Способ электроосаждения сплава олово-висмут

(51 ЕНИ стотнои пачке5 - 9 с,ГОСУДАР СТ В Е ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Днепропетровский институт инженеров железнодорожного транспорта им, М.И,Калинина(53) 621.357.7.035,4:669.65.76(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР М 1216256. кл, С 25 0 5/18, 1986.Итоги науки и техники, Электрохимия, Т.16, М., 1980, с. 57.(54.) СПОСОБ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ СПЛАВА ОЛОВО-ВИСМУТ(57) Изобретение относится к нанесению металлических покрытий. Целью изобретеИзобретение относится к электроосаждению сплава олово-висмут и может быть, использовано в электротехнической и электронной промышленности,Цель изобретения - повышение износостойкости, защитной способности и скорости осаждения покрытий.Электроосаждение покрытий из сернокислого электролита на импульсном токеосуществляют тремя последовательнымициклами импульсов, включающих высокочастотные катодные и анодные пачки импульсов и одну низкочастотную катодную пачку,причем от первого цикла к третьему уменьшают количество высокочастотных пачек вциклах от 5 до 1 и среднюю плотность токаот 2 до 0,5 А/дм, Частота следования импульсов в высокочастотных пачках составляет 400 Гц при длительности катоднойпачки 3 - 6 с, анодной 0,5 - 1 с, а в низкочания является повышение износостоикости, защитной способности и скорости осаждения покрытий. Способ включает электроосаждение сплавов из сернокислого электролита, при этом ведение процесса осуществляют биполярным импульсным током и-последовательными циклами импульсов, каждый из которых состоит из повторяющихся серий, включающих и) высокочастотных катодных и анодных пачек и одну низкочастотную катодную пачку. От первого цикла к и-у уменьшают количество высокочастотных катодных и анодных пачек в сериях от щ до единицы и среднюю плотность тока от 2 до 0,5 А/дм, Частота следования2импульсов в высокочастотных катодных и анодных пачках равна 400 Гц, в низкочастотной катодной пачке 25 Гц. 1 табл,Мф5 Гц при длительности ее В осадках сплава во время работы высокочастотных катодных и анодных пачек импульсов со средней плотностью тока 1 - 3 А/дм происходит формирование макро- и микрослоев с повышенным (до 1,7-2 мас.0) содержанием висмута, что связано с растворением более электроотрицательного компонента сплава - олова - во время работыанодной пачки импульсов, Структуру микро- слоев, полученных во время работы низкочастотной катодной пачки импульсов (средняя плотность тока 0,4-0,7 А/дм . ампг литудная 20 - 35 А/дм ), отличает невысокое2(0.2 - 0,3 мас.0) содержание висмута, что связано с меньшей поляризуемостью процесса осаждения олова, Чередование насыщенных дефектами слоев, отличающихся посубструктуре и концентрации прочных, износостойких покрытий.Б прилегающих к подложке слоях напервом цикле электроосаждения с количеством высокочастотных катодных и анодных пачек, равном 5, содержание висмутаблизко к предельному (1,7 - 2 мас(,), чтоуменьшает вероятность образования интерметаллидов олова и меди на медной подложке и повышает защитную способностьпокрытия. На последующих циклах количе ство высокочастотных катодных и анодных, пачек уменьшается до 1, формируются микрослои с повышенной износостойкостью инизким стабильным переходным электрическим сопротивлением из-за уменьшения количества висмута в поверхностных слоях до0,2 - 0,3 мас,/.Скорость нанесения покрытий повышается за счет того, что во время работывысокочастотных пачек импульсов осаждение ведется при больших средних плотностях тока (1 - 3 А/дм ), при этом скоростьгосаждения составляет 1 - 1,4 мкм/мин. Наивысшая скорость осаждения покрытий наблюдается в первом цикле, так какповторяющиеся серии импульсов состоятиз 5 катодных и анодных пачек. На третьемцикле скорость снижается, так как превалирует по времени работы низкочастотнаяпачка катодных импульсов, Повышаетсярассеивающая способность, скорость осаждения (до 0,82 мкм/мин) и защитная способность покрытия,Частота следования поляризующих импульсов высокочастотной катодной пачкивыбрана 400 Гц исходя из того, что дальнейшее ее повышение практически не влияеткак на концентрацию компонентов в сплаве, так и на структуру и физико-механические свойства покрытий, приближаясь кструктуре и свойствам покрытий, полученных на постоянном токе.Частота следования поляризующих импульсов низкочастотной катодной пачки выбрана 25 Гц исходя из того, что при меньшихчастотах и средней плотности тока 0,7А/дм происходит сильное наводороживание покрытий и образование дендритов.Частота следования поляризующих импульсов выбрана исходя из необходимостиобеспечения амплитуды плотности тока 39 А/дм, достаточной для того, чтобы достичь потенциала растворения одного изкомпонентов сплава - олова, что повышаетсодержание в сплаве более электроположительного компонента - висмута,Параметр реверсирования, т.е. отношение длительности катодной пачки 3-6 с кдлительности анодной 0,5-1 с выбран исхо дя из обеспечения за 3 - 6 с высокой скорости осаждения покрытий, Уменьшение длительности приводит к снижению скоростиосаждения, Увеличение длительности пачки5 свыше 6 с приводит к уменьшению выходаолова по току, ухудшению рассеивающейспособности. Интервал длительности анодиой пачки импульсов выбран исходя из того, что 0,5 - 1 с достаточно для10 предотвращения дендритообразования иподдержания достаточно высокой скоростинаращивания покрытий сплавом, Уменьшение длительности анодной пачки импульсовменее 0,5 с не позволяет устранить дендрито 15 образование при высоких средних значенияхтока катодной пачки импульсов, Увеличениедлительности анодной пачки свыше 1 с нецелесообразно из-за значительного уменьшения скорости осаждения сплава.20 Длительность следования импульсовнизкочастотной катодной пачки (5 - 9) с выбрана исходя из того, что при средней плотности тока 0,4 - 0,7 А/дм формируетсямикрослой достаточной толщины, способ 25 ный влиять на структуру и физико-механические свойства осажденных покрытий.Длительность работы каждого цикла выбирается исходя из толщины покрытия, которое необходимо нанести за время30 электролиза, Количество циклов, равное 3, иначальное количество высокочастотных катодных и анодных пачек, равное 5, выбранодля создания плавного перехода от структуры к структуре цикла.35 П р и м е р. Электроосаждение покрытийсплавом олово-висмут проводят из электролита следующего состава, моль/л: Яп 304,0,25; Н 2304 1; В(ИОз)з 5 Н 20 0,02; ОП - 105 г/л; температура 20 - 2 С; подложка -40 медь и ее сплавы, сталь, никель, Для получения сравнительных данных параллельноосаждают покрытия известным способом(импульсным током с чередующимися катодными и анодными пачками импульсов),45 Время осаждения 15 мин (3 цикла по 5 минкаждый), Частота следования импульсов ввысокочастотных катодных и анодных пачках 400 Гц, длительность высокочастотнойкатодной пачки 4 с, анодной 1 с, частота50 следования импульсов в низкочастотнойкатодной 25 Гц, длительность пачки 7 с, количество высокочастотных катодных и анодных пачек в первом цикле 5, втором 3,третьем 1.55 Свойства полученных покрытий представлены в таблице,Микротвердость измеряют на прибореПМТпри нагрузке на индентор 5 г,Пористость покрытий определяют с помощью реактивов, дающих окрашенное со 1661250единение с материалом подложки, При осаждении на подложку из меди используют раствор состава, г/л: К 4 Ге(СИ)в 40: ма 2304 10 н 20 2.5Содержание висмута в сплаве определяют фотокалориметрически с использованием тиомочевинного комплекса,Адгезионную прочность - качественнометодом нанесения сетки царапин по ГОСТ 1016875-71,Переходное сопротивление - согласноГОСТ 16876 - 71.Об износостойкости покрытия судят покоэффициенту относительной износостойкости е при трении о закрепленный абразивна машине Х 4 - Б по ГОСТ 17367-71, Эталонные образцы - технически чистое олово.Как видно из таблицы, предлагаемыйспособ позволяет повысить износостойкость покрытий в 1,4 раза, скорость электроосаждения до 0,82 мкм/мин, уменьшить переходное электрическое сопротивление до 1,41 мОм.Формула изобретения Способ электроосаждения сплава олово-висмут, включающий осаждение из сернокислого электролита на импульсном токе, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения износостойкости, защитной способности и скорости осаждения покрытий, электролиз ведут тремя последовательными циклами импульсов, включающих высокочастотные катодные и анодные пачки импульсов и одну низкочастотную катодную пачку, причем от первого цикла к третьему уменьшают количество высокочастотных пачек в циклах от 5 до 1 и среднюю плотность тока от 2 до 0,5 А/дм, при этом частота следования импульсов в высокочастотных пачках составляет 400 Гц при длительности катодной пачки 3 - 6 с, анодной 0,5 - 1 с, а в низкочастотной пачке - 25 Гц при длительности ее 5 - 9 с.1661250 ноххо а еа хххохУ. Ю Ю со со СЬ О СО Л лл Ю . Ю Ю Ю Ю ЮЮ со ФТ л л е й фх хФх ао оМ е еН ИОЪ Но е оН Ю ж й а х Еен ойдо о ом л л л лл Фх хХ Б 1 м 1 1 сч сч охое мЭл л Ф юео о леХ ое х 1 о х х х е53 оснх ооон Йнххо 11ю 111 Ол1Ю ю л м ю (ч сч сч сЧ