодных пачках частота следования импульсов 40 — 80 Гц, длительность импульсов 1-3 мс, длительность пачек 25

5-10 с, средняя плотность тока 1

3 А/дм .

За время осаждения нечетной катодной пачкой с частотой следования 30 .импульсов 1000-3000 Гц на подложке происходит создание рельефной поверхности, благоприятно сказывающейся на прочности сцепления родиевого покрытия с основой, толщина этого слоя 35

70-90 нм. За время действия нечетной анодной пачки импульсов происходит активация поверхности родия и торможение процесса образования дендритов, при этом происходит уменьшение макро- 40 напряжения. 3а время осаждения четной катодной пачкой с частотой следования 40-80 Гц, покрытие формируют со сглаженным рельефом поверхности и получают слой толщиной 30 — 40 нм, проч-45 ный, обладающий микротвердостью около 8000 МПа. За время действия четной анодной пачки импульсов также происходит активация поверхности, торможение дендритообразования и вы- 50 равнивание прикатодного диффузионного слоя, уменьшение макронапряжений.

Период процесса осаждения складывается из длительностей двух катодных и двух анодных пачек. Изменение периода приводит к изменению частоты прослоек в общей толщине родиевого покрытия.

Каждая пачка импульсов формирует слой родия определенной толщины и структуры. Создание покрытий, состоящих из тонких, чередующихся, насыщенных дефектами слоев, отличающихся по структуре, текстуре способств"ет созданию высокопрочных покрытий. Осадки родия обладают пониженными внутренними напряжениями за счет того, что осаждение слоев родня нечетной катодной пачкой с частотой следования 1000-3000 Гц происходит при меньших значениях катодного перенапряжения.

Интервал длительности высокочастотной пачки (нечетной катодной)

8-15 с обусловлен тем, что увеличение длительности высокочастотной пачки выше 15 с приводит к увеличению слоя родия, обладающего пониженной микротвердостью и повышенной пористостью. 3а время, меньшее 8 с, не успевает в осажденном слое сформироваться совершенная аксиальная текстура (100> что также приводит к уменьшению прочностных характеристик родиевого покрытия.

Интервал длительности низко.частотной пачки (четной катодной)

5-10 с обусловлен тем, что верхний предел не должен превышать 10 с, так как за это время значительно возрастают внутренние напряжения с осажденном слое родия, что недопустимо из-за растрескивания покрытия и его от лаивания. 3а время, рав ное 5 с,происходит формирование текстуры <210> резко отличающейся от текстуры, сформированной в нечетной катодной пачке. За время, меньшее

5 с, текстура не успевает сформироваться, что приводит как к уменьшению микротвердости, так и к увеличению пористости.

Для получения покрытий с высокой микротвердостью толщина всех чередующихся слоев не должна превышать

10О нм.

Инт ер вал длит ел ь нос ти неч ет ной и четной анодных пачек 1-2 с. Увеличение интервала более 2 с приводит к уменьшению скорости осаждения металла и к сильной пассивации родиевого покрытия. При снижении интервала ниже 1 с не успевает произойти выравнивание двойного прикатодного диффузионного слоя, а также наблюдают дендритообразование.

12162

30

Интервал длительности импульсов в нечетной катодной пачке составляет 40-80 мкс, что определяется как частотой следования импульсов в этой пачке 1000-3000 Гц, так и средней плотностью тока, составляющей

2-4 А/дм .

Интервал длительности импульсов в четной катодной пачке 1-3 мс связан с частотой следования импульсов 10 в этой пачке, равной 40-80 Гц при средней плотности тока 1-3 А/дм, Амплитудная плотность .тока в катодных и анодных пачках составляет

20 А/дм ° 15

Длительность импульсов в анодных пачках такая же как и в четной катодной пачке 1-2 мс, что позволяет вырасти потенциалу до значений, необходимых для торможения процесса образования дендритов.

Интервал частоты в нечетной катодной пачке 1000-3000 Гц определяется как совершенной текстурой .<1 00 ) так и высоким выходом р о- 2S дия по току. С уменьшением частоты меньше 1000 Гц происходит уменьшение выхода металла по току, при увеличении частоты выше 3000 Гц происходит уменьшение прочности и увеличение пористости.

Интервал частоты в четной катодной пачке 40-80 Гц обусловлен тем, что в этом интервале частоты происходит формирование совершенной аксиальной текстуры 210), что приводит к повышению микротвердости и уменьшению пористости родиевых покрытий.

При частотах меньших 40 Гц происхо- 40 дит наводороживание родиевых покрытий и повышение внутренних напряжений.

При увеличении частоты следования поляриэующих импульсов выше 80 Гц протекает формирование менее совер- 4 шенной текстуры (21 0, уменьшение микротвердости.

При частоте следования анодных пачек 40-80 Гц происходит торможение процесса образования дендритов.

Пример. Электроосаждение родиевых покрытий проводят из сульфатно-сульфаминового электролита, следующего состава, г/л: сернокислый

5б 4 ролик (в пересчете на металл) 8

10; сульфаминовая кислота 8-12; сер- ная кислота 90-100; при рН 3-4 н температуре 35-40 С.

Электроосаждение родня осуществляют на основу из пермолоя. Толщина родиевого покрытия 0,5-10 мкм. Длительность электролиза 30 мин.

Данные о режимах электроосаждения и физико-механических свойствах родиевых покрытий сведены в таблицу.

Микротвердость измеряют на приборе ПМТ-З, при нагрузке на индентор (в зависимости от толщины родиевого покрытия) 30-100 r.

Пористость покрытий определяют с помощью нанесения реактивов, которые, проникая через поры, дают окрашенное соединение с металлом подложки. При осаждении родия на медь для определения порнстости используют раствор состава, г/в: К (Рв(СМ)Д 40, Иао $04 ° 10Н О 2

Внутренние напряжения определяют рентгенографическим методом на установке ДРОН-2, 0 в Со-излучении с

Fe-фильтром, со сцинтилляционной регистрацией -квантов. Разделение истинного физического уширения рентгеновской дифракционной линии sa счет внутренних напряжений и блоков мозаики проводят методом аппроксимации, исследуя первый и второй порядки отражения от кристаллографической плоскости (III).

Адгезионную прочность определяют качественно — методом нанесения сетки царапин. При хорошей адгезии покрытие не должно отслаиваться от подложки, Дендритообразование оценивают статистически на десяти образцах, полученных на одном режиме, отношение количества деталей с дендритами к общему количеству деталей умножают на 100Х и получают величину, характеризующую дендритообразование.

Как видно из приведенных данных, 1предлагаемый способ позволяет повысить микротвердость покрытий до

8000 МПа, понизить внутренние напряжения и устранить пористость и дендритообразование.