Электролит для нанесения толстослойных бронзовых покрытий

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Э(51) С 25 D 3/58

- «1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1-5

35-70

0,1-.0,3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3372040/22-02 (22 ) 25.12.81 (46) 23.09.83. Бюл.Р35 (72) А.И. Липин, Г.П. усачева,С.И.Успенский и С.В. Царский (53) 357.7.669 .35 4(088.8) (56-) 1 ° Авторское свидетельство СССР.

Р 75861, кл. С 25 D 3/56, 1948.

2. Авторское свидетельство СССР Ф 503941, кл. С 25 Т) 3/58, 1974. (54 ) (57 ) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ

ТОЛСТОСЛОЙНЫХ БРОНЗОВЫХ ПОКРЫТИЙ, содержащий борфториетоводородные соли меди и свинца, борфтористоводородную кислоту и тиомочевину, отличающийся тем, что,. с целью повышения стабильности электролита, он дополнительно содержит борфтористоводородное олово (П) при следующем соотношении компонентов, г/л:

Медь борфтористоводородная (в пересчете на металл) 25-35

Свинец борфтористоводородный (в пересчете на металл) 15-45

Олово борфтористоводородное (в пересчете на металл)

Кислота борфтористоводородная

Тиомочевина

10431

Изобретение относится к гальвано- . стегии, в частности к электролитическому осаждению бронзовых покрытий.

Известен электролит„ для осаждения бронзовых покрытий, содержащий плавиковую и борную кислоты, окись свинца, окись меди, двухвалентное олово, столярный клей P1) .

Недостатками. данного электролита являются малые. значения допустимык плотностей тока, при которых можно 10 производить электроосаждение покрытий и невозможность получения из него толстослойных покрытий.

Наиболее близким к изобретению является электролит бронзирования, 15 содержащий борфтористоводородные соли меди и свинца, получаемые взаимодействием углекислых солей этих металлов с борфтористоводородной кислотой, борфтористоводородную кислоту, тиомочевину и углекислый аммоний.

Электролит позволяет вести осаждение покрытий в условиях протока при катодной плотности тока 20- 2

22 A/äì и обеспечивает получение толстослойных бронзовых покрытий (2).

Недостатком известного электролита является низкая стабильность.

Хранение раствора с таким составом в течение 4-5 сут без проведения электролиза вызывает необходимые изменения его свойств, обусловленные окислением тиомочевины.

После хранения в течение такого времени, электролит теряет работо- З

35 способность. Потеря работоспособности выражается в том, что на катоде осаждается порошкообразное вещество черного цвета вместо компактного блестящего покрытия, получаемого во 40 вновь составленном электролите. Проработка электролита постоянным током с медным и свинцовыми анодами, добавление любого из компонентов электролита не восстанавливает его работоспо- 45 собности. Восстановление работоспособности может быть достигнуто путем полного удаления продуктов частичного окисления тиомочевины и добавления в регенерированный таким образом электролит тиомочевины в предусмотренном количестве.

Цель изобретения - повышение стабильности электролита.

55 что электролит для нанесения толстослойных бронзовых покрытий, содержащий борфтористоводородные соли меди. и свинца, борфтористоводородную кислоту и тиомочевину, дополнительно содержит борфтористоводородное олово(II)60 при следующем соотношении компоненToB) г/л:

Йедь борфтористоводородная (в пересчете на металл) 25-35

А3

1

Свинец борфтористоводородный (в М .— ресчете на металл) 15-45

Олово борфтористоводородное (в пересчете на металл) . 1-5

Кислота борфтористоводородная 35-70

Тиомочевина 0,1-0,,3

Процесс осаждения проводят при

18-36ОС, катодной плотности тока при нанесении толстослойных покрытий без перемешивания 1-3 A/äì2, в .условиях воздушного перемешивания 2-6 A/äì2.

При нанесении тонкослойных покрытий в условиях воздушного перемешивания 2-12 A/äì2, при использовании протока электролита (0,6-0,7 м/с)

20-25 A/äì2 °

При соблюдении указанных режимов и состава электролита образуются покрытия с суммарным содержанием олова и свинца, равным 8-10Ъ при скорости осаждения сплава йорядка

1 мкм/мин.

Введение в электролит добавки борфтористоводородного олова (И) позволяет значительно повысить стабильность электролита как при длительной .работе, так и при хранении.

Кроме того, обнаруженная особенность действия двухвалентного олова может быть использована для восстановления работоспособности борфтористоводородных электролитов, содержащих соли меди, свинца и тиомочевину после длительного хранения без электролиза, и осуществляется путем проработки электролита с оловянным анодом при анодной плоскости тока 1-2 A/äì .

Обнаруженный эффект повышения стабильности борфтористоводородных электролитов, содержащих тиомочевину, связан с высокой восстановительной способностью двухвалентного олова, препятствующего образованию промежуточных продуктов взаимодействия тиомочевины с компонентами электролита как при длительном хранении, так и в процессе электролиза, и отрицательно влияющих на качество .образующихся осадков.

Значения концентраций компонентов электролита являются оптимальными и обеспечивают получение наиболее качественных. покрытий при сохранении высоких. технологических характеристик электролита.

Нижний предел концентрации меди в электрОлите обусловлен верхней границей допустимых плотностей тока. . Йри содержании меди 25.г/л возможно наращивание слоев бронзы толщиной до 0,6 мм. При концентрации меди более. 35 г/л ухудшается структура электроосажденного сплава. При содержании свинца менее 10 г/л иа краях деталей вырастают крупные

Суммарное содержание свинца и олова,Ъ в покрытиях о сажденйых

Электролит

Внешний вид пок» рытий толщиной до

0,6 мм

Состав электролита,г/л беэ перемешиваиия при ДК, А/Д2 при перемешивании, при ДК д/дм 2

1 Г

° »»

1 2

3 4 5

1. Борфтористоводородная медь2i5Борфтористоводородный .свинец — 15

Компактные, полублес8 9

8,3 5

3 1043187

4 депуриты. При концентрации свинца ", . наблюдалось выпадение вещества тем. более 45 г/л снижается верхняя гра- но-серого цвета ° По прошествии 6 ч ница плотностей тока, при которых .. электролиза на катоде выделялось осаждаются высококачественные покры- металлическое покрытие золотистого тия. ;!цвета. После фильтрации электролита

Предельные концентрации олова в осаждались блестящие покрытия. электролите обусловлены временем co- II р и м е р 2. Из электролита хранения стабильности электролита. . содержащего, г/л. медь борфтористоПри снижении концентрации олова ниже водородную.30, свинец барфтористово1 г/л необходимая стабильность элект- дородный 40, олово ббрфтористоворолита не обеспечивается. Увеличение 10 дородное 5, борфтористоводорсдную концентрации олова более 5 г/л спо- . кислоту 70, тиомочевину 0,2, при возсобствует переходу олова в четырех- . душном перемешивании и плотности тока валентное состояние, отрицательно 4 A/äì осаждались компактные полувлияющее на качество получаемых осад-, блестящие покрытия толщиной цо 0,6 мм ков . 45 с суммарным содержанием олова и свинНижний предел концентрации бор- " ца, равным 6%. фтористоводородной кислоты в электро-. Пример 3. Из электролита, со-. лите установлен, исходя из условйй : держащего, r/л! свинец борфтористостабильности электролита и прочнос- - водбродный 40, медь борфтористоводоти сцепления покрытий с основой. При, 0 родную 30, кислоту борфтористоводосодержании .кислоты менее 35 г/л ухуд- . родную 70, олово борфтористоводородшается сцепляемость покрытий с ос- ..:, . ное 5, тиомочевину 0,2, после 10 сут новой. хранейия при катодной плотности

При увеличении концентрации кисло- . 6 A/äì с воздушным перемешиванием, ты свыше .70 г/л уменьшается содержа-. осаждались покрытия золотистого цвета ние свинца и олова в покрытии., с небольшим блеском.

При содержании тиомочевины менее В табл.1 приведены примеры для

0,1 г/л происходит резкое снижение ...,электролитов различного кодичествен содержания свинца и олова в покрытиях, ного состава. ухудшается структура покрытий. В табл.2 даны сравнительные даннйе

При возрастании содержания тию -. З » для известного и предлагаемого электмочевины более 0;3 r/ë увеличиваются- . ролитов.

В внутренние напряжения, отрицательно.. Электролит в обоих случаях содервлияющие на прочность сцепления :,жал, г/л, Сц 30; Рв 40, HBF4 70; тиомопокрытий с основным металлом. : чевину 0,2. Известный электролит доI

Пример 1. Готовили электро.,35,полнительно включал борфторид аммония лит для осаждения бронзовых покры-, (1,5 г/л),, а известный — 5п+ (5 г/л), тий, содержащий следующие компонен-::. плотность тока 6 A/äì . ты, г/л: медь борфтористоводородная;. Таким образом, предлагаемый элект20, свинец борфтористоводородный 40, - ролит обладает длительной работоспоборфтористоводородная кислота 70. 40;собностью,. стабилен при хранении, Электролит подвергали хранению без легко и просто поддается корректиэлектролиза в течение 2 мес. - ровке по составу, позволяет наносить

После хранения к электролиту до- - толстослойные покрытия со скоростью бавлено 0,1 r/ë тиомочевины. Затем : . до 1 мкм/мин и может быть использован произведена прорабОтка электролита . — 4 для восстановления изношенных бронс использованием оловянных анодов :. зовых деталей и нанесения покрытий в течение 6 ч при анодной и катодной на вновь изготовленные детали с цеплотности тока 1„2 и 6 А/дм соот- : лью повьыения их антифрикционных хаветственно. В начале электролиза .:. рактеристик, "+ Таблица 1

1043187

Продолжение табл. 1 уммарйое содержание сВН нца олова,. Ъ,в покрытиях осаженных

Состав электролита, г/л

Элект ролит при перемешивании,при ДК ез перемешиания при ДК, .1 . 2 Э 4 5

Борфтористоводородное олово — 1

Борфторнстоводородная кислота - 35

Тиомочевина, — 0,1

Борфтористоводoрoднas медь — 35 Борфтористоводородный свинец - 45

Компактные

8,5 10 полублестящие

Ф

82 .87 7

Борфтористоводородное олово - 5

Борфтористоводородная кислота — 70

Тиомочевина — 0,3

Борфтористоводородная медь — 30

Борфтористоводородный свинец - 30

Компактные, 8,2 .9,5 полублестящие

Ф

81 86, 6.

Борфтористоводородное олово 3

Бррфтористоводородная кислота - 52

Тиомочевина — 0,2

Таблица,2

Внешний вид п скрытий

Предлагаемый электролит., Известный электролит

Золотистого цвета с блеском

Золотистого цвета с небольшим блеском

Золотистого цвета с блеском на краях образцов

1 пригары

Золотистого цвета шим блеском с небольЗолотистого цвета с небольшим блеском

Красного цвета без блеска

Поверхность с пригарами увеличивается 20

Золотистого цвета с небольшим блеском

Порошкообразное вещество серого цвета

Золотистого цвета с небольшим блеском

Норошкообраз ное вещество серого цвета

ВНИИПИ Заказ 7281/29 . Тираж 643 . Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 о

Время хранения, сут .М

Свежесоставленный

Внешний вид покрытий.толщиной до

0,6 мм