Электролит для электрохимического осаждения покрытий никель- индий

 

Изобретение относится к гальванотехнике, в частности к электролитическому осаждению никелевых покрытий, легированных индием до 1%, и может быть использовано в качестве функциональных в радиоэлектронной промышленности для обеспечения сварки ультразвуком, а также в качестве коррозионно-стойких, защитно-декоративных покрытий в ряде отраслей приборостроения и машиностроения. Электролит для электрохимического осаждения покрытий никель-индий содержит, г/л: сульфат никеля 7-ми водный 120-180; хлорид индия 6-9; малоновую кислоту 40-6; сульфат натрия 10-ти водный 15-25; борфторид аммония 5-12; лаурилсульфат натрия 0,03-0,06. 2 табл.

Изобретение относится к гальванотехнике, в частности к электрохимическому осаждению никелевых покрытий, легированных индием, и может быть использовано в качестве функционального в радиоэлектронной промышленности, а также в качестве коррозионно-стойкого, защитно-декоративного покрытия в ряде отраслей приборостроения и машиностроения.

Известен для электроосаждения покрытий Ni-In сульфаматный электролит состава, г/л: индий (на металл) 0,8 1,0; никель (на металл) 100 110; сульфаминовая кислота 50 55 при 18-25^oC; i_к 5 8 A/дм² [1] Однако он имеет ряд существенных недостатков: катодный выход по току не превышает 20% быстрое старение и связанная с этим необходимость частой регенерации.

Наиболее близким по составу электролита к заявляемому изобретению является сульфатный электролит, содержащий в качестве комплексообразователя лимонную кислоту, при температуре электролита 20-40^oC, pH 9 и i_к= 0,25 4,01 А/дм² [2] Основными недостатками данного электролита являются сложность состава, использование в качестве комплексообразователя и буферной добавки лимонной кислоты дефицитного, пищевого, содержащегося в большом количестве до 250 г/л компонента, а также недостаточная стабильность электролита (выпадение осадка гидроксидов индия и никеля по истечению 12 месяцев). Кроме этого, данный электролит не позволяет получать осадки Ni-In с малым содержанием индия до 1% Изобретение решает задачу создания более простого, стабильного по составу электролита с pH 2,5 3,5, не содержащего пищевых, дефицитных и особотоксичных компонентов, обеспечивающего получение покрытий Ni-In с малым содержанием индия до 1% обладающих функциональными свойствами. Поставленная задача осуществляется электролитом следующего состава, г/л: Сульфат никеля, 7-водный 120 180 Хлорид индия 6 9 Малоновая кислота 40 65 Сульфат натрия, 10-водный 15 25 Борфторид аммония 5 12 Лаурилсульфат натрия 0,03 0,06 Режимы электроосаждения: i_к 1 3 A/дм²; t 18 - 25^oC.

Аноды никелевые марки Ni-00 или НПА-1.

Из предлагаемого электролита можно получить качественные, блестящие, мелкокристаллические никелевые покрытия, легированные индием до 1% хорошо сцепленные с основным металлом (медь, сталь, латунь) и выходом по току 55 - 80% Пример конкретного выполнения. Предлагаемый электролит готовят следующим образом. Навески сульфатов никеля, натрия и хлорида индия растворяют в небольших порциях дистиллированной воды в отдельных емкостях. 1/3 малоновой кислоты растворяют при температуре 40 50^oC в растворе хлорида индия, а 2/3 в растворе сульфата никеля, полученные растворы фильтруют в емкость, содержащую сульфат натрия. После этого электролит находится при комнатной температуре до 2 ч. Затем электролит прорабатывают током при i_к 0,3 - 0,5 A/дм² в течение 1 ч. Добавки борфторида аммония и лаурилсульфата натрия вводят после проработки электролита током. pH электролита корректируют концентрированной серной кислотой или 6 н. NaOH.

Использование малоновой кислоты в предлагаемом электролите обеспечивает следующие его характеристики: повышение буферных свойств раствора, торможение процесса образования твердой фазы гидрооксидов никеля и индия, образование устойчивых малонатных комплексов никеля (II) и индия (III). Кроме того, установлено, что малоновая кислота в кислых растворах pH до 3,5 ед. проявляет выравнивающее действие подобно блескообразователям класса II и способствует получению выровненных блестящих осадков Ni-In. Борфторид аммония необходим для повышения выхода по току Ni-In за счет повышения перенапряжения водорода и улучшения буферных свойств электролита.

Пределы и соотношение концентраций малоновой кислоты и сульфата никеля (1: 1), хлорида индия и кислоты (1:14) соответствует области максимального буферирования раствора, торможения процесса образования твердой фазы гидроксидов никеля и индия, устойчивого существования комплексов никеля (II) и индия (III) с малоновой кислотой и обеспечивают получение выровненных, блестящих, мелкокристаллических осадков Ni-In с содержанием индия до 1% Повышение концентрации малоновой кислоты неэффективно, так как не влияет на комплексообразование никеля (II) с малоновой кислотой и снижает выход по току покрытия. Уменьшение концентрации борфторида аммония не оказывает желаемого эффекта, а с ее повышением возможно ухудшение качества получаемых осадков. При уменьшении концентрации сульфата натрия электропроводность электролита ухудшается, а повышение концентрации нецелесообразно, так как не приводит к ее увеличению. Несоблюдение какого-либо из этих условий приводит к появлению в электролите осадка гидроксида индия и изменению состава покрытия Ni-In.

Сравнительные данные по составу электролита, его стабильности и условиям электролиза для известного и предлагаемого представлены в табл. 1, а по свойствам получаемых осадков в табл. 2. Как видно из приведенных данных, предлагаемый электролит характеризуется меньшей сложностью по составу, более высокой стабильностью, содержит менее дефицитные, непищевые компоненты и позволяет получить блестящие, мелкокристаллические, выровненные покрытия Ni-In с содержанием индия до 1% обладающие высокой коррозийной стойкостью, отсутствием пор, способностью к сварке и пайке, что определяет их применение в качестве функциональных в радиоэлектронной промышленности и в ряде отраслей приборостроения и машиностроения в качестве коррозионно-стойких, защитно-декоративных.

Источники информации
3. Розенфельд М.А. Жигалова К.А. Ускоренные методы коррозийных испытаний металлов. М. Металлургия, 1986, 347 с.

Формула изобретения

Электролит для электрохимического осаждения покрытий никель-индий, содержащий сульфат никеля, соль индия, сульфат-ионы и карбоновую кислоту, отличающийся тем, что он дополнительно содержит борфторид аммония и лаурилсульфат натрия, в качестве соли индия хлорид индия, в качестве сульфат-ионов сульфат натрия, а в качестве карбоновой кислоты малоновую кислоту при рН 2,5 3,5 при следующем соотношении компонентов, г/л:
Сульфат никеля 7-водный 120 180
Хлорид индия 6 9
Малоновая кислота 40 65
Сульфат натрия 10-водный 15 25
Борфторид аммония 5 12
Лаурилсульфат натрия 0,03 0,06т

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2