Щавелевокислый электролит для осаждения сплава медь-олово


 


Владельцы патента RU 2487967:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "Пензенский государственный университет") (RU)

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения защитно-декоративных покрытий. Электролит для нанесения сплава медь-олово содержит компоненты при следующем соотношении, г/л: сульфат меди пяти-водный 20-25, сульфат олова 3-10, аммоний щавелевокислый 45-55, ацетат натрия 10-20, желатин 0,1-0,5, ванилин 0,1-0,5, метиленовый синий 5·10-5-1·10-3 моль/л, вода до 1 л. Техническим результатом изобретения является повышение блеска, улучшение его экологических свойств и увеличение стабильности электролита. 2 табл.

 

Изобретение относится к гальваническому осаждению покрытий сплавом медь-олово с содержанием олова 5-35% и может быть применено для осаждения защитно-декоративных, коррозионно-стойких покрытий, а также в качестве подслоя.

Известны цианидные, сульфатные, станнатно-цианидные, пирофосфатные, щавелевокислые электролиты для осаждения сплава медь-олово [1-4].

Недостатками известных способов являются: высокая экологическая опасность, высокая концентрация компонентов, работа при повышенной температуре, низкая стабильность.

Наиболее близким по характеристикам осаждаемого покрытия является щавелевокислый электролит, имеющий следующий состав электролита, г/л: сульфат меди 20-25, сульфат олова 3-10, аммоний щавелевокислый 45-55, борная кислота 15-25, желатин 0,1-0,2, триэтаноламин 0,3-0,5, вода до 1 л [3].

Однако щавелевокислый электролит отличается низким качеством покрытия, повышенным содержанием веществ трудно разлагаемых в сточных водах (борная кислота) и необходимостью частой корректировки в результате частичного окисления олова.

Техническим результатом предлагаемого электролита является осаждение защитно-декоративных, износостойких с низким значением переходного электросопротивления зеркально блестящих покрытий сплавом медь-олово. Исчезает необходимость частой корректировки электролита, повышается экологическая безопасность электролита.

Это достигается тем, что щавелевокислый электролит для осаждения сплава медь-олово, содержащий сульфат меди пятиводный, сульфат олова, желатин и воду согласно предложенному изобретению, дополнительно содержит метиленовый синий, ванилин, ацетат натрия при следующем соотношении компонентов, г/л: сульфат меди пятиводный 20-25; сульфат олова 3-10; аммоний щавелевокислый 45-55; ацетат натрия 10-20; желатин 0,1-0,5, ванилин 0,1-0,5; метиленовый синий 5·10-5-1·10-3 моль/л; вода до 1 л.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявляемый электролит отличается от известного введением новых компонентов, а именно ацетата натрия, ванилина, метиленового синего.

В таблице 1 приведена зависимость изменения концентрации Sn(IV) от концентрации метиленового синего.

Таблица 1
Зависимость изменения концентрации Sn(IV) от концентрации метиленового синего
Концентрация добавки, моль/л Q, А·ч/л 0 1 5 10 14
0 (добавка не вводилась) CSn(IV), моль/л 0,02 0,02 0,06 0,09 0,1
5·10-5 CSn(IV) моль/л 0 0,012 0,035 0,038 0,038
2,5·10-4 CSn(IV) моль/л 0 0,005 0,0076 0,0076 0,0075
5·10-4 CSn(IV) моль/л 0 0,002 0 0 0,002
1·10-3 CSn(IV) моль/л 0 0 0 0 0

Важно отметить, что метиленовый синий в процессе осаждения сплава не расходуется, так как добавка регенерируется на катоде. Из таблицы 1 видно, что с увеличением добавки скорость окисления Sn(II) уменьшается и при Сдоб=10-4 моль/л процесс окисления двухвалентного олова не происходит. Следовательно, оптимальной концентрацией добавки Сдоб=10-4 моль/л. Другой особенностью добавки является то, что при ее наличии в электролите покрытия получаются более блестящими, чем в электролите прототипа.

Применение ванилина в качестве блескообразователя обеспечивает зеркальный блеск на плотности тока 0,5 А/дм2.

Таким образом, применение электролита позволяет увеличить стабильность электролита, повысить декоративные свойства покрытия, а также улучшить его экологические свойства.

Электролит готовят следующим образом.

В емкости растворяют 55 г аммония щавелевокислого в воде при температуре 60°C, добавляют 0,2 г желатина в виде раствора в теплой воде, 20 г сульфата меди и 15 г ацетата натрия при интенсивном перемешивании. Затем вводят 5·10-4 моль/л метиленового синего, 0,1 г ванилина. Сульфат олова вводится в количестве 6 г и интенсивно перемешивается. Затем объем полученного раствора доводят до 1 литра и охлаждают до комнатной температуры. Требуемое значение pH=5 корректируют при помощи щавелевой кислоты или раствора аммиака.

Приготовленный электролит имеет следующий состав, г/л:

сульфат меди пятиводный 20
сульфат олова 6
аммоний щавелевокислый 55
ацетат натрия 15
ванилин 0,1
метиленовый синий, моль/л 5·10-4
вода до 1 л
температура, 20°C катодная плотность тока, А/дм3 0,2-0,7

Примеры с различными значениями концентраций заявляемого электролита приведены в таблице 2.

Таблица 2
Примеры состава щавелевокислого электролита сплава медь-олово
Состав электролита Номер электролита
1 2 3 4 (прототип)
сульфат меди пяти-водный 20 20 20 23
сульфат олова 3 6 10 5
аммоний щавелевокислый 55 55 55 50
борная кислота - - - 20
ацетат натрия 15 15 15 -
желатин 0,2 0,2 0,2 0,15
ванилин 0,1 0,1 0,1 -
метиленовый синий, моль/л 5·10-4 5·10-4 5·10-4 -
триэтаноламин - - - 0,4

Сплав медь-олово наносили на медь или медные сплавы. Качество полученных покрытий сплавом медь-олово оценивали по внешнему виду в соответствие с требованиями ГОСТа 9.301-86. Для определения стабильности электролита провели ряд циклов выработки электролита. Оказалось, что если ввести в щавелевокислый электролит метиленовый синий, то он становится более стабильным по сравнению с прототипом. При прохождении 30 А·ч в электролите не наблюдались изменения внешнего вида покрытия. Электролит не содержит веществ, создающих повышенную экологическую опасность.

Таким образом, предлагаемый электролит позволяет получить покрытия сплавом медь-олово, качество которых соответствует требованиям указанных выше стандартов и в процессе эксплуатации электролита не проходит необратимых изменений, нарушающих его стабильность. Дополнительным преимуществом электролита по сравнению с прототипом является более высокая экологическая безопасность, лучший внешний вид покрытий, включает в себя меньшую концентрацию компонентов, что уменьшает его стоимость.

Источники информации:

1. Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник. В 2-х томах / Под ред. М.А.Шлугера. - М.; Машиностроение, 1985.

2. В.В.Бондарь, В.В.Гриница, В.Н.Павлов. Электроосаждение двойных сплавов. (Итоги науки и техники), 1979, 16, 329 с.

3. Патент РФ, 17.09.1997 20.05.1999, Лукомский Ю.Я., Кунина О.Л., Электролит бронзирования, патент России №2130513 97115437/02.

4. Электролитическое осаждение сплавов / Под ред. В.А.Аверикина. - М.: Машгиз, 1961.

Щавелевокислый электролит для осаждения сплава медь-олово, содержащий сульфат меди пятиводный, сульфат олова, аммоний щавелевокислый, желатин и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ацетат натрия, ванилин, метиленовый синий при следующем соотношении компонентов, г/л:

сульфат меди пятиводный 20-25
сульфат олова 3-10
аммоний щавелевокислый 45-55
ацетат натрия 10-20
желатин 0,1-0,5
ванилин 0,1-0,5
метиленовый синий, моль/л 5·10-5-1·10-3



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении для получения равномерных твердых покрытий с высокой коррозионной стойкостью.
Изобретение относится к области гальваностегии и может быть использовано в машиностроении для получения покрытий с высокой коррозионной стойкостью. .
Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к электроосаждению сплавов, и может быть использовано в автомобиле-, машино-, судостроении и др. .
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для электроосаждения защитно-декоративных покрытий сплавом медь-никель. .

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к электролитическому осаждению сплава медь-талий. .

Изобретение относится к области нанесения металлических покрытий, в частности бронзовых, гальваническим способом. .

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности, к электролитическому осаждению медных покрытий. .

Изобретение относится к гальваностегии и может быть использовано в приборостроении для получения покрытий с высокой коррозионной стойкостью. .

Изобретение относится к области гальваностегии, в частности к электролитическому осаждению сплава медь-индий. .

Изобретение относится к композиции для электролитического осаждения металла, применению полиалканоламина или его производных, а также к способу осаждения слоя металла. Композиция для электролитического осаждения металла содержит источник ионов металла и по меньшей мере один выравнивающий агент. В качестве ионов металла используют ион меди. Выравнивающий агент представляет собой полиалканоламин или его производные, получаемые алкоксилированием, замещением либо алкоксилированием и замещением полиалканоламина. Полиалканоламин получают конденсацией по меньшей мере одного триалканоламина общей формулы N(R1-OH)3 (la) и/или по меньшей мере одного диалканоламина общей формулы R2-N(R1-OH)2 (lb), в котором радикал R1 независимо выбран из двухвалентного линейного или разветвленного алифатического углеводородного радикала, имеющего от 2 до 6 атомов углерода, радикал R2 выбран из водорода, линейных или разветвленных алифатических, циклоалифатических и ароматических углеводородных радикалов, имеющих от 1 до 30 атомов углерода. Полученные полиалканоламин или его производные применяют в растворе для электролитического осаждения металла. Способ осаждения слоя металла на подложку заключается в том, что вначале раствор для электролитического осаждения металла, содержащий вышеуказанную композицию, наносят на подложку. Затем на подложку подают ток определенной плотности в течение времени, достаточного для осаждения слоя металла. Изобретение позволяет получить выравнивающий агент, обладающий хорошими выравнивающими свойствами, а также получить плоский слой металла с образованием ровной поверхности, заполнив элементы нанометрового и микрометрового размера без образования дефектов. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл., 17 пр.
Изобретение относится к области гальванотехники. Электролит содержит соль меди и соль никеля, вещество, образующее комплексы с металлами, множество обеспечивающих проводимость солей, отличающихся друг от друга, соединение, выбранное из группы, состоящей из дисульфидных соединений, серосодержащих аминокислот и их солей, соединение, выбранное из группы, состоящей из сульфоновых кислот, сульфимидных соединений, соединений сульфаминовых кислот, сульфонамидов и их солей, и продукт реакции простого глицидилового эфира и многоатомного спирта. Электролит имеет pH от 3 до 8. Способ включает нанесение покрытия на подложку, выбранную из металлической подложки, состоящей из меди, железа, никеля, серебра, золота и их сплавов, или из стеклянной, керамической, пластмассовой подложки, с модифицированной любым из указанных металлов или сплавов поверхностью. Покрытие наносят при плотности катодного тока от 0,01 до 5,0 А/дм2. Технический результат: повышение стабильности электролита с обеспечением устойчивого получения покрытий с однородным составом. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 табл., 7 пр.
Наверх