Электролит для осаждения сплава цинк-кобальт

 

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к нанесению покрытий сплавами цинка из кислых электролитов, и может быть использовано в радиоэлектронной, автомобильной, электротехнической и других отраслях промышленности. Электролит для осаждения покрытий сплавом цинк-кобальт содержит (г/л): сульфат цинка 140-160, сульфат кобальта 15-30, сульфат аммония 5-15, борная кислота 10-30, неионогеное ПАВ 5-6, органическая добавка 0,5-2,0, причем органическая добавка представляет собой продукт взаимодействия п-аминобензойной кислоты с коричным альдегидом при их молярном соотношении 1:1. Осаждение ведут в диапазоне плотностей тока 0,5-4 А/дм². Катодный выход по току 85-90%. Электролит позволяет получать однородные по химическому составу цинк-кобальтовые покрытия, содержащие 0,3-1,0% кобальта, на шероховатой адгезионной поверхности. 2 табл.

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к нанесению покрытий сплавами цинк-кобальт, и может быть использовано в радиоэлектронной, электротехнической промышленности, машино- и приборостроении.

Современная технология получения медной фольги, применяемая в производстве фольгированных диэлектриков, включает в себя стадию нанесения на нее защитного барьерного слоя. Покрытия, используемые в качестве барьерного слоя, должны отвечать определенным требованиям, основными из которых являются высокая адгезия к диэлектрику, гальваностойкость, коррозионная стойкость. Для защиты шероховатого слоя медной фольги могут применяться гальванические сплавы цинка, в частности цинк-кобальт с содержанием кобальтадо 1% Поскольку функциональные свойства гальванического сплава зависят от его химического состава, то покрытия, наносимые на адгезионный слой в качестве барьерных, должны быть однородными, т.е. иметь постоянный химический состав по микрорельефу поверхности.

Известные в настоящее время электролиты для нанесения цинк-кобальтого сплава, как правило, содержат в своем составе различные органические добавки, позволяющие улучшить технологические характеристики процесса (кроющую способность, стабильность, pасшиpение диапазона рабочих плотностей тока, выход по току и др.) и эксплуатационные свойства получаемых цинк-кобальтовых покрытий (коррозионные характеристики, микротвердость).

Известен электролит для нанесения цинк-кобальтового покрытия [1] содержащий хлориды цинка и кобальта, борную кислоту, электропроводящую добавку, а также для увеличения пластичности и устранения микрорастрескивания и уменьшения внутренних напряжений блескообразующие добавки: сульфонированные альдегиды и кетоны и органические кислоты. В другой разработке [2] для улучшения коррозионных свойств получаемых покрытий, содержащих 0,1 1,0 кобальта, в электролит вводятся салицилат, никотинат или бензоат натрия: бензилиденацетон, N-аллилтиомочевину; этоксилированный ацитиленовый спирт. Недостатком приведенных электролитов является неоднородность (по химическому составу) осаждаемых цинк-кобальтовых покрытий по микрорельефу поверхности, а следовательно, и изменение эксплуатационных свойств покрытия по поверхности.

Наиболее близок к заявляемому по составу электролит [3] содержащий (г/л): сульфат и/или хлорид цинка (в пересчете на металл) 10-50; сульфат и/или хлорид кобальта (в пересчете на металл) 5-15; хлористый аммоний 20-115; борная кислота 15-35; сульфат натрия 20-30; бензилиденацетон 0,1-0,5; никотиновая кислота или ее натриевая соль 2-8; сульфосалициловая или салициловая кислота и/или их натриевая или аммонийная соли 0,5-6,0; этоксилированный нонилфенилполигликолевый эфир 2-8; этоксилированный бутиндиол 0,3-0,8. Осаждаемые из этого электролита цинк-кобальтовые покрытия также характеризуются непостоянством химического состава на различных участках микрорельефа покрываемой поверхности.

Задачей данного изобретения является разработка электролита, позволяющего получать цинк-кобальтовые покрытия, имеющие постоянный химический состав на различных участках поверхности микропрофиля.

Указанная задача решена тем, что осаждение покрытий сплавом цинк-кобальт ведут из электролита, содержащего (г/л): Сульфат цинка 140-160 Сульфат кобальта 15-30 Сульфат аммония 5-15 Борная кислота 10-30 Неионогенное ПАВ 5-6 Продукт взаимодействия n-аминобензойной кислоты с коричным альдегидом при их соотношении 1:1 0,5-2,0 В качестве солей цинка и кобальта используют их сульфаты. Для повышения электропроводности раствора вводится сульфат аммония. Неионогенными ПАВ могут быть: моноалкиловые эфиры полиэтиленгликоля на основе первичных жирных спиртов, например синтанол ДС-10, препарат ОС-20 и др. Буферирующей добавкой служит борная кислота. Органическая добавка продукт взаимодействия n-аминобензойной кислоты с коричным альдегидом при их соотношении 1:1 служит для получения однородных по химическому составу покрытий на шероховатой поверхности. Только указанное соотношение компонентов добавки позволяет получать оптимальные результаты с точки зрения свойств покрытий.

Пример конкретного выполнения изобретения.

Органическую добавку получают следующим образом: 0,1 М n-аминобензойной кислоты растворяют в 100 мл воды и добавляют 5 мл 10% раствора гидроокиси натрия. В полученный раствор добавляют 0,1 М коричного альдегида и перемешивают при нагревании до 35-45^oC в течение 3 часов.

Электролит приготавливают путем последовательного растворения компонентов в воде.

Покрытия осаждались на образцы из медной фольги с адгезионным слоем.

Процесс осаждения рекомендуется проводить при pH 4,5-5, температуре 18-35^oС и катодных плотностях тока 0,5-4,0 А/дм².

Гальваностойкость оценивали сравнением усилия отрыва полоски фольги от диэлектрика до и после воздействия гальванического раствора (ГОСТ 26246-84). Испытания на адгезию проводили на электрохимическом адгезиометре АЗМ-2.

В процессе обработки образцов фольгированного диэлектрика в травильных и гальванических растворах происходит разрушение адгезионного слоя между фольгой и диэлектриком по краям дорожек. Зону проникновения раствора между фольгой и диэлектриком определяют по изменению цвета адгезионной поверхности фольги. Ширина этой зоны называется "подтрав" фольги. Для травящихся диэлектриков допускается подтрав не более 5 мкм.

Примеры реализации заявляемого электролита и его характеристики приведены в таблицах 1 и 2.

Как видно из таблицы, введение в электролит органической добавки - продукта взаимодействия n-аминобензойной кислоты с коричным (транс-3-фенилпропеновым) альдегидом при их молярном соотношении 1:1 позволяет получать однородные по химическому составу покрытия на шероховатой поверхности. Снижение адгезии покрытия после гальванообработки не превышает 10% подтрав отсутствует, что соответствует требованиям ГОСТ 26246-84. Высокая адгезия и гальваностойкость получаемых покрытий позволяют использовать их в качестве барьерного слоя на медной адгезионной фольге.

Формула изобретения

Электролит для осаждения сплава цинк-кобальт, содержащий сульфат цинка, сульфат кобальта, соль аммония, борную кислоту, неионогенное поверхностно-активное вещество и органическую добавку, отличающийся тем, что он в качестве соли аммония содержит сульфат аммония, а в качестве органической добавки продукт взаимодействия n-аминобензойной кислоты с коричным (транс-3-фенилпропеновым)альдегидом при их молярном соотношении 1 1, при следующем содержании компонентов, г/л: Сульфат цинка 140 160
Сульфат кобальта 15 30
Сульфат аммония 5 15
Борная кислота 10 30
Неионогенное поверхностно-активное вещество 5 5
Продукт взаимодействия п-аминобензойной кислоты с коричным альдегидом при их соотношении 1 1 0,5 2,0а

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2