Раствор для химического осаждения покрытий из сплава олова

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических РеспубликО 779432 К АВТОРСКОМУ СВИ ВТИ 1 ЬСУВУ(22) Заявлено 100677 (21) 2496762/22-02 с присоединением заявки Ио С 23 С 3/02 Государствениы комитет СССР ио делан изобретеиий и открытийДата опубликования описания 15,1180(71) Заявитель Волгоградский политехнический институт(54) РАСТВОР ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ СПЛАВА ОЛОВА Изобретение относится к областиосаждения химических покрытий наметаллическую поверхность, в частности, покрытий нз сплава олова с висмутом на медь для обеспечения длительной способности к пайке и может бытьиспользовано, например, в радиотехнической илн электронной промышленнос 10Широко известно использование химических покрытий иэ олова и его сплавов в качестве припояДля получениятаких покрытий известно множестворастворов.15Известен, например, раствор дляхимического лужения меди и ее сплавов, содержащий соль олова (1 Ц,тиомочевину, минеральную или органическую кислоту 11.20Однако нэ этого раствора не представляется возможным нанести покрытие, обеспечивающее длительную способность к пайке мягкими припоями сприменением неактивных Флюсов, так 25как луженая поверхность быстро окисляется.,Кроме того, при низких температурах это покрытие подвергается сильнойкоррозии 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 2Данный 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 осаждениясплава 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 ее779432 30-50 30-36 20-30 20-30 4-6 5 3 Соль олова(11) Минеральная кислотаТиомочевина Хлорид аммонияИодид калияФторид калия 0 40 35 25 25 25 25 4,5 535 30 30 30 30 22 20 0,2До 1 0,1 0,2 Соль висмута (Ш До 1 До Д До 1 да,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, например, медь изменила свой потенциал с +0,337 В до -0,47 В, латунь до Г 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 ( В( С 5 Н Н 4) ,ФЭксперимент 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 достигается 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 2-4Соль трехвалентного висмута 01 Ое 2Минеральная кислотаТиомочевинаХлорид аммонияИодид калияФторид калия Раствор приготавливают следующим,образом.Каждый из компонентов предварительно растворяют в отдельной емкости.К полученному раствору .соли оловаприливают необходимое количество сер- .5, ной кислоты, а затем последовательнорастворы тиомочевины, хлорида аммония, иодида калия, фторида калия исоли висмута.В качестве соли олова применяются 10 хларид, бромид, иодид, сульфат, вкачестве сали висмута - нитрат, оксинитрат, хлорид; в качестве минеральной кислоты - соляная (пл.1,19 г/см), серная (пл. 1,84 г/см ) .Функции каждого компонента в составе раствора: минеральная кислотаприменяется для подавления сильногогидролиза солей висмута (1 Щ и олова(П) при растворении; тиомочевина смело щает электродный потенциал меди вболее отрицательную область по сравнению с оловом и висмутам и образуеткомплекс с ионами олова; хлорид аммония стабилизирует работу раствора;фторид ускоряет процесс осаждения;иодид калия образует с ионами висмута - комплекс К(В 134 ). Раствор работает при 16+40 С, рН = 1, плотности загрузки - 0,5- 8 дм 2/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 адгезиай к подложке (до 80 кгс/см 2), коррозионноустойчивое при низких температурах, сохраняет хорощую паяемость в течение 1,5 лет,Раствор работает до полной выработки по висмуту и олову, после чегоего необходимо корректировать.Были опробованы растворы, составыкоторых приведены в табл. 1. Результаты испытаний покрытий, полученных 45 из этих растворов, представлены втабл. 2,Т а б л и ц а 1779432 Таблйца 2 Наименование сравниваемой величины РастВисмут 0Оловоостально окр тал оме ытие личе рное блес эия до мелкокрикое, равпо толщи- ящеЕ, Ад кгс/см кор людалзии Паяемость сь удовлетворительная.до 7 мес. чаг е н Паяемостьудовлетворительнаядо года Покрсталномене.отлидо 8 Висмут 2Олово -остальное тие мелкокриическое,равное по толщио стальным ом. Адгезия кгс/см 2 Очагов коррози не наблюдалось Очагов коррозии Паяе не,наблюдалось до 1 сть Висмут 2,5лет Оловоостальное 5 Покрытие мелкокристаллическое, равномерное по толщине, блестящее, Адгезия до 75 кгс/см Висмут 4Олово -остальное мелкокрикое, равпо толщиррозиалось Покрытие сталличе номерное не, блес гезия до чагов е наб аяемостьо 1,5 лет щее. Ад 2 5 кгс/см исмут 5лово -стально аяем агов коррози наблюдалось тьлет окрытие мелкокриталлическое, равомерное по толщие. Адгези 2 я до 5 кгс/см исмут 6лово -стально Очагов коррозии Паяемо не наблюдалоСь до 1,Покрытие мелкокристаллическое, равномерное по толщине, полублестящее, стального цвета.Адгезия до 75 кгс/см т л мула изоб и Результаты, приведенные в таблицах, свидетельствуют, что ввод воло-" " вянное покрытие небольших количеств 55 Висмута способствует существенному увеличению срока паяемости покрытия до 1,5 лет), повышает коррозионную стойкость в широком интервале температур от -30 до +160 С. Качество д покрытия удовлетворяет техническим требованиям для металлонокрытий: плотное полублестящее, стального цве,та, металлокристаллическое, с хорошей адгезией (75-80 кгс/см). Раствор для химического осаждения покрытий из сплава олова, содержащий соль двухвалентного олова, соль соосаждаемого йеталла, минеральную кислоту, - тиомочевину, хлорид аммония, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения паяемости покрытий . и повышения их коррозионной стойкости за счет осаждениясйлаваолова с висмутом, раствор дополнительно содержит фторид и иодид калия, а в качестве779432 Хлорид аммонияФторид калияИодид калия 20-30 4-6 20-30Составитель Р,ухлиноваРедактор 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, 3-35, Раушская наб., д. 4/5 вааива м,аш Филиал ППП фПатент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4соли соосаждаемого металласоль трехвалентного висмута при следующем, соотнсшении компонентов, г/л:Соль двухвалентного олова 2-4 Соль трехвалентного 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 9 45517", кл. С 23 С 3/02, 1973.