Электролит для получения осмиевых покрытий

 

ае (гм

СОЮЗ GOBETCHMX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК зов С 2 в

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) . 3317851/22-0? (22) 13.07 ° 81 (46) 30.04.83. Бюл. N 16 (72) Н.В. Турченко, А.И. Некоз, .А.В. Бойко и А.П. Полковенков (71) Харьковский государственный педагогический институт им. Г.С. Сковдроды (53) 621.357.7:669.233 (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 334276, кл. С 25 Э 3/50, 1970

2. Патент США и 3622474, кл. 04-47, опублик. 1971. (54)(57) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОСНИЕВЫХ ПОКРЫТИЙ, содержащий ионы осмия, комалексообразователь и гидроксид натрия, отличающийся тем, что, с целью увеличения толщины покрытий и упрощения процесса, в качестве комплексообразователя электролит содержит сульфат натрия при следующем соотношении компонентов, г/л:

Ионы осмия (в пересчете на металл ) 0,19-19

Сульфат натрия 50 -300

Гидроксид натрия 0,00004-40

0, 19-19

I 10149

Изобретение относится к гальвано стегии, в частности, к электрохимическому осаждению осмия.

Известен электролит для электрохимического осаждения осмия, содержащий комплексные соединения осмия, соляную кислоту, хлористый аммоний и аммиак (1)

Недостатком указанного электролита является малая толщина осмиевых 10 покрытий и низкий катодный выход по току (до 14).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электролит, f5 содержащий ионы осмия при использовании в качестве комплексообразователя натриевой соли сульфаминовой кислоты и гидроксид щелочного метал.ла (2) .

Существенным недостатком данного электролита является его низкая ста- бильность, обусловленная снижением устойчивости осмий-сульфаматного комплекса при незначительном отклонении i:èñëîòíoñòè раствора от аптИмального значения, что значительно усложняет процесс электрохимического осаждения осмия.

Кроме того, из указанного электролита не удается получить качественные осмиевые покрытия толщиной более 3 мкм

Цель изобретения - увеличение толщины покрытий и упрощение процесса.

Указанная цель достигается тем, 35 что электролит для получения осмиевых покрытий, содержащий ионы осмия, комплексообразователь и гидроксид щелочного металла, в качестве комплексообразователя содержит сульфат натрия при следующем соотношении компонентов, г/л:

Ионы осмия (в пересчете на металл)

Сульфат натрия 50 300

Гидроксид натрия 0,00004"40

Процесс осаждения проводят в ячейки без диафрагмы при 50-90 С и плотности тока 0,1-10 А/дм -. При указанных режимах осаждения скорость наращивания покрытий составляет .0,08-0,4 мкм/мин.

Катодный выход по току составляет

2,5-423.

Электролит готовят путем анодного растворения металлической осмиевой

96 1 пластины в растворах сульфата натрия с концентрацией соли от 50 до 300 г/л при рН 8 - 14, регулируемом добавлением определенного количества гидроксида натрия, и температуре 50-90 С в электролизере без разделения анодного и катодного пространства. Растворение протекает со 1004-ным выхо дом по току в интервале плотностей тока 0,02 - 2 А/дм .

Растворение ведут до накопления необходимого количества металла в растворе.

Электроосаждение осмия из полученного раствора можно осуществлять как с растворимым анодом (металлический осмий), так и нерастворимыми (платина, родий, графит) .

Электроосаждение осмия в ванне с растворимым анодом исключает необходимость корректировки раствора в процессе электролиза °

При соответствующих соотношениях катодной и анодной поверхностей, выбираемых с учетом анодного и катодного выходов по току, можно длительное время поддерживать неизменной концентрацию осмия в растворе.

Кроме того, для поддержания постоянной концентрации осмия можно применять определенное сочетание площадей растворимого и нерастворимого анодов.

Концентрации компонентов, используемые для приготовления электролита являются оптимальными и обеспечивают получение качественных осадков осмия в широком интервале рН раствора.

Гидроксид натрия добавляют в электролит с целью поддержания необходи-. мой кислотности раствора, которая в области граничных значений содержания этого компонента в растворе составляет рН 8 - 14.

Предельные значения концентрации осмия в электролите обусловлены областью получения качественных покрытий и высоким выходом осмия по току. Кро" ме того, .при высоких концентрациях осмия неоправдано возрастает стоимость ванн и увеличиваются затраты, связанные с уносом электролита деталями.

Предельные концентрации сульфата натрия в растворе объясняются необходимостью поддерживать постоянным со"отношение между сульфат-ионами и

9,5

150,0

19,0

0,19

50,0 на металл) Сульфат натрия, г/л

300,0

4,0

0,00004

40,0

Гидроксид натрия до рН, ед.

12,0

8,0

14,0 г

Плотность тока,Ф/дм

Температура, С

Толщина покрытий, мкм

70

70

70

240

160 .

126

Время осаждения, мин

Выход по току,3

Переходное сопротивление, ИОм (при нагрузке 100 г, величи. не тока 25 мА ,(ГОСТ 16875"71

Пористость, flop/ñì

Адгезия . (ГОСТ 16F5-71) 35

20

48 беспористое

42

Беспористое

52

Беспористое

Отслаивания не наблюдается

Отслаивания не наблюдаеется

Отслаивания не наблюдается

Светло-серое с голубоватым оттенком, мелкокристаллическое

Светло-серое с голубоватым оттенком, мелкокристаллическое

С ветло- серое, полублестящее,,, мелкокристалли ческое

Внешний вид

3 -1014996 ионами осмия в пределах от 60:1 до при 65-75 С. При более низких темпе300: 1. ратурах скорость. осаждения снижается,.

Нижний предел содержания сернокис- а при более высоких происходит интен" лого натрия обусловлен тем, что недо-. сивное испарение ванны. статок сульфат-ионов сказывается на Электролит стабилен в работе и не непостоянстве образующегося.осмий-. требует частой корректировки. После сульфатного комплекса при накоплении . пропускания через электролит количе-. в электролите осмия свыше 0,5 г/л, ства из расчета 42 :" продолжают несвязавшиеся в комплекс ионы осмия осаждаться качественные осадки осмия (вследствие дефицита сульфат-ионов, 10 необходимой толщины, характеризующиеявляющихся лигандами), перешедшие в ся хорошим сцеплением с подложкой и раствор при анодном растворении метал- отсутствием трещин. Содержание осмия ла, окисляют я до токсичной летучей в электролите в продолжение его зксчетырехокиси осмия, что приводит к плуатации остается практически tlocTQ обеднению электролита осмием и отри- 1 янным. цательно сказываетсяна условияхтруда. Электролит позволяет осу1цествлять

Верхний предел концентрации натрия,непосредственное осаждение осмия на обусловлен возможной кристаллизацией различные проводящие материалы, в том соли на катоде и в растворе при пони- : числе на медь и медные сплавы, пер.жении температуры электролита. в маллой, никель, вольфрам, молибден, Скорость осаждения осмиевых покры- титан, золото, серебро, платину, ротий и .выход по току осмия повышается дий, палладий, индий, графит. с увеличением температуры. Предпочти- . Примеры, иллюстрирующиеиспользовательно процесс осаждения осмия ведут ° ние изобретения представлены в табл.1.

Т а б л и а 1

5 1014996

Для сравнения были получены покры тия иэ известного электролита. в

Сравнительные данные приведены табл. 2, T à б л и ц а 2

Показатели

Электролит

Адгеэия (по ГОСТ

16875-71 !

Толщина Внешний покрыти вид помкм крытия

Переходное сопротивле." ние (ГОСТ 16875-71), М0М

Известный 3

Отслаивание беспористое: в местах пере-, сечения надрезов не наблюдалось

Плотное, 30-.40 блестящее,5

Тусклое, рыхлое

Более 1000

Наблюдалось 2-4 отслаивание

27-34 беспористое .

Предлагаемый 3

42-50

То же

Темно-се- )100-250 рого цвета с губча-той поверхностью

Как видно из таблиц, предлагаемый электролит обеспечивает возможность получения качественных осмиевых покрытий толщиной до 5 мкм с высоким выходом по току, позволяет значительно упростить процесс эа счет его анодного растворения и увеличить срок службы электролита без его замены или корректировки.

Изобретение может быть использовано в радиоэлектронной и химической отраслях промышленности для получения стойких гальванических осмиевых покрытий.

ВНИИПИ Заказ 3150/26 Тираж 643 Подписное

Фили;и ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Плотное„ мелкокристалличес-. кое сероголубого цвета

Плотное мелкокристаллического серого цвета

Отслаивание в местах пересечения надрезов не наблюдалось

Наблюдалось отслаивание в местах пересечения надрезов

Пористость ,(по ГОСТ

16875-71)/, пор/см