Раствор для катодной обработки тугоплавких металлов перед нанесением гальванических покрытий

 

Щ,тГН -, ОП И САНЙ-Е

Союз Советских

Социалистических

Республик

< и 697552

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОВСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено301276 (2!) 2436327/23-02 (51)AA. Кл.

С 09 К 13/06

С 25 F 1/08

С 25 D 3/54

С ПРИСОЕДИНЕНИЕМ ЗаЯВКИ КоГосударственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (53) УДК621.9. .047.7(088 ° 8) Опубликовано 15.1179. Бюллетень Но 42

Дата опубликования описания 17.11.79 (72) Авторы изобретения

Д. И. Белый, Ю. П. Ипатов, P С. Петрова и A . .В. Рычагов (71) Заявитель (54) РАСТВОР ДЛЯ КАТОДНОЙ ОБРАБОТКИ ТУГОПЛАВКИХ

МЕТАЛЛОВ ПЕРЕД НАНЕСЕНИЕМ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ

П ОКРУГ ИЙ

Изобретение относится к электрох имич еской об раб отк е металлов, в частности к катодной обработке (удаление окислов) тугоплавких металлов (ванадий, ниобий и тантал) перед нанесением гальванических покрытий (медь, олово и индий) .

Известен водный раствор для катодной обработки металлической поверхности, например нержавеющей стали, перед нанесением гальванических покрытий, содержащий фтористоводородную кислоту. Процесс ведут при плотности тока 10-300 A/äì в течение 0,1 с

1 мин (1) . 15

При катодной обработке тугоплавких металлов в водных растворах происходит лишь частичное восстановление поверхностных окислов и наблюдается значительное наводораживание этих металлов, что препятствует образованию гальванического покрытия с высокой адгезией иэ-за разложения и хрупкости гидридов металлов. Обработка тонкой ленты сопровождается при этом ее деформацией и растрескиванием. Проведенные исследования механической прочности ванадиевой ленты толщиной

100 мкм показывают, что после обработки ее в известном растворе разруше- ЗО ние происходит уже при однократном перегибе на 180 С. Катодная обработка ниобиевой, танталовой и ванадиевой ленты толщиной 15-20 мкм в известном растворе сопровождается практически мгновенной ее деформацией и последующим растрескиванием.

Известен раствор для электрохимической анодной обработки ниобия, содержащий 10-15Ъ-ный водный раствор бромистого калия (2).

После указанной обработки не уда лось получить сплошных покрытий меди, олова и индия, что, по-видимому, связано с присутствием на поверхности продуктов анодного растворения, препятствующих электрокристаллизации металлов °

Наиболее близким к изобретению является раствор для катодной обработки тугоплавких металлов (тантала) перед нанесением гальванических покрытий (никеля), содержащий фтористоводородную кислоту и органический растворитель (метиловый спирт) . Раствор содержит также соляную кислоту (3).

Исследование наводораживания ванадиевой ленты показывает, что при обработке в известном растворе в течение 2-30 мин происходит охрупчив .

697552 ние образцов эа счет наводораживания, в связи с чем они выдерживают не более

1-4 испытаний методом гиб с перегибом на 180 . После 2-х минутной обработки в этом растворе на поверхности. ниобия, тантала и ванадия формируются несйлошные неравномерные по", крытия олова, меди и индия, легко стирающиеся с основы. Удовлетворительные покрытия формируются лишь при продолжительности обработки 30 мин. Однако в этом случае гальванические осадки имеют несплошной (порошковый, стирающийся с основы) подслой 0,5мкм и они неоднородны по толщине. Медные покрытия на ванадии имеют локальные вспучивания ° Кроме того, известный

15 раствор содержит токсичный компонентметиловый.спирт.

Цель изобретения — повышение адгезии покрытия с основой и производительности процесса, а также снижение нанодораживания металла основы и токсичности раствора.

Для достижения поставленной цели раствор дополнительно содержит бромистый калий и ОП-10 (полиэтиленгли- 25 колевый эфир высокомолекулярных алкилфенолон), а в качестве органического растворителя — вещество, выбранное из группы, включающей этиленгликоль, пропиленгликоль и глицерин, при 30» следующем соотношении компонентов с

Фтористоводородная кислота (40-100%-ная),r 80-450

Бромистый калий,г 25-50

ОП-10, г 0;5-1,5 35

Вещество, выбранное из группы, включающей этиленгликоль, пропиленгликоль и глицерин, л, до 1, 40

Катодную обработку рекомендуют проводить при плотности тока 2-5A/äì г в течение 1-2 мин при комнатной температуре.

Электролит готовят следующим образом.

В органическом растворителе раст-. воряют фтористоводородную кислоту, затем в полученную смесь вводят бромистый калий и ОП вЂ” 10.

Плавиконую кислоту вводят в раствор для травления и удаления с по- верхности окисных пленок, бромистый калий — в качестве активирующей добавки, ускоряющей травление окислов и повышающей электроповодность ðàñòвора, ОП-10 — в качестве поверхиостноактивной добавки, эмульгирующей графитовые и жировые загрязнения и стабилизирующей работу раствора в их присутствии, этиленгликоль, пропи-, 6() ленгликоль или глицерин — в качестве Растворителя, для понижения обратимой поверхностной работы на границе металл-раствор, способствующего удалению жироных загряз нений с пон ерхности, а также уменьшению скорости нанодоражинания и коррозии металла подложки.

Для осаждения гальванических покрытий меди, олона и индия используют следующие электролиты, г/л:

Сернокислая медь 145

Пирофосфат калия 800

ОП-1 0 1

Гидраэин хлористов одородный 40 при плотности тока 1 А/дм и комнатной температуре (20-25 C), Олово двухлористое 40

Соляная кислота 0 5

Фтористый натрий . 50

Хлористый натрий 5 !

Желатина а

1 при плотности тока 1,5 A/äì и комнатной температуре, Сернокислый индий 70

Сульфат натрия 10 при плотности T QKa 1,5 A/äì, комнатной температуре и РН = 2,2.

Покрытия иэ указанных электролитов осаждают толщиной 0,5-7 мкм на ленты из тугоплавких металлов толщиной

15-20 мкм.

Адгезия покрытия с основой определяется двумя методами.

I. Метод гиб с перегибом при изгибе на 180 и радиусе кривизны

30 мкм.

П. Метод термоудара. Образцы попеременно погружают в жидкий азот (температура 77 К) и этиловый спирт (температура 298 К), контролируют появление локального;. вспучивания медных и оловянных покрытий и определяют число термоударон, необходимых для его возникновения. 1ак, в известном растворе медное покрытие на ванадии выдерживает 1 термоудар, на ниобии 18-22, а на тантале 16-20, оловянное покрытие на ванадии выдерживает 2 термоудара, на ниобии и тантале 1.

В то же время при обработке н предлагаемом растворе медное покрытие на ванадии, ниобии и тантале выдерживает больше 50 термоударовг а оловянное покрытие от 6-9 до 25.

При испытании методом гиб с перегибом разрушение металлических покрытий, осажденных на обработанную поверхность в предлагаемом растворе, происходит после 5-6 кратного изгиба (покрытие индием), 6-7 кратного изгиба (покрытие оловом) и после 10-12 кратного изгиба (покрытие медью) .

Изобретение проиллюстрировано несколькими примерами, представленными в таблице.

697552

Состав раствора, режим и результаты обработки

Примеры

Т

450

330

40%-ная, r

100%-ная, r

Бромистый калий, r

ОП-10 r

Этиленгликоль

Пропиленгликоль

37

1,5

0,5

До1л

До1л

До1л

Глицерин 1

Плотность- тока, A/äì

3.,5

1,5

Продолжительность, мин

Металл основы

Ванадий

Тантал

Ниобий Медь Олово Индий Медь Олов Медь Олово

Покрытие

Адгезия по методу гиб с перегибом, число гибов

6 12

Адге з и я по методу т е рмоударов, количество ударов

7 50

Формула изобретения

Подписн ое

ЯНИИПИ Заказ 6547/9

Тираж 758

Филиал- ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фтористоводородная кислота

Таким образом, предлагаемый раст 3 вор высокопроизводителен, не содержит токсичных компонентов.

Использование предлагаемого раствора позволяет получать светлые, плотные мвлкокристаллические осадки оло- 4р ва, меди и индия на ниобии, тантале и ванадии, обладающие хорошей адгезией к осйове.

Раствор для катодной обработки тугоплавких металлов перед нанесением гальванических покрытий, содержащий фтористоводородную кислоту и органический раотворитель, о т л и ч а ю:шийся тем, что, с целью повышения адгезии покрытия с основой и производительности процесса, а также снижения наводораживания металла ос- Б новы и токсичности раствора,он дополнительно содержит бромистый калий и ОП-10 (полиэтиленгликолевый эфир высокомолекулярных алкилфенолов), а в качестве органического растворйте.ля — вещество, выбранное из группы, включающей этиленгликоль, пропиленгликоль и глицерин, при следующем соотношении компонентов:

Фтористоводородная кислота (40-100%-ная}, r 80-450

Бромистый калий, г 25-50

ОП-10, г 0,5-1,5

Вещество, выбранное из группы, включающей этиленгликоль, пропилен гликоль и глицерин, л До 1.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент Великобритании Р 1301673, кл. С 7 В, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 262296 кл. В 23 P 1/16, 1968.

3. РЖ Химия . Технология неорганических веществ. 1969, 9 6, реферат 6Л 369.