Раствор для химического осаждения покрытий из сплава олова
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик (») 779432
К АВТОФ СКОМУ СВИ ВТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (s>)v K 3 (22) Заявлено 100677 (21) 2496762/22-02 с присоединением заявки №
С 23 С 3/02
Государствениы комитет
СССР ио дмаи изобретеиий и открытий (23) Приоритет
Опубликовано 151180 Бюллетень ¹42 (53) УДК 621;793.3 (088, 8) Дата опубликования описания 15,1180 (72) Авторы и зобретени я
Ю
К.И.Бубнов, Л.Ю.Федоров, A.И.Левин и В.A.Ëàðèí (7.1 ) Заявитель
Волгоградский политехнический институт (54) PACTBOP ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИЙ
ИЗ СПЛАВА ОЛОВА
Изобретение относится к области осаждения химических покрытий на металлическую поверхность, в частности, покрытий нз сплава олова с висму- 5 том на медь для обеспечения длительной способности к пайке и может быть использовано, например, в радиотехнической илн электронной промышленности.
Широко известно использование химических покрытий иэ олова и его сплавов в качестве припоя ° Для получения таких покрытий известно множество растворов.
Известен, например, раствор для химического лужения меди и ее сплавов, содержащий соль олова (II), тиомочевину, минеральную или органическую кислоту 11) .
Однако нэ этого раствора не представляется возможным нанести покрытие, обеспечивающее длительную способность к пайке мягкими припоями с применением неактивных флюсов, так 25 как луженая поверхность быстро окис ляется., Кроме того, при низких температурах это покрытие подвергается сильной коррозии в виде "оловянной чуьы". 30
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является раствор для химического осаждения покрытий иэ сплава олова со свинцом, содержащий соль двухвалентного олова, соль свинца в качестве соли соосаждаемого металла, минеральную кислоту, тиомочевину и хлорид аммония (2) .
Данный раствор обеспечивает получение покрытий, которые по сравнению с оловянными являются более корроэионностойкими и сохраняют способность к пайке в течение длительного времени.
Однако их коррозионная стойкость и длительность способности к пайке все-таки недостаточна.
Цель изобретения — улучшение паяемости покрытий и повышение их коррознонной стойкости за счет осаждения сплава олова с висмутом.
Из известного же раствора при использовании соли висмута в качестве соли осаждаемого металла сплав олово-висмут на медной подложке не осаждается.
Для совместного выделения олова и висмута на поверхности меди н ее
779432
30-50
30-36
20-30
20-30
4-6
Соль олова(11)
Минеральная кислота
Тиомочевина
Хлорид аммония
Иодид калия
Фторид калия
Соль висмута (Ш) 2,5 3
35 40 40
33 34 35
24 25 25
22 25 25
4 4 5 5
36
32
22
23
0,1
0,1 0,2
0,2
0,2
0,1
Вода, л
До 1
До 1 До 1 До 1 До 1 До 1 сплавов необходимо, чтобы электродный потенциал меди был Отрицательнее потенциалов олова и висмута, а последние должны иметь приблизительно одинаковые значения.. Смещение электродных потенциалов при химической металлизации осуществляется в основном подбором среды, комплексующих агентов, температуры, концентраций. Применение тиомочевины и кислой среды позволили сместить электрод- ные потенциалы олова, меди и ее спла вов в отрицательную область, напри мер, медь изменила свой потенциал с +0,337 В до -0,47 В, латунь до -0,53 В, олово с -0,136 В до
-0,359 В. Чтобы сместить электродный потенциал висмута до значения близкого к потенциалу олова (для совместного осаждения) необходимо ионы висмута закомплексовать. В кис- лой среде ионы висмута образуют с тиомочевиной комплекс (Вi(С5N Н4)>), 34
Эксперимент показал, что висмут из этого комплекса на меди не восстанавливается, так как его электронный потенциал (-0,45 В) близок к потенциалу меди (-0,47 В) в этих условиях, Поставленная цель, т.е. вазможность осаждения сплава олово-висмут достигаетая тем, что предлагаемый раствор в отличие от известного содержит соль трехвалентнаго висмута в качестве "соли соосаждаемого металла и дополнительно — иодид калия в качестве комплексообразователя висмута и фторид калия в качестве ускоряющей добавки при следующем соотношении компонентов, г/л: ".
Соль двухвалентного олова 2-4
Соль трехвалентного висмута 0 1 0 2
Минеральная кислота
Тиомочевина
Хлорид аммония
Иодид калия
Фторид калия
Раствор приготавливают следующим ,образом.
Каждый из компонентов предварительно растворяют в отдельной емкости.
К полученному раствору .соли олова приливают необходимое количество сер- .
5, ной кислоты, а затем последовательно растворы тиомочевины, хлорида аммония, иодида калия, фторида калия и соли висмута.
В качестве соли олова применяются
10 хларид, бромид, иодид, сульфат, в качестве сали висмута — нитрат, оксинитрат, хлорид; в качестве минеральной кислоты — соляная (пл.
1119 г/cM ), серная (пл. 1,84 г/см ) .
Функции каждого компонента в составе раствора: минеральная кислота применяется для подавления сильного гидролиза солей висмута (1Щ и олова (II) при растворении; тиомочевина смело щает электродный потенциал меди в более отрицательную область по срав« нению с оловом и висмутам и образует комплекс с ионами олова; хлорид аммония стабилизирует работу раствора; фторид ускоряет процесс осаждения; иодид калия образует с ионами висмута - комплекс K(Bi/4 ).
Раствор работает при 16+40 С, рН = 1, плотности загрузки — 0,58 дм2/л. Средняя скорость осаждения
2-4 мкм за 0,25 ч. Максимальная толщина покрытия 9-10 мкм.. Покрытие плотнре, полублестящее со стальным отливом, мелкокристаллическае, обладает достаточной адгезией к подложке (до
80 кгс/см2), коррозионноустойчивое при низких температурах, сохраняет хорощую паяемость в течение 1,5 лет.
Раствор работает до полной выработки по висмуту и олову, после чего
его необходимо корректировать.
Были опробованы растворы, составы которых приведены в табл. 1. Результаты испытаний покрытий, полученных иэ этих растворов, представлены в табл. 2.
Т а б л и ц а 1
779432
,Таблйца2
Наименование сравниваемой величины
РастОчагов коррозии Паяемость не наблюдалось удовлетворительная до 7 мес.
Висмут О, б
Олово остальное
Очагов коррозии Паяемость не наблюдалось удовлетворительная до года
Покрытие мелкокристаллическое, равномерное по толщине. Со стальным отливом. Адгезия до 80 кгс/см 2
Висмут 2В
Олово— остальное
Очагов коррозии Паяемость Висмут 2,5 не,наблюдалось до 1,5 лет Олово остальное
4,5
Покрытие мелкокристаллическое, равномерное по толщине, блестящее. Адz åçèÿ до 75 кгс/см
Висмут 4
Олово— остальное
Очагов коррозии Паяемость не наблюдалось до 1,5 лет
5,5
Висмут 5
Олово— остальное
Очагов коррозии Паяемость не наблюдалось до 1,5 лет
Висмут б
Олово остальное
Очагов коррозии Паяемость не наблюдалось до 1,5 лет
Результаты, приведенные в таблицах, свидетельствуют, что ввод в""otto» вянное покрытие небольших количеств
Висмута способствует существенному увеличению срока паяемости покрытия (до 1,5 лет), повышает коррозионную стойкость в широком интервале температур от -30 до +160 С. Качество покрытия удовлетворяет техническим требованиям для металлонокрытий: плотное полублестящее, стального цве,та, металлокристаллическое, с хорошей адгезией (75-80 кгс/eM ) 1 Покрытие мелкокристаллическое, равномерное по толщине, блестящее. Адгеэия до 80 кгс/см
4 Покрытие мелкокристаллическое, равномерное по толщине, блестящее. Ад-2 гезия до 75 кгс/см
5 Покрытие мелкокристаллическое, равномерное по толщине. Адгези2я до
75 кгс/см б Покрытие мелкокристаллическое, равномерное по толщине, полублестящее, стального цвета.Адгезия до 75 кгс/см
Формула изобретения
Раствор для химического осаждения покрытий из сплава олова, содержащий соль двухвалентного олова, соль соосаждаемого Металла, минеральную кислоту, — тиомочевину, хлорид аммония, д отличающийся тем, что, с целью улучшения паяемости покрытий и повышения их коррозионной стойкости за счет осаждения сйлава олова с висмутом, раствор дополнительно содержит фторид и иодид калия, as качестве
779432
Хлорид аммония
Фторид калия
Иодид калия
20-30
4-6
20-30
Составитель Р.Ухлинова
Редактор П.Макаревич Техред Ж.Кастелевич Корректор И.Муска
Заказ 7969/38 Тираж 1074 Подписное
ВЙЙИПИ ГосударСтвенного комитета СССР по делам изобретений И открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Ь
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 соли соосаждаемого металла соль трехвалентного висмута при следующем, соотнсшении компонентов, г/л:
Соль двухвалентного олова 2-4
Соль трехвалент ного висмута 0,1-0,2
Минеральная кислота 30-50
Тиомочевина 30-36
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент США М 2891871, кл. 106-1, 1959.
2. Авторское свидетельство СССР
У 45517, кл. С 23 С 3/02, 1973.
