Раствор для химического травления металлов и сплавов

 

(ii)905328.

Союз Советски н

Социалистических

Респубпик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6 t ) Дополнительное к авт. с вид-ву (51)М. Кл.

С 235 100 (22)Заявлено 26.03.80 (2! } 2912981/22-02

1 с присоединением заявки №

Говударстнсией комитат

СССР йо делан изобретений н открытий о (23) П риоритет

Опубликовано 15.02.82. Бюллетень № 6

Дата опубликования описания 18.02.82 (53) УДК621.794;.42(088.8) Г. В. Богданов, Г. A. Алексеева, А. Ю. Борисова, А,,И;. .Гвпбер-, ! и В. П. Проценко

I (72) . Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) РАСТВОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ТРАВЛЕНИЯ

МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Изобретение относится к химической обработке поверхности металлов, в част ности к химическому травлению меди, железа, никеля, кобальта, хрома и их сплавов, и может быть использовано при изготовлении штампов, печатных плат электрических схем, уцалении защитных покрытий.

Известен раствор цля химического травления меци и ее сплавов, соцержащий хлорное железо и ацето- или акрилонитрил 1 .

Нецостатком данного раствора травления является невысокая скорость травления (1,0 и 1,8 — 2,2 кгlм цля меци и латуни соответственно), причем этот растпор совершенно неприменим цля травления таких металлов, как железо, никель, кобальт, хром и их сплавов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и цостнгаемому результату является раствор цля травления, соцержаший хлорное же лезо и органический растворитель (спирт), например, этио ловый, бутиловый. Данный раствор пригоден цля травления меци и железа j2) .

Оцнако скорость травления этих металлов очень мала (0,4 и 0,2 кг/м соответственно цля меди и железа). Такие же металлы, как кобальт, никель, хром и коррозионная сталь травятся с пренебрежительно малой скоростью.

Цель изобретения — повышение универсальности раствора и скорости травления.

Указанная цель достигается тем, что раствор цля химического травления металлов и сплавов, содержащий хлористое железо и бутиловый спирт, соцержит цо-, полнительно органический растворитель, выбранный из группы, включающей четыреххпористый углерод и гексахпорэтан, при следующем соотношении компонентов, вес.Ъ:

Хлорное железо 0,5-3,0

Органический растворитель, выбранный из группы, включающей четыреххлористый углерод, гексахлорэтан 10-70

5утиловый спирт До 100

3 905328 4

Реакция травления становится замет-, ной, при температуре раствора 50 С и скорость реакции возрастает с повышение м тем пе ра ту р ы.

Влияние хлорзамещенного производного углевоцороцов на эффективность травления может бьгть обосновано слецующим, Известно, что в присутствии солей коорцинационно- «асыщенных металлов, таких как16С3,хлорсодержашие алифатичес- щ кие соецинейия испытывают превращения, ведущие к их деструкции с образованием свободных радикалов хлора. Для четерех хлористого углероца и гексахлорэтяна в паровой фазе эти превращения описываются слецуюшими уравнениями:

Использование четереххлористого углеро- о ца цля парофазного хлорирования металлов и и оки,;св металлов описано в специальной литературе. Неполностью замешенные хлоралкилы в присутствии а протонных кислот (ИМ ) разлагаются уже в жицкой фазе, однако в этих случаях преимущественно

ЗЯ ицет охшепление НС8.

Основным фактором, позволяющим цостичь поставленную в изобретении цель, является перевод каталитической реакции

46 деструкции хлоралканов из паровой фазы, собственно хлоралкана, в жицкую срецу цонорного растворителя, в данном случае бутилового спирта, что позволяет резко снизить температуру процесса цеструкции, 4Я за которым идет процесс травления.

Рацикалы хлора обладают горазцо большей реакционной способностью, чем элементарный хлор или его соединения, s резульrare резкого снижения требуемой энергии активации процесса хлорирования.

Отсюда следует, что в данном случае возможен процесс травления металлов и с! ...-вов обработка которых в обычных растворах травления вецет к пассивации ."-.верхности. Примером может служить ме аллический кобальт, черезвычайно мец пенно растворимый в растворах минераль« ньх кислот, но с приемлемой скоростью растворяющийся в прецложенном растворе травления.

Немаловажен и тот факт, что многие хлориды металлов, плохо растворимые или гицролизуюшиеся в водных растворах с образованием труцнорастворимых гицроокисей, являются хорошо растворимыми в смеси хлоралкан — спирт из-за наличия родственных атомов, пак и и за высокой циэлектрической проницаемости растворителя. B этом случае ицет быстрый; отвоц продуктов реакции травления от поверхности травления, ликвицируюший циффузионные затруцнения процесса.

Универсальности использования травильного раствора способствует отсутствие в предложенном растворе воцородсоцержаших кислот„что. исключает насыщение воцороцом протравленной поверхности, в некоторых случаях недопустимое по произвоцственной необходимости.

Правила приготовления раствора и его го м огеннос ть.

Компонеты раствора можно смешивать в любой послецовательности, поскольку порядок их ввецения в раствор не влияет на работоспособность последнего. Хлорное железо поставляется потребителем в вице гексагицрата, но это ..„т не ограничивает возможности его использования, так как кристаллизационная вода переходит в растворитель и не оказывает влияние на процесс.

Четыреххлористый углероц, хлорное железо и бутиловый спирт образуют гомогенную смесь при, любом соотношении компонентов, аналогично seger себя и процукт реакции цеструкции тетрахлоэтилен.

Растворимость в бутиловом спирте гексахлорэтана, тверцого вещества с температурой сублимации 187 С, при комнат

0 ной температуре цостигает 40 вес. % и быстро возрастает при нагревании, превышая при 6ООС величину 70 вес. %.

Присутствие в смеси тетрахлорэтилена резко увеличивает растворимость гекса хлорэтана цаже при температурах ниже нормальных уловий.

Таким образом, травильный раствор из четереххлористого углерода, бутилового спирта и хлорного железа галогенен во всем интервале температур и концентраций.

Неработавший травильный раствор, соссостоящий из бутилового спирта, хлорица железа и гексахлорэтана при концентрации последнего выше 40 вес. %, для гомогенизации требует подогрева до 60 С.

Раствор цля химического травления мегаддов и сплавов, содержащий хлорное железо и бутиловый спирт, о т л и ч аю ш и и с я тем, что, с целью повышения универсальности раствора н скорости травления, он содержит дополнительный

5О органический расгворигопь, выбранный из группы, включающей четыреххлористый углероц и гексахлорэтан, при следующем соотношении компонентов, вес. %:

0,5-3,0

Хлорное железо

Растворитель, выбранный из группы, включающей четырех5 90

Основным отличием раствора является возможность высокоэффективного и равномерного травления меди, железа, никеля, кобальта, хрома и их сплавов.

Хлориц железа (ill ) в реакции не расходуется, а взаимодействие,металлов с я„и ф ицет цо полного превращения послецних в тетрахлорэтилен, практически не оказывавший влияния на процесс.

В интервале температур 60-100 С скорость травления металлов составляет, кг/м ч:

Медь 4,2- 16,8

Железо 2,3-19,8

Кобальт 1, 5- 10,0

Никель 1,4-9, 1

Хром 1, 1-8,2

Сталь коррозионно-стойкая 1,3-9,2

П р н м е р 1. Используют раствор следующего соста ва, вес. %:

wece 0,5 с с, 10

Бугиловый спирт 89,5

Скорость травления при 80 С, кгlм ч:

Медь 2,9

Железо 3,4

Кобальт 2,8

Никель 2,6

Хром 2,7

Сталь 2,7 аналогичные результаты получены при использовании 559, Пример 2. Используют раствор слецуюшего состава, вес. %:

aeceq 3,0

C0_#_6

Бутнловый спирт 87

Скорость, травления при 80 С, кг/м ч:

Мець 13,1

Железо 15,2

Кобальт 10,1

Никель 8,0

Хром 7,8

Сталь 7,9

П р и и е р 3. Используют раствор слецуюшего состава, вес. %: твИ 0,5 с сг, 70

Бутнловый спирт 29,5

Скорость травления при 80 С, кгlм ч: о

Медь 8,3

Железо 8,6

Кобальт 6,8

Н икель 6,7

Хром 6,4

С галь 12Х 18Н9Т 6,4

Пример 4. Используют раствор следующего состава, вес. %:

5 328 6

FeC(3,0 ь 70

Бутилов ый спирт 2 7

Скорость травления при 80ОС, кг/м ч:

Медь 14,4

Железо 16,1

Кобальт l 1,0

Никель 9,9

Хром 9,7

1О Сталь 12Н18Н9Т 9,8

Аналогичные результаты получены при ис-. пользовании в качестве хлорзамешеиного . углевоцороца чегыреххлорисгого yrnepona.

Пример 5 .. Образцы металлов погружают в раствор, содержащий вес. %:

Ребе, 3,0

Бу-яловый спирт 97

Скорость травления при 90 С, кгlм ч:

Мець 0,4

Желе зо 0,02

Для кобальта, никеля, хрома и коррозионностойкой стали скорость травления пренебрежительно мала.

?5

Суммарный технико-экономический эффект от внецрения в пронзвоцство цанного раствора обуславливается такими обстоятельствами: используемые реагенты вы пускаются промышленностью н по стоимости сравнимы со стоимостью треххлористого железа, побочным продуктом процесса является тетрахлорэтилен, по стойкости превосхоцяший исхоцные реагенты (четы

35 реххлористый углероц и гексахлорэтан).

Применение данного раствора практически не потребует затрат на защиту окружающей срецы, за счет рекуперацин и обратного холоцильника цля возвращения в процессе легколетучих реагентов.

Формула изобре reams

7 9 хлористый углероц и гексахлорэтан 10-70

Бутиловый спирт До 100

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

05328 8

1. Авторское свицетельство СССР

М 522282, кл. С 23 F 1 ОО, 1975.

2. Коваленко В. С. Металлографические реактивы, М., "Металлургия, 1973, М 7788, с. 49.

Составитель М. Щербакова

Рецактор В. Бобков Техрец М. Пекарь Корректор М. Шароши;

Заказ 296/40 Тираж 1048 Поцписное

ВНИИПИ Госуцарственного комитета СССР по целам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., ц. 4/5

Филила ППП Патент, г. Ужгороц, ул. Проектная, 4