Электролит для осаждения покрытий сплавом никель-бор

 

Разработан электролит для осаждения покрытий сплавом никель-бор с целью использования в качестве контактного материала для слаботочной техники радио- и электронной аппаратуры. Для получения композиционных покрытий, обладающих набором эксплуатационных характеристик, близким к покрытиям из драгметаллов, предлагается электролитическая ванна никелирования, в состав которой входят, г/л: хлорид никеля 80-300; хлорид аммония 10-30; борная кислота 25-35; сахарин 0,3-1,3 и соль анионного полиэдрического бората общей формулы M_zC_mB_nH_x, где М - калий, натрий, аммоний; m = 0,2; z = 1, 2; n = 3, 6, 9, 10, 12; x = 6, 8, 10, 12, 0,025-0,65. 2 табл.

Изобретение относится к гальванотехнике, в частности к осаждению покрытий сплавов никеля с бором с целью замены покрытий из драгоценных металлов в изделиях радио- и электронной техники.

Известны электролиты для осаждения покрытий из сплава никеля с бором, содержащие, г/л: Никель сернокислый - 80-120 Никель азотнокислый - 15-25 Аммоний хлористый - 30-40 Натрий бисульфит - 3-8 Натрий циртрат - 60-80 Триэтаноламин, мл/л - 35-40 Трилон Б - 35-45 Натрий боргидрид - 0,3-0,5 Меркаптофталиевая кислота - 0,01-0,5
(Авт.св. СССР N 261084, кл. C 25 D 3/56, 1970).

Сульфат никеля - 30-88,5
Калий-натрий виннокислый - 56-169
Аминоуксусная кислота - 25-75
5-нитробензимедазол - 0,01-0,05
Натрия гидроокись - 10-35
Боргидрид калия или натрия - 0,01-0,02
(Авт.св. N 1784664, кл. C 25 D 3/56, 1992).

Основным недостатком электролитов, в которых в качестве источника бора используется боргидрид натрия или калия, является невысокая гидролизная стойкость боргидридов. Поэтому растворы, содержащие это соединение, не стабильны и работают непродолжительное время, а функциональные свойства получаемых покрытий недостаточно высокие с точки зрения требований электронной техники.

Наиболее близким к предлагаемому является сульфаматный электролит для осаждения сплавов никеля с бором (авт.св. СССР N 527488, кл. C 25 D 3/56, 1976), содержащий хлорид никеля, сульфамат никеля, борную кислоту и алкилпроизводное борана общей формулы (C₂B₉H₁₂NH_nR_m, где R - алкил, n = 0, 1, 2, 3, m = 4, 3, 2, 1, при следующем соотношении компонентов, г/л:
Хлорид никеля - 10-20
Сульфамат никеля - 50-200
Борная кислота - 25-30
Алкилпроизводное борана - 0,5-4
Режимы электролиза: pH 2,0-4,6; температура 20-80^oC, плотность тока 1-8 А/дм².

Однако этот электролит и покрытия, получаемые из него, обладая определенными достоинствами, обладают рядом существенных недостатков, препятствующих использованию их в разнообразных областях техники, в частности, в изделиях радио- и электронной техники.

К числу этих недостатков относятся: наличие органических радикалов в борсодержащей добавке, например (CH₃)₃NH⁺ и т.д., которые в процессе электролиза накапливаются в электролите и ухудшают функциональные свойства осаждаемых сплавов; высокие внутренние напряжения осаждаемых сплавов никеля с бором, приводящие к появлению микротрещин по покрытию.

Целью изобретения является получение покрытий сплавами никеля с бором, обладающих более низкими, чем известные технические решения, функциональными характеристиками: переходным и удельным электрическим сопротивлением.

Поставленная цель достигается тем, что в состав электролита, содержащий хлорид никеля, борную кислоту, дополнительно вводят хлорид аммония, сахарин и соль анионного полиэдрического бората общей формулы M₂C_mB_nH_x, где M - натрий, калий, аммоний; z = 1,2; m = 0,2; n = 3, 6, 9, 10, 12; x = 6, 8, 10, 12, при следующем соотношении компонентов, г/л:
Хлорид никеля - 80-300
Борная кислота - 25-35
Хлорид аммония - 10-30
Сахарин - 0,3-1,3
Соль анионного полиэдрического бората - 0,025-0,65
Режимы электролиза: pH 2,0-4,5; температура 18-25^oC, катодная плотность тока 0,3-2,5 А/дм².

Электролит готовят следующим образом. Расчетное количество борной кислоты растворяют в горячей воде (70-80^oC). Затем последовательным растворением в теплой воде вводят остальные компоненты. Корректирование электролита по величине pH осуществляют соляной кислотой, либо 35%-ным раствором аммиака, а по концентрации борсодержащего компонента в зависимости от количества пропущенного электричества.

Для получения сравнительных свойств по свойствам покрытий из предлагаемого технического решения и известного были приготовлены 4 электролита. Составы электролитов приведены в табл. 1, а данные по свойствам покрытий - в табл. 2.

Как видно из приведенных данных, электролит по изобретению обеспечивает получение покрытий из сплавов никеля с бором с более высокими физико-механическими характеристиками, чем известное техническое решение. Удельное электрическое сопротивление (УЭС) покрытий заявленного технического решения близко к значениям УЭС для электроосажденных серебряных и золотых покрытий. Известно, что удельное электрическое сопротивление электроосажденного серебра составляет 1,8-3 мкОм·см, а электроосажденного золота 2,6-4,2 мкОм·см. Малая величина контактного электрического сопротивления (менее 15 мОм), близкая как таковому контактному сопротивлению для золотых покрытий - 5 мОм, делают заявляемое техническое решение перспективным для радио- и электронной промышленности (Гальванотехника в приборостроении./Под ред. Гринберга А.М, - М. : Машиностроение, 1977, с. 192; Ажогин Ф.Ф. и др. Гальванотехника: Справ. изд. - М.: Металлургия, 1987, с. 287, с. 389).

Таким образом, указанные электрические характеристики покрытий сплавом никель-бор по изобретению позволяют использовать электролит для покрытий изделий радио- и электронной техники вместо покрытий из драгоценных металлов - золота, серебра, палладия и т.д.

Формула изобретения

Электролит для осаждения покрытий сплавом никель-бор, содержащий хлорид никеля, борную кислоту и борсодержащую добавку, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хлорид аммония, сахарин, а в качестве борсодержащей добавки - соль анионного полиэдрического бората общей формулы
M_zC_mB_nH_x,
где M - натрий, калий или аммоний; z = 1,2; m = 0,2, n = 3,6,9,10,12; x = 6,8,10,12 при следующем соотношении компонентов, г/л:
Хлорид никеля - 80 - 300
Борная кислота - 25 - 35
Хлорид аммония - 10 - 30
Сахарин - 0,3 - 1,3
Соль анионного полиэдрического бората - 0,025 - 0,65к

РИСУНКИ

Рисунок 1