Электролит для электролитического осаждения меди

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к электрохимическому меднению металлических изделий, и может быть использовано в авиа- и судостроении, автомобилестроении, станкостроении. Электролит содержит, г/л: сульфат меди (II) пятиводный 3-35; оксиэтилидендифосфоновую кислоту 40-310; 2-амино-1-бутанол 0,1-2,0; продукт синтеза диоксида кремния и гидроксида тетраметиламмония в мольном отношении 1:(1-7) 0,05-1; вода - остальное. Техническим результатом изобретения является получение мелкокристаллических, гладких, блестящих медных покрытий на изделиях из стали, алюминиевых, цинковых и медных сплавов в расширенном диапазоне температур и плотностей тока. 4 пр.

 

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к электрохимическому меднению металлических изделий, и может быть использовано в авиа- и судостроении, автомобилестроении, станкостроении.

В патенте RU 2334831C2 (публ. 27.09.2008) предложен электролит для покрытия медью деталей из стали, меди и ее сплавов, алюминия и его сплавов, содержащий (г/л): соль меди (II) (0,05-1,0), нитрилотри(метиленфосфоновую) кислоту или ее растворимое соединение (0,1-2,0), амин (0,01-0,2). В качестве соли меди (II) используют сульфат, сульфамат, нитрат, тетрафтороборат или гексафторосиликат меди(II); растворимое соединение нитрилотри(метиленфосфоновой) кислоты представляет ее натриевую или калиевую соль; вещество класса аминов выбирают из группы, включающей моноэтаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин, N,N-диметилэтаноламин, этилендиамин, диэтилентриамин, триэтилентетрамин. Процесс электроосаждения проводят при температурах от 15 до 70°С. Однако указанный электролит обеспечивает получение качественных покрытий только при относительно невысокой катодной плотности тока от 0,25 до 2,0 А/дм2.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является электролит американской компании EPI, поставляемый на российский рынок под торговым наименованием ЭПИ-Бесцианмедь. Электролит позволяет получать гладкие мелкокристаллические покрытия на подложках из стали, алюминия, цинковых и медных сплавов. Недостатками данного электролита являются повышенная температура (40-60°С) и невысокая плотность тока (0,5-3,0 А/дм2).

Техническим результатом изобретения является получение мелкокристаллических, гладких, блестящих медных покрытий на изделиях из стали, алюминиевых, цинковых и медных сплавов в расширенном диапазоне температур и плотностей тока.

Технический результат достигается получением покрытий из электролита для электрохимического меднения металлических изделий, содержащего сульфат меди (II) пятиводный, оксиэтилидендифосфоновую кислоту, 2-амино-1-бутанол, продукт синтеза диоксида кремния и гидроксида тетраметиламмония в мольном отношении 1:(1-7) при следующем соотношении компонентов, г/л:

сульфат меди (II) пятиводный 3-35
оксиэтилидендифосфоновая кислота 40-310
2-амино-1-бутанол 0,1-2,0
продукт синтеза диоксида кремния и
гидроксида тетраметиламмония 0,05-1
вода остальное

Электролит для электрохимического меднения металлических изделий готовят следующим образом. Отдельно готовят растворы, содержащие расчетные количества сульфата меди, оксиэтилендифосфоновой кислоты, едкого калия и 2-амино-1-бутанола. рН раствора оксиэтилендифосфоновой кислоты доводят до значения 9 раствором едкого калия. К полученному раствору при интенсивном перемешивании приливают раствор сульфата меди. Затем вводят раствор 2-амино-1-бутанола, после чего проверяют и, при необходимости, корректируют рН электролита до значения 9. Объем электролита доводят до конечного объема дистиллированной водой, после чего при интенсивном перемешивании вводят кремнийорганическое соединение.

Предварительно синтезируют кремнийорганическое соединение из диоксида кремния и гидроксида тетраметиламмония в мольном отношении 1:1-1:7. Необходимое количество диоксида кремния и гидроксида тетраметиламмония растворяют в 20 граммах воды при интенсивном перемешивании и нагреве до 40°С. Процесс синтеза ведут до тех пор, пока раствор не приобретет вид суспензии, что занимает примерно 2 часа.

Нижний предел интервала концентрации меди (II) в электролите выбран в соответствии с требуемой скоростью электроосаждения меди. Верхний предел интервала концентраций меди (II) в электролите ограничивается растворимостью комплексной соли меди (II) в электролите. Нижний предел концентрации оксиэтилидендифосфоновой кислоты обусловлен необходимостью формирования прочного комплекса с медью (II). Верхний предел интервала концентраций оксиэтилидендифосфоновой кислоты ограничивается ее растворимостью в электролите.

Нижний предел концентрации 2-амино-1-бутанола и кремнийорганического соединения соответствует той концентрации, при которой достигается минимально значимый эффект от их введения в электролит - увеличивается допустимая рабочая плотность тока.

Значение рН электролита меднения должно находиться в пределах от 8,5 до 10,0. Понижение рН можно осуществлять добавками 3%-ного раствора серной кислоты, повышение - добавками 3%-ного раствора едкого калия.

Условия электроосаждения меди из предлагаемого электролита: температура электролита от 20 до 70°С, катодная плотность тока от 0,25 до 5 А/дм2, перемешивание барботированием.

В качестве анодов используют медь марки М0 и M1. Аноды растворяются равномерно без анодного шлама и нерастворимых осадков. Приготовленные электролиты стабильны в работе и не требуют предварительной проработки.

Пример 1

Был приготовлен электролит меднения, содержащий 35 г/л пятиводного сульфата меди (II), оксиэтилидендифосфоновую кислоту 240 г/л, 2-амино-1-бутанол 0,5 г/л, кремнийорганическое соединение, синтезированное из диоксида кремния и гидроксида тетраметиламмония при мольном отношении 1:3, в количестве 0,1 г/л; рН полученного раствора 9,0. Электроосаждение меди проводили в течение 10 минут на пластину из углеродистой стали марки Ст.3 толщиной 1 мм в ячейке Хулла емкостью 267 мл и углом катода по отношению к аноду 51°, помещенной в водяной термостат, при силе тока 1 А и температуре 30°С, аноды - медь марки M1. Температуру измеряли и поддерживали с точностью ±1°С. Значение рН измеряли с помощью рН-метра. В результате получено блестящее, гладкое, мелкокристаллическое покрытие при плотностях тока 0,5-5 А/дм2. Покрытие не отслаивается от основы при изгибе под углом 90° и более, а также после нагревания до 150°С и последующего резкого охлаждения в холодной воде.

Пример 2

Был приготовлен электролит меднения, содержащий 35 г/л пятиводного сульфата меди (II), оксиэтилидендифосфоновую кислоту 240 г/л, 2-амино-1-бутанол 0,5 г/л, кремнийорганическое соединение, синтезированное из диоксида кремния и гидроксида тетраметиламмония при мольном отношении 1:3, в количестве 0,1 г/л; рН полученного раствора 9,0. Электролиз проводили при плотности тока 1 А/дм2 в течение 50 мин. Температура электролита составляла 30°С. Расчетная толщина покрытия составила 10 мкм. Образцом служил полый цилиндр из цинкового сплава ЦАМ 4-1. Полученное покрытие было гладким, мелкокристаллическим, блестящим по всей поверхности образца, в том числе и на внутренней стороне поверхности цилиндра. Адгезию покрытия определяли нагревом до 150°С и последующим резким охлаждением в холодной воде. Отслоение покрытия не наблюдалось.

Пример 3

Был приготовлен электролит меднения, содержащий 35 г/л пятиводного сульфата меди (II), оксиэтилидендифосфоновую кислоту 240 г/л, 2-амино-1-бутанол 0,5 г/л, кремнийорганическое соединение, синтезированное из диоксида кремния и гидроксида тетраметиламмония при мольном отношении 1:3, в количестве 0,1 г/л; рН полученного раствора 9,0. Электролиз проводили при плотности тока 1 А/дм2 в течение 50 мин. Температура электролита составляла 30°С. Расчетная толщина покрытия составила 10 мкм. Образцом служил полый цилиндр из латуни Л63. Полученное покрытие было гладким, мелкокристаллическим, блестящим по всей поверхности образца, в том числе и на внутренней стороне поверхности цилиндра. Адгезию покрытия определяли нагревом до 150°С и последующим резким охлаждением в холодной воде. Отслоение покрытия не наблюдалось.

Пример 4

Был приготовлен электролит меднения, содержащий 35 г/л пятиводного сульфата меди (II), оксиэтилидендифосфоновую кислоту 240 г/л, 2-амино-1-бутанол 0,5 г/л, кремнийорганическое соединение, синтезированное из диоксида кремния и гидроксида тетраметиламмония при мольном отношении 1:3, в количестве 0,1 г/л; рН полученного раствора 9,0. Электролиз проводили при плотности тока 1 А/дм2 в течение 50 мин. Температура электролита составляла 30°С. Расчетная толщина покрытия составила 10 мкм. Образцом служил фрагмент алюминиевого профиля (АМг2). Полученное покрытие было гладким, мелкокристаллическим, блестящим по всей поверхности образца. Адгезию покрытия определяли нагревом до 150°С и последующим резким охлаждением в холодной воде. Отслоение покрытия не наблюдалось.

Как видно из приведенных примеров, предлагаемый электролит позволяет получать мелкокристаллические, блестящие, гладкие медные покрытия. Электролит стабилен в работе, обладает высокой рассеивающей способностью (32%), что позволяет использовать его при покрытии деталей сложного профиля. Электролит пригоден для непосредственного меднения стали без подслоя и без применения дополнительных технологических приемов (загрузка деталей под током, толчок тока). Электролит позволяет проводить процесс при температуре от 20 до 70°С при катодной плотности тока от 0,25 до 5 А/дм2. Покрытия не отслаиваются от основы при изгибе под углом 90° и более, а также после нагревания до 150°С и последующего резкого охлаждения в холодной воде.

Электролит для электрохимического меднения металлических изделий, содержащий сульфат меди (II) пятиводный, оксиэтилидендифосфоновую кислоту, 2-амино-1-бутанол, продукт синтеза диоксида кремния и гидроксида тетраметиламмония в мольном отношении 1:(1-7) при следующем соотношении компонентов, г/л:

сульфат меди (II) пятиводный 3-35
оксиэтилидендифосфоновая кислота 40-310
2-амино-1-бутанол 0,1-2,0
продукт синтеза диоксида кремния и
гидроксида тетраметиламмония 0,05-1
вода остальное



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в производстве печатных плат и других компонентов электронных устройств. Способ электролитического осаждения медных покрытий из электролита, содержащего пентагидрат сульфата меди и серную кислоту, с использованием реверсивного импульсного тока, заключается в том, что концентрация пентагидрата сульфата меди составляет 80-250 г/л, концентрация серной кислоты 100-150 г/л, плотность тока в катодных импульсах составляет 2,5-4,0 А/дм2, плотность тока в анодных импульсах составляет 2,5-10,0 А/дм2, длительность катодных импульсов 100-300 с, длительность анодных импульсов 30-100 с, при одновременном соблюдении условия, чтобы отношение произведения длительности катодного импульса и катодной плотности тока к произведению длительности анодного импульса и анодной плотности тока находилось в пределах 2,0-3,0.

Изобретение относится к способу создания медных покрытий с развитой поверхностью, в котором из раствора электролита методом электроосаждения на металлический носитель наносят медное покрытие.

Изобретение относится к способу получения медьсодержащих нанокатализаторов с развитой поверхностью, который заключается в том, что сначала из раствора электролита на металлический носитель методом электроосаждения наносят медь, затем носитель с нанесенным активным металлом подвергают термообработке.

Изобретение относится к композициям для электролитического осаждения меди на подложках в электронных устройствах. Композиция содержит источник ионов меди и по меньшей мере одну добавку линейного или разветвленного полимерного соединения имидазолия формулы (L1), где R1, R2, R3 - водород, R4 - двухвалентный замещенный или незамещенный С2-С20 алкандиил, n - целое число от 2 до 6000.

Изобретение относится к композициям для электролитического осаждения меди на полупроводниковую подложку. Композиция содержит источник металлических ионов и по меньшей мере одну добавку, содержащую по меньшей мере один полиаминоамид формулы I или производные полиаминоамида формулы I, получаемые путем полного или частичного протонирования, N-кватернизации или ацилирования.

Изобретение относится к композиции для электроосаждения меди, используемой в процессе производства полупроводников, для заполнения небольших элементов, таких как сквозные отверстия и желобки.

Изобретение относится к композиции для электролитического осаждения металла, применению полиалканоламина или его производных, а также к способу осаждения слоя металла.

Изобретение относится к области электролитического нанесения покрытий с помощью химических реакций на поверхности, например, формирования преобразованных слоев, а именно к процессам микроплазменного оксидирования вентильных металлов и может быть использовано для получения функциональных покрытий, в том числе электропроводных покрытий в электронике и микроэлектронике.

Изобретение относится к нанесению металлических слоев покрытия и может быть использовано при изготовлении полупроводников. Предложен состав для нанесения металлического слоя, содержащий источник металлических ионов и по меньшей мере один подавляющий агент, полученный путем реакции аминного соединения, содержащего по меньшей мере три активные функциональные аминогруппы, со смесью этиленоксида и по меньшей мере одного соединения, выбранного из С3 и С4 алкиленоксидов, для получения случайных сополимеров этиленоксида и по меньшей мере еще одного из С3 и С4 алкиленоксидов, причем содержание этиленоксида в сополимере этиленоксида и С3-С4 алкиленоксида составляет от 30 до 70%.

Изобретение относится к нанесению металлических слоев покрытия и может быть использовано при изготовлении полупроводников. Предложен состав для нанесения металлического слоя, который содержит источник металлических ионов и по меньшей мере один подавляющий агент, который получают путем реакции аминного соединения, содержащего активные функциональные аминогруппы, со смесью этиленоксида и по меньшей мере одного соединения, выбранного из С3 и С4 алкиленоксидов, для получения случайных сополимеров этиленоксида и по меньшей мере еще одного из С3 и С4 алкиленоксидов, причем указанный подавляющий агент имеет молекулярную массу 6000 г/моль или более, а содержание этиленоксида в сополимере этиленоксида и С3-С4 алкиленоксида составляет от 30 до 70%.

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к электрохимическому меднению металлических изделий, и может быть использовано в авиа- и судостроении, автомобилестроении, станкостроении. Электролит содержит, гл: сульфат меди пятиводный 3-35; оксиэтилидендифосфоновую кислоту 40-310; 2-амино-1-бутанол 0,1-2,0; продукт синтеза диоксида кремния и гидроксида тетраметиламмония в мольном отношении 1: 0,05-1; вода - остальное. Техническим результатом изобретения является получение мелкокристаллических, гладких, блестящих медных покрытий на изделиях из стали, алюминиевых, цинковых и медных сплавов в расширенном диапазоне температур и плотностей тока. 4 пр.

Наверх