Электролит для осаждения покрытий из тугоплавких металлов и способ его приготовления

 

(19)SU(11)1123321(13)A1(51)  МПК ⁶    _C25D3/54(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 10.01.2013 - прекратил действиеПошлина:

(54) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к электролитическому осаждению вольфрама и молибдена из водных растворов. Известен электролит для осаждения покрытия из тугоплавкого металла, в частности вольфрама, содержащий триоксид вольфрама, едкий натрий и плавиковую кислоту. Из указанного электролита осаждают тонкие покрытия вольфрама (не более 5 мкм) с низким выходом по току. Наиболее близким к изобретению является электролит для осаждения покрытий из тугоплавких металлов, преимущественно вольфрама или молибдена, содержащий нормальный вольфрамат или молибдат натрия, соединения аммония, фтора и воду. Способ приготовления известного электролита включает смешение водных растворов нормальных вольфрамата или молибдата натрия, соединений аммония и гидрофторида. Недостатком указанного электролита и способа его приготовления является то, что покрытия осаждают с низкой скоростью (1,5 мкм/ч для вольфрама и 4 мкм/ч для молибдена при плотности тока 300 А/дм²), и высокое напряжение на ванне 22-23 В. Цель изобретения повышение скорости осаждения покрытий и снижение напряжения на ванне. Поставленная цель достигается тем, что в отличие от известного электролита для осаждения покрытий из тугоплавких металлов, преимущественно вольфрама или молибдена, содержащего нормальные вольфрамат или молибдат натрия, соединения аммония, фтора и воду, электролит, согласно изобретению, в качестве соединений аммония и гидрофторида содержит гидрофторид аммония при следующем соотношении компонентов: Нормальный вольфрамат или нормальный молибдат натрия
(в пересчете на туго-
плавкий металл), г 1,5-20
Гидрофторид аммония, г 70-250
Вода, л До 1
В отличие от известного способа приготовления электролита, включающего смешение водных растворов нормальных вольфрамата или молибдата натрия, соединений аммония и гидрофторида, способ по изобретению отличается тем, что водный раствор нормальных вольфрамата или молибдата натрия предварительно нагревают в интервале температур 90^оС температура кипения раствора, и к нему добавляют водный раствор гидрофторида аммония. Электроосаждение ведут при 20-50^оС и плотности катодного тока 100-500 А/дм². Способ приготовления электролита, включающий нагрев водных растворов солей молибдена или вольфрама до температуры 90^оС температура кипения раствора и последующее добавление к нему водного раствора гидрофторида аммония, позволяет сформировать в электролите активные формы оксофторвольфраматных и оксофтормолибдатных комплексов, способных восстанавливаться атомарным водородом с более высокой скоростью. Предельные значения концентраций компонентов выбраны из следующих соображений. Повышение концентрации тугоплавкого металла в электролите более 20 г/л ведет к получению неметаллических покрытий из промежуточных форм тугоплавких металлов. Понижение концентрации менее 1,5 г/л уменьшает скорость осаждения покрытия. При увеличении концентрации гидрофторида аммония более 250 г/л из электролита выпадает осадок. Снижение концентрации гидрофторида аммония менее 70 г/л приводит к осаждению слишком тонких пленок. Плотности тока более 500 А/дм² не рекомендуются ввиду сильного разогрева электролита и снижения вследствие этого скорости роста осадка. При плотности тока менее 100 A/дм² cкорость осаждения покрытия становится слишком малой. П р и м е р. Электролиты готовили согласно описанию, при этом растворы нормальных вольфрамата и молибдата нагревали до кипения. Электроосаждение вольфрамовых и молибденовых покрытий проводили при 30^оС, плотности катодного тока 300 А/дм² в течение 1 ч. Покрытия наносили на медный катод площадью 1 см². Конкретные составы электролитов, свойства электролитов и покрытий приведены в табл. 1 и 2. О качестве получаемых покрытий судили по величине стационарного потенциала, измеренного непосредственно в рабочем электролите. Стационарные потенциалы осадков молибдена, полученных по изобретению и известному способу, одинаковы и составляют: 0,220 В (отн. н.в.э.), для вольфрама потенциал равен 0,150 В в случае изобретения способа и 0,145 В, если получать из известного электролита. Это свидетельствует о том, что на электроде получаются практически одинаковые материалы. Для подтверждения этого были проведены исследования свойств вольфрамовых покрытий. С целью контроля степени восстановления ионов тугоплавкого металла определялась концентрация водорода и кислорода методом вторичной ионно-ионной эмиссии. Ионный водородный ток, соответствующий концентрации водорода, составил 2х10^-11 А и 13х10^-12 А для материалов, полученных по способу предлагаемому и известному соответственно. Изучали также эмиссионные свойства вольфрамовых покрытий, а именно, определена контактная разность потенциалов (КРП). При этом в обоих случаях был получен также одинаковый результат. Эти данные свидетельствуют об идентичности материалов, полученных по предлагаемому и известному способам. Определение отражательной способности покрытий определяли с помощью кремниевого фотодиода для видимого солнечного света. Как видно из таблиц, электролит, согласно изобретению, позволяет повысить скорость осаждения вольфрама и молибдена, снизить напряжение на ванне и таким образом снизить расход электроэнергии. Электролит может быть применен в производстве электронной аппаратуры в тех областях техники, где используются покрытия тугоплавких металлов.

Формула изобретения

1. Электролит для осаждения покрытий из тугоплавких металлов, преимущественно вольфрама или молибдена, содержащий нормальные вольфрамат или молибдат натрия, соединения аммония, фтора и воду, отличающийся тем, что, с целью повышения скорости осаждения покрытий и снижения напряжения на ванне, в качестве соединений аммония и фтора он содержит гидрофторид аммония при следующем соотношении компонентов:
Нормальный вольфрамат или нормальный молибдат натрия (в пересчете на тугоплавкий металл), г 1,5 20
Гидрофторид аммония, г 70 250
Вода, л До 1
2. Способ приготовления электролита для осаждения покрытий из тугоплавких металлов, включающий смешение водных растворов нормальных вольфрамата или молибдата натрия, соединений аммония и фтора, отличающийся тем, что водный раствор нормальных вольфрамата или молибдата натрия предварительно нагревают в интервале температур 90^oС температура кипения раствора и к нему добавляют водный раствор гидрофторида аммония.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---