Способ нанесения гальванических покрытий сплавом олово-медь

 

Использование: в гальваностегии. Сущность изобретения: сначала наносят подслой меди при 18-22°С и рН 8,0-8,4 из электролита , содержащего 15-35 г/л пирофосфата меди и пирофосфат калия, 1-фенилпиразолидон-З, сернистокислый натрий и гексаметилентетраамин, концентрации которых равны концентрациям тех же компонентов в электролите осаждения сплава. Нанесение сплава проводят в ванне с оловянными анодами при рН 8,2-8,4 и 18-22°С из электролита следующего состава , г/л: хлорид олова (II) 35-40, хлорид меди (I) 40-45; пирофосфат калия 435-455; 1-фенилпиразолидон 3 0,08-0,1; сернистокислый натрий 2-3; гексаметилентетраамин 1,5-2,0, 1 табл.

„„ЯЛ2„„1756385 А1

COt03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (и)5 С 25 0 3/58, 5/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Изобретение относится к гальваносте- в ванну рассчитанных количеств компоненгии, в частности к электролитическому осаж- тов происходит скачкгоонбразйое изменение дению покрытий сплавом олово-медь. их содер>кания в электролите, что неизбежИзвестен способ нанесения покрытия но приводит к изменениФ состава осаждаесплавом медь-олово из электролита, содер-, мого сплава и функциойальных свойств жащего хлорид олова, хлорид меди и пирб-" получаемого покгрытйя; фосфат калия.. —:: . . Цель изобретения — повышение ста-

Наиболее близким потехническойсущ- бильности процесса, С ности к изобретению является способ нане- Пример. Электролит меднения rom- (A сения покрытия сплавом медь-олово йз . вят на осйове сульфата меди(И) с удалением СО электролита, содержащего хлорид олова, сульфат-ионов декантацией. Для этого к (Л хлорид меди, пирофосфат калия, 1-фенил-. теплому раствору сульфата меди (30 — 400С) пирввопидон-3, гидрохинон и тиомоневину. постепенно дсбввпвют при непрерывном ), Одним из недостатков способов являет- перемешивании тойлый раствор пирофосся то, что потери компонентов, растворен-:: фата калия в количвс ве;.необходимом для ных в электроли.ге, выносимом из ванны осаждения простого,пвйрофосфата меди. обрабатываемыми деталями, а также расход Приготовленный осадок CU2P287 отстаивамеди, не восполняемой растворением ано- - ют, несколько раз-прОмывают горячей водов, компенсируют путем периодического дой, растворяют в оставшемся количестве введения в электролит концентрированных- пирофосфата и доводят водой до рабочего растворов этих компонентов, При введении . обьема. Электролит фильтруют и устанавли1 (21) 4693034/26 (22) 15,05.89 (46) 23,08,92. Бюл. N 31 (71) Научно-производственное обьединение

"Салют" (72) А. И. Портной и М, Ю, Прямкова (56) Авторское свидетельство СССР

N- 193879, кл. С 25 0 3/58, 1967.

Авторское свйдетельство СССР

N 1157142; кл. С 25 D 3/58, 1985. (54) СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ СПЛАВОМ ОЛОВОМЕДЬ (57) Использование; в гальваностегии. Сущность изобретения: с ачала наносят подслой меди при 18-22 С и рН 8,0-8,4 из электролита, содержащего 15 — 35 г/л пирофосфата меди и пирофосфат калия, 1-фенилпиразолидон-3, сернистокислый натрий и гексаметилентетраамин, концентрации которых равны концентрациям тех же компонентов в электролите осаждения сплава. Нанесение сплава проводят в ванне с оловянными анодами при рН 8,2 — 8,4 и

18-22 С из электролита следующего состава, г/л: хлорид олова (Il) 35 — 40, хлорид меди (II) 40 — 45; пирофосфат калия 435 — 455; 1-фенилпиразолйдон 3 0,08 — 0,1; сернистокис лый натрий 2 — 3; гексаметилентетраамин

1,5-2,0, 1 табл.

1756385 вают необходимое значение рН добавлением ортофосфорнай кислоты. В последнюю очередь в электролит вводят добавки 1-фенилпиразолидона-3, сернистокислого натрия и гексаметилентетраамина в тех же количествах, что и в электролит олово-медь.

Рабочую температуру электролита поддерживают 18 — 22 С. Катодная плотность тока

0,5 — 0,7 А/дм .

Электроосаждение сплава олово-медь проводят в электролите начального состава, г/л: хлорид олова (II) 40; хлорид меди (II) 45; пирофосфат калия (общий) 455 (в том числе свободный 165); 1-фенилпиразолидон-3 0,1; сернистокислый натрий 2,5; гексаметилентетраамин 2,0, в ванне объемом 20 л в течение 110 ч(22 дня в среднем до 5ч вдень), В течение каждого часа через ванну проходят

3 завески деталей площадью 4 дм." каждая, Рабочая температура электролита 18 — 22 С, рН 8,2-824, катодная плотность тока

0,5 A/äì . Осаждение проводят с использованием растворимых оловянных анодов.

При этом некоторое превышение поступления в электролит ионов олова (II), растворяющегося на аноде, по сравнению с расходом на катоде, компенсирует потери олова (I)) на унос и окисление кислородом воздуха до олова (И) во время работы, хранения, фильтрации и корректирования, что обеспечивает поддержание практически постоянной концентрации олова (II) в электролите. Накопление в электролите при длительной эксплуатации пирофосфатного комплекса олова (И) не сказывается существенно на работе ванны.

В ванне меднения на обрабатываемые детали осаждают подслой меди и затем переносят их без промежуточной промывки непосредственно в ванну электроосаждения сплава олово-медь, Объем электролита меднения, вносимого деталями в ванну электроосаждения сплава олово-медь, зависит от площади поверхности и сложности конфигурации деталей (наличие резьбы, глухих отверстий, полостей и других труднопромываемых участков), При этом каждая конкретная обрабатываемая деталь вносит в ванну ровно такой же объем электролита, какой затем выносит из нее. Благодаря этому, а также тому, что электролит меднения содержит свободный пирофасфат калия и добавки 1-фенилпиразолидона-3,сернистокислого натрия и гексаметилентетраамина в тех же соотношениях, что и пирофосфатный электролит осаждения сплава оловом едь, и оя валяется возможность компенсировать потери этих компонентов на унос и поддерживать их концентрацию во время эксплуатации ванны осаждения сплава практически неизменной, Содержание меди в электролите меднения выше, чем в электролите олово-медь. Это позволяет компенсировать не только унос меди с деталями, но и частично восполнять расход меди, осаждающейся на катоде, и за счет этого сократить число корректировок по меди, проводимых обычным методом на основании результатов химического анализа.

В таблице приведены результаты длительной эксплуатации электролита нанесения покрытия сплавом олово-медь llo известному и предлагаемому способам .

По предлагаемому способу обрабатываемые детали поступают в ванну нанесения покрытия сплавом олово-медь непосредственно из ванны меднения без промежуточной промывки. По известному способу— после промывки в дистиллированной воде. . Удельный вынос электролита меднения и электролита осаждения сплава оловомедь обрабатываемыми деталями составляет 3 мл/дм2.

Увеличение содержания меди и пирофосфата калия (общего) в электролите мед25 нения сверх укаэанных в примере 4 затруднено вследствие ограниченной рас.творимости. Содержание меди в примере 2 соответствует содержанию меди в электролите для нанесения покрытия олово — медь.

30 Содержание меди менее указанного в примере 2 перестает компенсировать ее унос с деталями, Содержание в электролите меднения пирофосфата калия обусловлено содержа35 нием меди, причем в примерах 2 — 7 концентрация свободного пирофосфата (не связанного в комплекс с медью) составляет также как и в электролите для осаждения сплава олово-медь 165 г/л, 40 Содержание добавок 1-фенилпиразолидона-3, сернистокислого натрия и гексаметилентетраамина в примерах 2- и 7 соответствует оптимальной их концентрации в электролите олово-медь.

45 При содержании добавок в электролите меднения ниже, чем в электролите оловомедь, перестают компенсировать потери этих добавок на унос, и при длительной эксплуатации Mx êîíöåíòðàöèÿ снижается.

50 При содержании добавок в электролите меднения выше, чем в электролите олово— медь, при эксплуатации их концентрация соответственно увеличивается.

Периодическое корректирование со55 держания всех компонентов по известному способу(пример 1), а также меди и пирофосфата калия по предлагаемому способу проводят при снижении концентрации каждого

1756385

Медь(в пересчете нэ

CuCIz 2Н О) . 8,1 7,2 7,65

1-Фенилпиразолидон-3 0,018 0,014 0,016

Сернистокислый натрий 0,45 0,36 0,54 3

Гексаметилентетраамин 0,36 0,27 0,31

Расход меди на осаждение покрытия олово — медь (в пересчете íà CuClz 2Н О) составляет 16,57, Поступающий с деталями электролйт 3 предварительного меднения (примеры 2 — 7) полностью компенсирует потери на унос 1фенилпиразолидона-З, сернистокислого натрия и гексаметилентетраамина, Поступление меди составляет (в пере- 4 счете на CuClz 2Íz0): в примере 2 — 7,25 г; в примерах 3, 5-7 — 12 08 г; в примере 4—

16.92 г.

В результате содержание меди (в йересчете на CuClz 2HzO) уменьшилось в эпект- 4 ролите: 1 — на 1,23 г/л; 2 — на 0,87 г/л; 3 — на

0,63 г/n; 4 — на 0,39 г/л; 5 — на 0,58 г/л, 6— на 0,61 г/л.

Число корректировок, которое необходимо провести для сохранения постоянного 5 состава электролита по примерам 1-7, приведено в таблице. из компонентов на 10-",ь от начальной, например для примеров 2-4 и 7: хлоридэ меди (И) — до 40,5 г/л, т.е. после расходования 90 г CuClz 2HzO; пирофосфата калия (свободного) — до

148,5 г/л, т.е, после расходования 330 r

l< 4Pz C7l

1-фенилпиразолидона-3 — до 0,09 г/л, т,е. после расходования 0,2 г CgHroONz; сернистокислого натрия — до 2,25 г/л, т. е. после расходования 5,0 г NzSOa; гексаметилентетрааминэ — до 1,8 г/л, т.е. после расходования 4,0 г (СНг)вй4.

Периодическое корректирование содержания меди проводят путем введенйя в электролит сухой соли углекислой меди.

Корректирование содержания пирофосфата калия, 1-фенилпиразолидона-3, сернистокислого натрия и гексаметилентетраэмийа путем введения концентрированных растворов, За первый день работы (5 ч, 60 дм ) потери компонентов с электролйтом, вносимым обрабатываемыми деталями, составляют для примеров, r: 1-4 и 7 5 6

Как видно из приведенных данных, использование предлагаемого способа обеспечивает повышение стабильности процесса; повышение постоянства состава

5 электролита нанесения сплава олово — медь во время его эксплуатации за счет непрерывного подпитывания электролитом меднения, вносимым на поверхности обрабатываемых деталей; увеличение срока

10 службы электролита . сокращение числа корректировок и анэлиэов электролита по меди в 1,5 — 3 раза, по пирофосфату калия в 5 раз и исключение корректировок и анализов электролита по добавкам 1-фенилпиразоли15 дона-З, сернистокислого натрия и гексаметилентетраамина; сокращение времени техпроцесса и расхода воды, снижение потерь меди со сточными водами и затрат на их очистку, а также йредотвращение загряз20 нения окружающей среды за счет исключения операции промывки деталей после нанесения подслоя меди.

Формула изобретения

Способ нанесения гальванических по25 крытий сплавом олово-медь, включающий осаждение сплава на постоянном токе при

18 — 22 С из электролита, содержащего хлорид олова, хлорид меди, пирофосфат калия и 1-фенилпиразолидон-З, о т л и ч а ю щ и й0 с я тем, что, с целью повышения"Стабильности процесса, непосредственно перед нанесением сплава на обрабатываемые детали наносят подслой меди при температуре 1822 С и рН 8,0-8,4 из электролита, содержа- .

5 щего 15 — 35 г/л пирофосфата меди в пересчете на металл, а также свободный пирофосфат калия, 1-фениппиразолидон — 3, сернистокислый натрий и гексаметилентетраамин, причем содержание этих ингреди0 ентов в электролите меднения соответствует содержанию этйх же ингредиентов в электролите осаждения сплава, нанесение которого проводят в ванне с оловянными анодами при рН 8,2 — 84 из эпект5 ролита, дополнительно содержащего сернистокислый натрий и гексаметилентетраамин при следующем соотношейии ком.понентов, г/л; хлорид onoaa (il) 35 — 40; хлорид меди (Ilj 40-45; пирофосфат калия

0 435-455; 1-фенилпиразолидон-3 0,08-0,1; сернистокислый натрий 2 — 3; гексаметилентетраамин 1,5 — 2,0.

1756385

»»

«»»» ° «» «««««««««««««««««««««« ««

««»«

Компоненты электролитов„ г/л, и параметры процесса

Известный способ

Предлагаемый способ нг ь««т»

2 3 4 5 7

««

«»«Ф

Пнрофосфат меди в пересчете на металл

Электролит меднения

25 35 25 - 25

425 530, 425 425

165 165 165 165

0 1 О 1 О 08 О 09 "2,5 2,5 2,0 3,0 :

2,0 2,0 1,5 !в75

20 22 20 20

8,2 8,4 8,2 &,2 осаждения сплава е общий в том числе свободный

1-фенилпиразолйдон-3 Сернистокислый натрий

Гексаметилентетраамин

Температура, С

o - рН.

Хлорнд олова (II)

Хлорид меди (Ii) 40

40 40

45 45

40 35 " 37,5

45 .40 42,5

Пирофосфат калия: общий

455 . 455

165 " 165

0,1 . 0,1

2,5 2к5

2,0 2,0

18

8,2 8,3 в том числе свободный

1-феннлпиразолидон-3

Сернистокислый натрии Гексамнетилентетрьаамин

Температурак С рИ

Число необходЧимых для поддержа» ния постоянного состава электро- лита олово-медь в течение 1 10 ч работы периодических корректиро-:,-: вок содержания:

4, 3

1 я 2 3 !

-20 +3 . +25 +5 .. +4

3 3,5 3,5 3,5 3,5

66 77 77 77 77

-87

2,5

+3

3,5

I

В

» «м»«»««« «» «»ь «»»» ««» «»

Не было необходимости и ° °

Составитель Н. Скопинцева

Техред М.Моргентал Корректор М, Керецман

Редактор Н, Рогулич

Заказ 3064 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уигород, ул.гагарина, 101 меди

" пнрофосфата "àëèÿ

t-фенилпиразолидона-3 . сернистокислого натрия

"гексаметилентетраамина

Изменение содержания свободного йироофосфата калия в электролите олово-медь через 110 4 работы без корректирования

Срок службы электролита, мес

А ч)л

4SS

0,1

2 5

2,0

8,3

5

320 !

0,1

2 5

2,0 IS

8,0

Электролит

455 ". 435

165 165

О,i 0,08

2,5 2,0

20 15

22 20

8,4 8,2

0,09;

3,0 ..

1,75

8,2

165 .

О,!

2,0

8,2

О,!

2,5

2,0

8,2.