Электролит золочения

 

Использование: осаждение золота гальваническим путем.. Сущность изобретения электролит содержит, г/л: калия дициано- (1)-аурат 5,0-10,0, калий фосфорнокислый однозамещенный 30,0-40,0; гексаметилентетрамин 1,0-3,0; кислота полиакриловая 1,2-4,8. 1 табл,

СОКОВ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5I)s С 25 D 3/48

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4944982/26 (22) 13.06.91 (46) 15.01.93. Бюп. N. 2 (71) Научно-исследовательский институт технологии и организации производства (72) И. Ю. Ивашкина, К, M. Элькинд, Г. П.

Шульпин, С, М, Сысоев, Ю. Д. Шачнев и Л.

Г. Клочкова (56) Покрытия металлические и неметаллические неорганические, ГОСТ9305 — 84 карта

39.

Малышев В, M., Румянцев Д. В. Золото.

М.; Металлургия, 1973 r.. с. 262.

Патент ФРГ N . 1215467, vn. С 25 D 3/48, 1966.

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий гальваническим путем и предназначено для осаждения золота на иэделия радиоэлектронной техники.

Золотые покрытия широко применяются в радиоэлектронных отраслях промышленности как функциональные, Они обладают комплексом свойств: способность к пайке, коррозионная стойкость, термоустойчивость. На все эти свойства значительное влияние оказывает пористость, менее пористые по:.рытия обладают лучшими характеристиками, Снижение пористости осадка является актуальной задачей при осаждении золота, Известен электролит для нанесения золотых покрытий (1) следующего состава, г/л:

Калия дициано-(1)-аурат (в пересчете на металл) 4 — 10

Калий цианистый (свободный) 10-20

Из данного электролита можно наносить золотые покрытия при катодной плот. Ж«„1788096 А1 (54) ЭЛЕКТРОЛИТ ЗОЛОЧЕНИЯ (57) Использование: осаждение золота гальваническим путем. Сущность изобретения электролит содержит, г/л: калия дициано(1)-аурат 5,0 — 10,0, калий фосфорнокислый однозамещенный 30,0-40,0; гексаметилентетрамин 1,0 — 3,0; кислота полиакриловая

1,2-4,8, 1 табл, ности тока 0,1-0,3 А/дм, Однако такие рас2 творы имеют рН 11 — 12, что делает их непригодными для осаждения покрытий на изделия, содержащие стекло и керамику, т, к, эти материалы нестойки в щелочах, Как показали патентные исследования, основным видом электролитов, применяемых в отечественной практике, являются кислые растворы. Кислые электролиты не содержат агрессивных веществ, разрушающих клей пластмассы, и не влияют на диэлектрические свойства последней, В литературе описан кислый состав на основе лимонной кислоты,(2). следующего состава, Г/л:

Калия дициано-(1)-аурат (в пересчете на металл) 8

Кислота лимонная 40

Лимоннокислый натрий 40

Сульфат гидразина 3-6.

Данный электролит эксплуатируется при катодной плотности тока 0,5-1,0 А/дм2, выход по току колеблется 30-40;4. Однако, при длительной эксплуатации цитратных ванн, в них, вследствие корректировки рН, 1788096

40 накапливаются лимонная кислота и продукты ее окисления, что снижает катодный выход по току, ухудшает работоспособность ванны и качество осаждаемых покрытий.

Известен состав кислого электролита 5 не содержащий лимонную кислоту, взятый нами за прототип(3), Состав электролита, r/ë:

Калий дициано-(1)-аурат (в пересчете на металл), 8, 10

Калий фосфорнокислый однозамещенный .ФосФорная кислота до рН 3,5

Сульфат гидрозина 5, 15

Из данного электролита можно получать качественные осадки при плотностях тока 1 А/дм . Однако, как показали проведенные исследования, золотые покрытия, полученные из такого электролита, облада- 20 ют значительной пористостью, что существенно снижает функциональные свойства покрытий, Кроме этого данный электролит позволяет наносить золотые покрытия с выходом по току не более 40 — 45%, что являет- 25 ся существенным недостатком в условиях массового производства, Цель предлагаемого изобретения — снижейие пористости золотого покрытия и повышение катодного выхода по току. 30

Существо изобретения заключается в том, что в электролит для нанесения золотых покрытий, содер>кащий дициано-(1)аурат калия и калий фосфорнокислый однозамещенный введены гексаметилен- 35 тетрамин и полиакриловая кислота при следующем соотношении компонентов, г/л:

Дициано-(1)-аурат калия (в пересчете на металл) 5,0-10,0

Калий фосфорнокислый однозамещен ный 30,0-40,0

Гексаметилентетрамин 1,0-3,0 45

Полиакриловая кислота 1,2-4 8, Из данного электролита можно наносить золотые покрытия при катодной плотности тока 1 — 3 А/дм (оптимально 2). 50

Температура раствора 20-30 С, Катодный выход по току в области рабочих плотностей тока составляет 75-80%, Используемый в растворе гексаметилентетрамин с общей

Формулой C6H12Na выпускается химической 55 промышленностью согласно ТУ 6 — 09-09353 — 74, Полиакриловая кислота имеет общую формулу (-СН-СН-) и выпускается !

С00 1 промышленностью в соответствии с ТУ МХП в виде 37% солевого раствора.

Приготовление электролита проводя г обычным путем, используя компоненты марок "ХЧ" и "ЧДА".

Особенностью предлагаемого состава является наличие в нем гексаметилентетрамина и полиакриловой кислоты, Причем, как показали проведенные нами исследования, в отсутствии полиакриловой кислоты введение гексаметилентетрамина не оказывает заметного влияния на пористость покрытия и катодный выход по току. Следовательно, на данные свойства существенно влияет продукт взаимодействия гексаметилентетромина и полиакриловой кислоты, ко орый внедряясь в двойной электрический слой, способствует равномерному распределению ионов золота в нем и сни>кению пористости покрытия. Кроме этого, адсорбция полиакриловой кислоты, гексаметилентетрамина и продуктов их взаимодействия на поверхности электрода приводит к увеличению перенапря>ксния выделения водорода и, как следствие этого, к повышению катодного выхода по току для выделения золота.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый состав электролита отличается от известного введением новых компонентов, а, именно; гексаметилентетрамина и полиакриловой кислоты. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна", Известно применение полиакриловой кислоты в растворе химического золочения для повышения адгезии покрытий к медной основе.-(Заявка М 4432890/2702, пол. реш. от 27.11,89 г.).

Применение аминов в электролитах золочения также известно, но с целью получения покрытий с высокой твердостью и блеском. Совместное использование полиакриловай кислоты и гексаметилентетрамина в гальванотехнике для уменьшения пористости покрытий и повышения катодного выхода по току.

Результаты исследований приведены в табл, 1.

Осаждение проводилось при помощи источника питания постоянного тока 55-46 в ванне объемом 0,5 л. Определение рН электролита производили ионометром универсальным ЭВ-74. Обрабатываемый материал — никель (Фольга). Электролит готовился следующим образом. расчетное количество калия фосфорнокислого однозамещенного растворяли в дистиллированной воде, затем добавляли расчетное количество гексаметилентетрамина и. полиакрило1788096

1,0 — 3,0

1,2 — 4,8

Коипоненты электролита и характеристика покрытия

Предлагаемый эл

Прототип ектролит

1 ) 2 J 3

4 5 6 7!

<алия дициано-(1)-аурат (иет,), г/л

8,0

8,о 8,с

5,0 10,0

8,о

3,0 12,0

35,0 . 35,о 30,0!

<алий фосфорнокислый однозамещенный, г/л

30,о 40,о

35,0

20,0 50,0

0,3 4,0

Гексаметилентетраиин, г/л

2,0 1,0 3,0

2,0

Полиакриловая кислота, г/л

0,3 6,0

4,8

3,0

1,?

3 ° 0. Сульфат гидразина, г/л

Фосфорная кислота, г/л выход по току, 4

Пористость, 4 !!икротвердость,1!Па

Внешний вид

5 0

79-80 75-76 75-76 52-53 60-61 до рН=.

= 3,5

45-46

54-55 52-53

1"2 1 -2 1-2

800 820 800

3-4 3-4

83с 85о

2-3 1-2

780 850

3-4

800+900

Нерав- Неравномк ном,маната- :товое равномерное,полублед. светло-зеленого цвета

Неравномерное, иатовое, бурые бурые пятна и следы питтинга равномерное матовое,желтого цвета вое теиножелто- желтоГо цве Го ЦБета та

Составитель И.Ивашкина

Техред М.Моргентал Корректор Н.Милюкова

Редактор С.Козлова

Заказ 53 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. Ужгород, ул.Гагарина, 101 вой кислоты, рН раствора корректировали фосфорной кислотой до рабочих значений.

После чего в полученный раствор вводили дициэноаурат калия и объем доводился до литра. Процесс осаждения покрытий вели при комнатной температуре 18 — 25 С, катодной плотности тока 2 А/дм . Аноды плати2 новые. Толщина покрытия 3 + 0,2 мкм, Результаты исследований приведены в табл, 1.

Пористость покрытий определялась по методике, описанной в работе Г, Райчевски, Т, Милушева и др. "Количественный электрохимический метод определения пористости гальванических покрытий", При кон центра циях гексаметилентетрамина менее 1 г/л и полиакриловой кислоты менее 1,2 г/л, их влияние на пористость покрытия и катодный выход по току практически не сказывается. При содержании гексаметилентетрамина и полиакриловой кислоты соответственно выше 3 и 4,8 г/л уже ыабл!одается снижение выхода по току для выделения золота. Кроме этого, при содержании данных компонентов в составе электролита более 3 и 4,4 г/л не исключается возможность их включения B осадок, чтп может привести к изменению функциональ5 Hblx свойств покрь1тий, Формула изобретения

Электролит золочения, включающий дициано-(1)-аурат калия, фосфорнокислый однозамещенный калий и аминосодержащее

10 соединение, отличающийся тем, что, с целью снижения пористости покрытия и повышения катодного выхода по току, он дополнительно содержит полиакриловую кислоту, а в качестве аминосодержащего со15 единения — гексаметилентетрамин при следующем соотношении компонентов, г/л:

Дициано(1)-аурат калия 5,0-10,0

Фосфорнокислый однозамещенный

20 калий 30,0 — 40,0

Гексаметилентетрамин

Полиакриловая кислота