Электролит для осаждения сплава медь-висмут

 

ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ СПЛАВА МЕДЬ-ВИСМУТ, содержащий соли меди и висмута, отличающийс я тем, что, с целью повышения выхода по току сплава и стабильности электролита, он дополнительно содержит азотнокислый аммоний, полиэтиленгликолевые эфиры высокомолекулярных алкилфенолов (ОП-Ю) и динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б), а в качестве солей меди и висмута - азотнокислую медь и азотнокислый висмут при следующем соотношении компонентов , г/л: Азотнокислый висмут 80,8-95,6 Азотнокислая медь 14,6-40,0 Азотнокислый аммоний .39,5-40,5 ОП-104,5-5,5 Трилон Б62-63

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) С 25 D 3 58

Ф ч

80,8-95,6

14,6-40,0

39, 5-40, 5

4,5-5,5

62-63 Я

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3323071/22-02 (22) 24.07.81 (46) 07. 04. 83. Бюл. Р 13 (72) Н. А. Ермакова, В. В. Поветкин н М.С. Захаров

153) 621.357.7:669.38 767 1088.8).. (56) 1. Brenner, Electrodeposition

of Alloys Academic Press, New .

Jork and London, н Й, 1963, с.560.

2. Там же, с. 579. (54) (57) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ

СПЛАВА МЕДЬ-ВИСМУТ, содержащий соли меди и висмута, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения

ÄÄSUÄÄ1010162 А выхода по току сплава и стабильности электролита, он дополнительно содержит азотнокислый аммоний, полиэтиленгликолевые эфиры высокемолекулярных алкилфенолов (ОП-10) и динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (трилон Б), а в качестве солей меди и висмута — азотнокислую медь и азотнокислый висмут при следующем соотношении компонентов, г/л:

Азотнокислый висмут

Азотнокислая медь

Азотнокислый аммоний

ОП-10

Трилон Б

1010162

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к электролитическому осаждению сплава медь-ви смут.

Известен электролит для получения покрытий из сплава медь-сурьма, содержащий аммонийно-тартратную соль сурьмы и сернокислую медь (11 .

Однако данный электролит на основе тартратных . и сернокислых солей не позволяет получать покрытия из 10 сплава медь-висмут.

Наиболее близким к изобретению является электролит для осаждения сплава медь-висмут, содержащий перхлораты меди и висмута и хлорную 15 ки слоту (2J .

Недостатками известного электролита являются низкая скорость осаждения покрытий (17-19 мкм/ч), малый выход сплава по току (79,7-95,5Ъ), сложность приготовления исходных компонентов и низкая стабильность электролита.

Цель изобретения — повышение выхода по току сплава и стабильности электролита.

Указанная цель достигается тем, что электролит, содержащий соли меди и висмута, дополнительно содержит .азотнокислый аммоний, полиэтиленгликолевые эфиры высокомолекуляр- 30 ных алкилфенолов (ОП-10) и динатриевую соль,этилендиаминтетрауксусной

Кислоты (трилон Б), а в качестве солей меди и висмута — азотнокислую медь и азонокислый висмут при сле- 35 дующем соотношении компонентов, г/л:

Азотнокислый висмут 80,8-95,6

Азотнокислая медь 14,6-40,0

Азотнокислый аммоний 39 5 40 i 4о

ОП-10 4,5-5,5

Трилон Б 62,0-63,()

Для приготовления электролита необходимо растворить в отдельных емкостях трилон Б, соли меди и висмута. Раствор комплексообразователя (трилон Б) вливают при перемешивании в растворы солей, а затем перемешивают их. К полученной смеси добавляют азотнокислый аммоний и ОП-10Ä

Процесс осаждения сплавов осуще- 50 ствляют при катодной плотности тона

0,6-2,0 А/дм ., температуре 18-25 (.", рН 0,65-3,7, при перемешивании с использованием анодов из платины.

При этих режимах электролиза выход .55 по току составляет 99,4-99,8%, скорость осаждения 20-21 мкм/ч, толщина получаемых покрытий 44-52 мкм.

Электролит позволяет получать осадки иэ сплава медь-висмут с содержа-, нием висмута до 34%. — 0,5;

Конкретные примеры, иллюстрирующие использование изобретения, приведены в таблице.

Микротвердость покрытий определяют на приборе ПМТ-3 при нагрузке

100 г, испытания на коррозионную стойкость проводят, исполь.-:уя в каИспользование в качестве комплексообразователя трилона Б предотвращает гидролиз солей, позволяет получать стабильный электролит, сост ав 65 которого по основным компонентам и кислотности может варьироваться в широких пределах.

Выбранный предел концентраций трилона Б в растворе обусловлен необходимостью поддерживать постоянной величину соотношения концентрации комплексообразователя к суммарной концентрации металла; где 1: Ме1 = const = 0,66 г-экв/л.

При соотношении вЂ, меньшем 0,5, возрастает количество свободных ионов металла в растворе, что может привести к гидролизу солей висмута.

Увеличение соотношения.А/Е выше 0,5 приводит к возрастанию свободного трилона Б в растворе и может сопровождаться выпадением осадка в кислой среде в результате вытеснения слабой этилендиаминтетрауксусной кислоты из ее динатриевой соли.

Оптимальная суммарная концентрациь металла в растворе 45,5 г/л. Дальнейшее повышение суммарной концентрации металлов нецелесообразно, поскольку это не приводит к увеличению выхода сплавов по току.

Изменение соотношения количества металлов в растворе при постоянной суммарной концентрации приводит к значительному изменению состава сплава и качества осадков. При соотношении меди к висмуту, большем

0,3, осадки состоят практически только из меди. При соотношении металлов, меньшем 0,1, разряд ионов меди идет на предельном токе и качество осадков ухудшается.. Эти обстоятельства позволяют выбрать оптимальные интервалы концентрации соли меди (14,6 — 40,0 г/л) и висмута (80,095,6 г/л). Добавление нитрата аммония к электролиту повышает электропроводность раствора и улучшает равномерность распределения металла на катодной поверхности.

Поверхностно-активное ионогенное вещество ОП-10, адсорбируясь на катоде, ингибирует процесс восстановления ионов металла, одновременно улучшая смачиваемость осадков, что приводит к повышению равномерности распределения металла на поверхности катода и улучшает каЧество покрытий.

1010162

Проведенные исследования позволяют установить, что электролит в предлагаемых интервалах состава и кислотКомпоненты и характеристики электролита

Трилон Б, г/л

62,0

63,0

62,5

87,6

80,8

95,6

28,8

14,6

40,0

40,0

40,5

39,5

4,5

5 0

ОП-10., г/л

5,5

20

99,4

99,4

99,8

Выход по току, Ъ

34,1 с

5,5

2,3 о

Температура, С

20

60 60

2,0

1,5

0,6

0,75

1,3

3,2 рН раствора

64,7

65,1

65,4

РС электролита, % розовые

Матовые

Полублестящие

Матовые

254

151

193

-4

7,5 10

Скорость коррозии, кг/м ч

11,0 10

-Ь

8,5 ° 10 позволяет повысить скорость электро65 осаждения покрытий и увеличить выход честве агрессивной среды 0,1 н, серную кислоту..

Азотнокислый висмут, г/л

Азотнокислая медь, г/л

Азотнокислый аммоний, г/л

Скорость осаждения, мкм/ч

Содержание висмута, вес.Ъ

Перемешивание электролита, об/мин

Катодная плотность, А/дм

Внешний вид покрытий

Микротвердость, кг/мм

Как видно из приведенных данных, использование данного электролита ности является стабильным и может храниться очень долго. После пропускания 1,0-1,5 А-ч/л необходимо производить корректировку электролита по меди и через 30-47 Р-ч/л по висмуту.

Золотистые Серые

1010162. авитель Ь. Игнатьев

Редактор N. Дылын Техред Т. Маточка Корректор Ю Макаренко

Заказ 2415/15 Тираж 641 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 по току сплава. При этом осаждаются качественные пластичные, прочносцепленные с основой осадки сплава медьвисмут. Покрытия выдерживают изгиб под утлом 90-100О без излома и не отслаиваются от основы после нагрева при 250 С в течение 1 ч и последующего резкого охлаждения.

Электрохимическое легирование висмутом медных покрытий приводит к повышению их коррозионной стойкос- 1О ти и прочностных характеристик. Учитывая то, что висмут — самый нетоксичный из тяжелых металлов, можно испольэовать покрытия сплавом медьвисмут как защитно- декоративные в производстве предметов домашнего обихода, в качестве промежуточных слоев, а также при изготовлении печ ат ных схем.

Экономическая эффективность от использования предлагаемого электролита взамен известного хлорнокислого

1300-1900 P ° /м