Способ электролитического осаждения покрытий осмием и иридием

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиикСоциапистичесиикРеспублик ои 962339(5 )М. Кл. С 25 0 5/18 Ркудеретеенныб квинтет СССР ав делам нэебретеннй н открытнйОЛИТИЧЕСКОГО ОСАЖДЕНИОСМИЕМ И ИРИДИЕМ Изобретейие относится к гальвано стегии, в частности к электролитическому осаждению покрытий осмием и иридием и может быть использовано как)для получения покрытий толщиной 0,1 - 100 мкм, так и для получения тонких пленок и Фольг-мишеней из изотопов металлов, широко используемых в ядерно-физических и других исследованиях.Известен способ электролитическо 1 О го осаждения платины в щелочном электролите с использованием прерывистого тока при продолжительности импульсов 20 мин и паузы между ними 1-2 мин, обеспечивающий получение покрытий ограниченной толщины 10-20 мкм 11,Однако при использовании данного способа для осаждения осмия и иридия не удается получать качественных по-. крытий - за 20 мин электролиза образуется такое количество окиси или гидроокиси осмия (иридия), что одной. минуты паузы недостаточно для их растворения, в результате процесс элект",2саждения мателла прекращаетНаиболее близким к предлагаемомуявляется способ электролитическогоосаждения покрытий осмием и ипидиемв щелочных и сульфаматных электролитах с использованием постоянного токаплотностью 20-ЙО А/дм 1 2.2.Однако известный способ недостаточно эпфективен. Так, при осаждении осмия из сульфаматного электролита получают тонкие черные покрытия неметал"лического типа с, низким оыходом потоку, из щелочного электролита можнрполучать покрытия иридием до 3 мкм,но щелочной электролит оцень быстростареет,Для осмия и иридия в обоих электролитах характерна невозможность получения толстых покрытий (толщина покрытий составляет 0,3-3 мкм) с высоким выходом по току (выход по току составляет лишь 0,5-24) . Кроме того,низок выход металла в пленку (до 5 Ц3 9623 и значительны безвозвратные потери драгметаллов (до 30).Цель. изобретения - повышение выхо" да по току и получение высококачественных покрытий толщиной до 100 мкм,Поставленная цель достигается тем, цто в способе электролитического осаждения покрытий осмием и иридием в щелочных и,сульфаматных электролитах, процесс ведут прерывистым током плото ностью 1,4-1,6 А/дм при продолжиЯтельности импульсов 1-30 мин и соотношении продолжительности импульсов и паузы между ними 1:1 - 1:2.Оптимальная плотность тока 15 А/ 15 /дм. Этот режим электролиза установ- лен на основании исследований влияния плотности тока .(г. интервале30,75-6,0 А/дм у на выход металла по тотоку. Результаты исследований пока- щ зывают, что повышение плотности тока от 0,75 до 1,5 А/дм способствует увеличению выхода металла по току, а при дальнейшем повышении плотности тока выход металла по току резко по нижается. Таким образом максимальный (4,223) выход металла по току достигнут лишь при плотности тока 1,5 А/дм . Исследованиями также установлено, что снижение плотности тока до 1,4 и повышение до 1,6 А/дй способствует уменьшению выхода металла по току на 5-10,04.Концентрация осмия и иридия в электролите рекомендуется 5,0-5,5 г/л.З 5 Основанием для установления такой концентрации металла в электролите послужили данные по выходу металла по токуУстановлено, что увелицение концентрации металла в 2 раза 10,0- 4 О 11,0 г/л) приводит к снижению выхода металла по току в 3 раза. Например, выход осмия по току при использовании электролита с концентрацией металла 5,5 г/л составляет 4,223, а при45 11,0 г/л - 1,М. Концентрация металла в электролите 5,5 г/л является предельной, так как при этом достигается максимальный выход металла по току.50 Основанием для определения про. должительности импульсов 1-30 мин являются следующие данные.Установлено, что если продолжительность импульса меньше 1 мин, то элект 55 роосаждение металла не наблюдается, в случае же, когда продолжительность импульса составляет более 30 мин, то 39 4наблюдается образование пленок метал" ла неметаллического типа,0 оотношение продолжительности электролиза импульс) и перерыва электролиза пауза) также определяется возможностью получения пленок осмия и иридия металлического типа. Лишь при соотношении импульса и паузы 1:1 и 1:2 обеспечивается получение пленок металлического типа, в то время как при соотношении 1:3 и 1:4 - не- металлического типа.В период отсутствия тока обеспечивается своевременное возвращение в электролит выпавшй на катоде в процессе электролиза окиси и гидро- окиси осаждаемого металла.В результате не наблюдается: рез"кое снижение концентрации осаждаемого металла в электролите и обеспечивается стабильность работы электролита (вплоть до истощения электролита ионами осаждаемого металла).Для осаждения осмиевых и иридиевых покрытий используют электролиты следуоцего состава, г: Осмий в виде 030, илииридий (в виде Н 1 гС 1или На 1 г 016) 5-5,50 ульфаминовая кислота 20Гидроксид калия(153-ный раствор) До 1Для получения щелочного электролита указанного состава исключают сульфаминовую кислоту. Температура обоих электролитов 65-70 С.Покрытия наносят на медь, анодом является платина. Анод одновременно служит мешалкой, обеспечивая активное перемешивание электролита.Электроды располагаются взаимно перпендикулярно,Оба электролита стабильны в работе вплоть до истощения электролита ионами осаждаемого металла.Предлагаемый способ позволяет получать матовые и блестящие покрытия металлического типа толщиной 0,1- 100 мкм (и выше) с выходом металла в пленку 90. При этом катодный,выход металла по току в щелоцных и сульфаматных электролитах составляет соответственно 6-11 и 8"26.Для получения фольг-мишений пленки осмия (иридия) толщиной 1-10 мкм отделяют от подложки химическим путем.В табл. 1 даны несколько примеров предлагаемого способа (осаждение поКоличеств леоиодов Тлер иЧ дГнеобходнммх для лолучения лощетий толщинод, мкм Скоростьосажде"ния лоРнтид 1 мг/ч Суммарная яровдолжительностьмин Продолжитель.ность, мин Пример имлуль. лауэы саЦчфчт.ь (потж)гаага гввгг гимлуль лауэнса а 4 йв1 16 гО50166 20 200 406 100013 130 260 65063 .630 1260 315049 490 980 2456 102 102 5 127,5 127;5 4 127 254 1 1 осаждение иридия в щелочном электролите) 5 5 10 1 О 2 4 6146 2 40 15 86 35 292 406 10 ОО 2 ООО 20 40 13 2 осаждение иридия в сульФаматном электролите) 300 005160 102 ЬО 6162 126 15 2040 2 102 204 200 506 1000 10 10 51 102 64 640 1280 32066 60 120 . 300 1 64 64 8,0 3осаждение осмияв щелочном электролите)2 30 196,8 196, В 2,6 4 108,6 217,2 4,7 54 5401680 2700 400 1600 ф 20 200 1 Ь 140 20 205,2 410,4 2,5 3 41 41 125 16 4 31 осаждение осмияв сульФаматном 10электролите )1 700 1400 5 50 83 30 256 566 4150 8300.150 300 51 10,0 166 6,2 10 51 2 83 30 46 92 11,0,5 9623396 крытий во всех примерах проводят прии 1:2, но при продолжительности им" плотности тока 1,5 А/дм).йпульсов 1-3 мин.В табл, 2 приведена зависимость Безвозвратные потери драгметаллов выхода осмия по току от соотношения во всем технологическом цикле получе продолжительности импульсов и паузы 5 ния покрытий; включающем синтез чемежду ними (для иридия получены ана- тырехокиси осмия (или соединений ирилогичные результаты). дия), приготовление электролита, эле 1 стКак видно из табл. 2, при осажде- роосаждение металла составляют всего нии осмия изсульфаматного электроли- до 33.та наиболее эффективный процесс осаж Таким образом, изобретение позво" дения наблюдается при соотношении ляет в 13 раз повысить выход металла продолжительности импульсов и паузы по току, в 16 раз - выход. металла в между ними 1:1 и 1:2 (продолжитель- пленку,.в 1 О .раз снизить потери драг ность импульсов 1-30 мин), а при осаж- металлов, а также позволяет полудении из щелочного электролита - 1; 1 1% 1 ать высококачественные покрытия в и продолжительности импульсов 1-15 мин широком интервале толщии.лТаблица 1962339,8Таблица 25ЕЕтролит елочной Соот Сульфаматныи электролит о Внешний впокрытия Внешний впокрытия Выхо ние имя о тоу, 4 кЪалы Ипа;1 ЗЬ имп пазь 2 2 2 3 Я 7 111 О 10 77 15 15 30 3,7 4 40 2 Металлического типа,2,7 15 ормула изобретения о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения выхода по току и получения высококачественных покрытий толщиной до 100 мкм, процесс ведут прерывистым током плотностью Способ электролитического осаждения покрытий осмием и иоидием в щелочных и сульФаматных злектролигах,Продолжительность,мин Выходпо току о Мет алли ческого типа,серые, матовые родолжитеость,ин 9,5 8,0 еталлическогоипа, серые, мовые Иеталлическоготипа, матовые,серые Иеталлическогтипа, темные,блестящие9 962339 . 1 О1,4- 1,6 А/дмф при продолжительности металлов. Л., "Машиностроение", 1971импульсов 1-30 мин и соотношении про; .с, 77.должительности импульсов и паузы меж-ду ними 1:1-1:2. 2, Попович Т.Н. ЭлектроосаждениеИсточники информации, иридия. В сб. "Электрохимическоейринятые во внимание при экспертизе осаждение и применение покрытий дра"1. Ямпольский А.И.,Электролитичес- гоценными и редкими металламй". Харьюкое осаждение благородных и редких ков, 1972, с. 78-98.Составитель В. Бобок Редактор Н, Ковалева Техред 3. Палий Корректор 1. Макаренко Заказ 7436/39 Тираж 686 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 11303 Москва ЖРаушская наб. д. 4 Д филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,