Электролит меднения стали

Электролит меднения стали

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к гальваностегии , в частности к нанесению медных покрытий на сталь из кислых электролитов , и может использоваться в радиотехнической, электронной, машиностроительной и приборостроительной отраслях промьшшенности. Цель изобретения - повышение прочности сцепления медного покрытия со стальной основой . Электролит содержит, г/л: азотнокислую медь 180-500; внутреннюю соль трифенилметановых соединений формулы R2 где R,4 галоид (С1 или Вг) или Н 0,05-0,15; соль бромноватой или йодноватой кислоты 0,2-1,0; соль кислородсодержащей кислоты металла, выбираемого из группы, включающей ванадий хром, молибден, вольфрам и марганец 0,01-0,8; моногидрат 1,5-диметш1-2- фенил-4-(метил-натрийметш1енсульфонат-амино)-шфазолон-3 0,02-0,08. Увеличение прочности сцепления медного покрытия со стальной основой достигается введением в электролит органической добавки - моногидрата 1,5- диметил-2-фенил-4-(метил-натрийметиленсульфонат-амино)-пиразолон-3 и соли бромноватой и йодноватой кислот в сочетании с солью кислородсодержащей кислоты металла, выбираемого из группы , включакщей ванадий, хром, молибден , вольфрам и марганец, в высшей степени его окисления. 2 табл. о 8 СЛ С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (50 4 С 25 D 3/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3816865/22-02 (22) 27, 11.84 (46) 15.04.87. Вюл, У. 14 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Л.И. Антропов, И.И. Донченко, Т.И. Иотронюк, 3.В. Соловей и Н.Ю. Михацкий (53) 621.357.7:669.387(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 436885, кл. С 25 D 3/38, 197 1.

Авторское свидетельство СССР

1Ф 1006547, кл. С 25 D 3/38, 1983. (54) ЭЛЕКТРОЛИТ МЕДНЕНИЯ СТАЛИ (57) Изобретение относится к гальваностегии, в частности к нанесениюмедных покрытий на сталь из кислых электролитов, и может использоваться в радиотехнической, электронной, машиностроительной и приборостроительной отраслях промьппленности. Цель изобретения — повышение прочности сцепления медного покрытия со стальной основой . Электролит содержит, г/л: азотнокислую медь 180-500; внутреннюю соль трифенилметановых соединений формулы где К, < — галоид (С1 или Br) или Н

0,05-0,15; соль бромноватой или йодноватой кислоты 0,2-1,0; соль кислородсодержащей кислоты металла, выбираемого из группы, включающей ванадий хром, молибден, вольфрам и марганец

0,01-0,8; моногидрат 1,5-диметил-2фенил-4-(метил-натрийметиленсульфонат-амино)-пиразолон-3 0,02-0,08.

Увеличение прочности сцепления медного покрытия со стальной основой достигается введением в электролит органической добавки — моногидрата 1,5диметил-2-фенил-4-(метил-натрийметиленсульфонат-амино)-пиразолон-3 и соли бромноватой и йодноватой кислот в сочетании с солью кислородсодержащей кислоты металла, выбираемого из группы, включающей ванадий, хром, молибден, вольфрам и марганец, в высшей степени его окисления. 2 табл.

Продолжение табл. 1

0,15

0,50

0,80

0,08

250,00

0,05

0,70

0,10

0,02

ЭлекКомпоненты

Контронит центрация, г/л

Cu(N0 ) 3H 0 б

180,00

Добавка Д, 0,05

KBrO

Иа, И04 2Н2 О

0,20

0,40

500,00

1 Са(ИОз)2 ЗН20

Добавка l1

0,02

0,40 25

NaC1

Про.тоCu(N0 ) ЗН О

Добавка Д, КВгО, Na WO4" 2Н О

500,00 тип

0,15

0 50

0,80

БО

Добавка Д, 0,08 с 8 зоуи

Cu(NO ) 3H О

Добавка Д, 8

250,00

0,10

KIO

1,00 (добавка Д, )

2 Си(ИОз)2 ЗН20

Добавка Д

KBr0

К Cro

0,15

250 00 40

ИН4 70з

0,10

Добавка Д, 9 Cu(NO )2 ЗН20

Добавка Д, 0,05

0,10

250,00

1,00

0„10

0,10

КВ ОзИН41 0з

0,50

0,30

Добавка Д2

0,05

Cu(NOз)2 ЗН 0

Добавка Д, 5О 10

500,00

0,15

К Оз

ИН фЧОз

Добавка Д

0,20

0,80

0,08

Cu(NO ) ЗН О

180, 00

1 1303632

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к нанесению медных покрытий на сталь из кислых электролитов, и может найти применение в радиотехнической, электронной промышленности, машиностроении, приборостроении.

Цель изобретения — повьппение прочности сцепления медного покрытия со стальной основой. 10

Состав исследованных электролитов

5 приведены в табл. 1.

Характеристика электролитов и покрытий приведены в табл. 2.

Таблица 1

Ундецилсульфонат натрия внутренняя соль трифенилметановых соединений формулы

Моногидрат 1,5-диметил2-фенил-4-(метил-натрийметиленсульфонат-амино)пиразолон-3 (добавка Д,) 0,05

Cu(NOз )2 ЗН2 О 180,0О

Добавка Д, 0 05

KlO 0,40

К Сг04 0,50

Добавка Д, 0,02

4 Cu(NO } ЗН О 500,00

Добавка Д

КвгОз

К CrOä

Добавка Д, Си (ИО ) 2 ЗН2 0

Добавка Д

КВ Оз

Na, WO4 2Н,O

Добавка Д, 3 1303632

Продолжение табл.1

Г 3

1 2

0,05

0 05

Добавка Д

KBrO3

Иа, МоОд. 2Н, О

0 50

0,80

0,10

0,10

0,02

0,02

Добавка Д

Си(ИО ) ° ЗН О

12 Cu(NO ), ° ЗН,O

Добавка Д, КВтОэ

150,00

0,10

0,10

Добавка Д, КВ Оз

На, Мо04 2Н, О

0 50

0,50

КМп04

Добавка Д, 0,40 15

0,50

0,05

0,04

Добавка Д

13 Cu(NO ) "ЗН,О

500,00

500,00

0,15

Cu(NO3 ) э ЗНэ О

Добавка Д, 16

0,15 20

Добавка Д, 0,20

KIO

0,50

К Оэ

Na MoO 2Нз О

0,80

КМп04

Добавка Д, 0,80

0,08

0,08

Добавка Д, 180,00

ТаблИца 2

Электролит, Плотность

Микротвердость кг/ю42

Адгезия покрытия кророхотость ассеиватока, А/дм> щая спообность, 10

107

103

67,5

118

0,29

108

100

139

63,0

104

102

0,22

65,0.

64,1

101

149

105

0,21

102

101

144

0,23

66,2

101

103

161.66,8

0,28

163

0,33

101

63,7

169

106

103

128

0 38

65,1

104

140

0,32

103

64,9

104

105

0,41.137

69,2

104

106

143

0,42

70,0

0,40

101

102

150

66,4

96

155

Добавка Д, КВгОз

КМО

Добавка Д

14 Cu(NO ), ЗН, О

Катодный выход по току, X

250,00 10 15

Анодный выход по току, 7.

Продолжение табл.

1303632 ь

Продолжение табл. 2

105

103

0,44

69,0

105

104

150

0,41

65,0

106

102

0,52

Ь,50

70,0

104

102

138

10

106

104

0,68

74,0

102

102

144

0,65

69,0

96

100

153

104

104 l 36

0,40

68,0

104

103

145

69„0

102 .

100

0,35

64,0

103

101

140

0,42

70,0

100

0,34

62,0

102

150

0,34

102

102

122

63,0

10

106

106

148

0,36

153

102

104

10

104

105,- 158

105

0,46

67,0

101

102

163

П р и м е ч а н и е. + Отслаивание есть. — Отслаивания нет.

08 КП.

Во всем диапазоне рабочих плотностей тока осаждаются светло-розовые мелкокристаллические гладкие, матовые одноточнные медные покрытия. При необходимости увепичения анодной плотности тока в электролит можно добавить 2-5 г/л азотной кислоты.

Качество сцепления медного покрытия со стальной основой определяют методом решетчатого надреза, методом многократных перегибов образца на о о

180 и нагревом до 200 С в течение двух часов с последующим охлаждением водой. Качество покрытия и сцепления медного покрытия со стальной основой в месте излома контролируется при помощи микроскопа МБС-9.

Готовят электролит следующим образом.

Требуемое количество азотнокислой соли меди растворяют в воде. Навески 45 солей вводят непосредственно в раствор, куда при необходимости добавляют азотную кислоту. Добавки соли трифенилметанового соединения и производного пиразолона растворяют в отдельныхх порциях электролита, которые вводят затем в общий объем раствора.

Рабочая плотность тока 10-70 А/дм о температура 18-35 С. Подогрев и перемешивание не требуются. Выход меди по 55 току 97-1007, скорость осаждения

2,2-15,5 мкм/мин в зависимости от плотности тока. В качестве металла— подложки используется сталь марки

1303б32

PC — iO0X, К

Кислотность электролитов измеряет-. ся с помощью иономера универсального

ЭВ-74. В растворах, содержащих 500, 150, 180 г/л Cu(N03) ЗН,О, рН сост- 25 ветственно равен 1,85-1,90> 2,5-2,7;

2,9-3,0 ° Значение рН устойчиво и не требует корректировки. Пористость покрытий измеряется методом наложения фильтровальной бумаги, смоченной раствором следующего состава, г/л; калий железосинеродистый 10; натрий хлористый 20.

Л

Площадь поверхности образца 7,5 см"

Поры при толщине покрытия 20 мкм после 20 мин выдержки раствора не обнаруживается.

Иикрошероховатость поверхности измеряется на профилографе — профилометре типа Калибро и определяется 40 ср величиной Р— средним отклонением а от горизонтали, выраженном в мкм.

Значение R рассчитывается как средср а нее арифметическое из 7-10 измерений.

Наименьшую шероховатость имеет осадки, полученные из растворов 5 и 4.

Максимальная толщина осадков составляет 100 мкм.

Компактность покрытия оценивается по его плотности, рассчитанной по.из- 50 меренным величинам привеса меди и толщины покрытия. Для всех растворов плотность медного покрытия составляет

8,9-9,0 г/см что соответствует табличным значениям металлургической меди.

Функциональное назначение солей кислородсодержащих кислот связано с их окислительными свойствами и заклюН0

О 1 3>+<

Рассеивающая способность электролитов (РС) измеряется в ячейке Филда при соотношении межэлектродных расстояний К-2 и рассчитывается по формуле: где M — отношение привесов ближнего . и дальнего катодов. 10

Корректировку по окислителям следует проводить через 120-140 А ч/л, а по производному пиразолона через

240-260 А ч/л. Электролит работает стабильно (с корректировкой) в тече- 15 ние полугода (3000 А ч/л). Анодный выход меди по току (ВТ) измеряют весовым методом с применением медного кулонометра. Величина ВТ колеблется в пределах 100-103Х. 20

8 чается в пассивации стали и предотвращении ее растворения в электролите меднения. Необходимость использования смесей обусловлена тем, что кроме основного действия окислителя оказывают и побочное действие. Хроматы наилучшим образом подавляют контактное растворение стали, но беэ дополнительного введения других добавок усиливают пористость покрытия.

Броматы наиболее положительно влияют на качество покрытий, но не обеспечивают (без введения других добавок) достаточно прочного сцепления покрытия с основой при жестких условиях испытаний.

Производные пиразолона вводят в электролит для усиления пассирующего действия окислителей. Производное пиразолонг является эффективным ингибитором коррозии стали в нитратных растворах. Поэтому в момент погружения стали в электролит меднения добавка производного пиразолона тормозит растворение стали и тем самым облегчает переход ее в пассивное состояние, вызываемый окислителями. При этом добазка не оказывает отрицательного влияния на внешний вид и свойства медных покрытий.

Вс всех испытаниях медных покрытий, полученных из предлагаемого электроита, отслаивания покрытий от стальной основы не набюдалось при использовании всех и=-речисленных методов испытания адгезии покрытия. Осадки меди„ полученные из предлагаемого электролита, характеризуются низкими внут- ренними напряжениями 0,5-1,5 кГ/мм .

Микротвердость покрытия находится в пределах 120-140 кГ/MM .

Предлагаемый электролит может быть использован для скоростного меднения стальных изделий средней сложности,а также для осаждения подслоя при получении двухслойных покрытий.

Формула изобретения

Электролит меднения стали, содержащий азотнокислую медь, внутреннюю соль трифенилметановых соединений общей формулы

1303632 и компонен180,00-500,00

0,05-0,15

0,20-1,00

0,10-0,80

0,02-0,08.

Составитель В. Белоглазов

Техред В. Кадар Корректор А, Ильин

Редактор С. Лисина

Заказ 1280/30 Тираж 613 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 где R - галоид (Cl или Вг) или Н и органическую добавку, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения прочности сцепления медного покрытия со стальной основой, он дополнительно содержит соль бромноватой или йодноватой кислот и соль кислородсодержащей кислоты металла, выбираемого из группы, включающей ванадий, хром, молибден, вольфрам и марганец 10 в высшей степени его окисления, а в качестве органической добавки — моногидрат 1,5-диметил-2-фенил-4-(метилнатрийметиленсульфонат-амино)-пиразолон-3 следующей структурной формулы:,15 г з

НЬС *C C И !

Ц,С вЂ” -СО СН 0$02йа К О 20

1 (-6Н при следующем соотношени тов, г/л:

Азотнокислая медь (трехводная)

Внутреняя соль трифенилметановых соединений

Соль бромноватой или йодноватой кислот

Соль кислородсодержащей кислоты металла, выбираемого из группы, включающей ванадий,, хром, молибден, вольфрам и марганец в высшей степени его окисления

Моногидрат 1,5-диметил-2-фенкл-4(метил-натрий-метиленсульфонат-амино)пиразолон-3