Электролит меднения стали

(50 4 С 25 Р 3/38 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Киевский политехнический институт им, 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) Л,И. Антропов, М.И, Донченко, Т.И. Мотронюк, З.В. Соловей и Н.Ю. Михацкий(53) 621.357.7669.387(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР 9 436885, кл, С 25 Э 3/38, 197 1.Авторское свидетельство СССР У 1006547, кл. С 25 Э 3/38, 1983.(54) ЭЛЕКТРОЛИТ МЕДНЕНИЯ СТАЛИ(57) Изобретение относится к гальваностегии, в частности к нанесениюмедных покрытий на сталь из кислых электролитов, и может использоваться врадиотехнической, электронной, машиностроительной и приборостроительнойотраслях промьппленности. Цель изобретения - повышение прочности сцепления медного покрытия со стальной основой. Электролит содержит, г/л: азотнокислую медь 180-500; внутреннююсоль трифенилметановых соединений фор- мулы где К,- галоид (С 1 или Вг) или Н 0,05-0,15; соль бромноватой или йодноватой кислоты 0,2-1,0; соль кислородсодержащей кислоты металла, выбираемого из группы, включающей ванадий хром, молибден, вольфрам и марганец 0,01-0,8; моногидрат 1,5-диметил- фенил-(метил-натрийметиленсульфос нат-амино) -пиразолон0,02-0,08,Ф Увеличение прочности сцепления медного покрытия со стальной основой достигается введением в электролит орга- С нической добавки - моногидрата 1,5- диметил-фенил-(метил-натрийметиленсульфонат-амино)-пиразолони соли бромноватой и йодноватой кислот в сочетании с солью кислородсодержащей кислоты металла, выбираемого из группы, включающей ванадий, хром, молибден, вольфрам и марганец, в высшей степени его окисления. 2 табл.,10 МН 40 зДобавка Д 0 ЗО 05 Сц(МО ), ЗН ОДобавка Д,КОзМНпЧОзДобавка Д 00,00 80,00 0,05 обав 0,1 0,2 КЩК СгО 0,80 обавка Д 02 ц(МО )з ЗН 500,00 Сц(МО ) ЗН 0,0 1 1303632Изобретение относится к гальваностегии, в частности к нанесению медных покрытий на сталь из кислых электролитов, и может найти применение в радиотехнической, электронной промышленности, машиностроении, приборостроении.Цель изобретения - повьппение прочности сцепления медного покрытия со стальной основой. 10Состав исследованных электролитов5 приведены в табл. 1,Характеристика электролитов и покрытий приведены в табл. 2.Таблица 1 15 УндецилсульФонат натриявнутренняя соль триФенилметановых соединенийФормулы КВгОК, СгОМоногидрат 1,5-диметил-фенил-(метил-натрийметиленсульФонат-амино)- пиразолон(добавка Д,) Сц(МОз )з ЗНз О Добавка ДКВгОзК, Сг 04Добавка Д,Сц(МО ) ЗН ОДобавка ДКВгОзМа, ЪЮ 4 2 Н,ОДобавка Д,3 1 ЗОЗ 632Продолжение табл,1 Г 3 г 0,05 0,05 0,50 0,80 0,10 0,10 0,02 0,02 Добавка ДСц(Ю ) ЗН О 12 Сц(Ю ), ЗН 0Добавка Д,КВтоз 150,00 0,10 0,10 Добавка Д,КВозБа,Мо 04 2 Н,О 0,50 0,50 КМпо 4Добавка Д О,4 О,5 0,50 0,05 0,04 Добавка Д,13 Сц(БО ) ЗН О 500,00 500,00 Сц(ВОз) ЗН ОДобавка Д,160,15 20 Добавка. Д,0,15 0,20 КЩ 0,50 0,80 КМп 04Добавка Д,0,80 0,0825 0,08 Добавка Д,14 Сц(ИОз)з Знзо 180,00 Электролит,Плотность Микротвердостькг щз Адгезияпокрытия кро- рохо- тость ассеиватока, А/дмз щая спо- обностьз8 10 107 103 67,5 118 0,29 40 108 100 139 63,0 1 О 104 102 0,22 65,0,64,1 20 101 149 105 0,21 10 102 101 144 0,23 66,2 101 10 103 161"ОзКМпОДобавка Д Катодныйвыходпо току,Е 250 00 10 15 Анодный выход по току, 7. Добавка ДКВгоИа, Моо 2 Н, О КВтоМа Моо 2 Н О 4Продолжение табл. ТаблИца 21303632 ьПродолжение табл. 2 10 103 104 0,4 20 5,0 10 133 0,52 Ь,50 О,10 10 10 39 0,68 0,65 4,0 102 0 96 02 15 10 04 0,40 68,0 103 41 102 100 0,3 0,42 0,34 99 2,0 70 0,34 14 102 106 148 153 0,3 102 10 105 105 46 4 101 163 П н и е+ Отслаивание есть - Отслаивания нет. е 08 КП.Во всем диапазоне рабочих плотностей тока осаждаются светло-розовые мелкокристаллические гладкие, матовые одноточнные медные покрытия. При необходимости увепичения анодной плотности тока в электролит можно добавить 2-5 г/л азотной кислоты.Качество сцепления медного покрытия со стальной основой определяют методом решетчатого надреза, методом многократных перегибов образца нао о180 и нагревом до 200 С в течение двух часов с последующим охлаждением водой. Качество покрытия и сцепления медного покрытия со стальной основой в месте излома контролируется при помощи микроскопа ИБС,/дм 2ереи по 55 Готовят электролит следующим образом.Требуемое количество азотнокислойсоли меди растворяют в воде, Навески 45солей вводят непосредственно в раствор, куда при необходимости добавляют азотную кислоту, Добавки соли трифенилметанового соединения и производного пиразолона растворяют в отдельныхх порциях электролита, которые вводятзатем в общий объем раствора,Рабочая плотность тока 10-70 Аотемпература 18-35 С. Подогрев и п мешивание не требуются. Выход мед току 97-1007, скорость осаждения 2,2-15,5 мкм/мин в зависимости от плотности тока. В качестве металла - подложки используется сталь марки1303 б 32 РС - 100 Ж,К Кислотность электролитов измеряет-.ся с помощью иономера универсальногоЭВ. В растворах, содержащих 500,150, 180 г/л Сц(ИО )ЗН, О, рН состветственно равен 1,85-1,90; 2,5-2,7;2,9-3,0Значение рН устойчиво и нетребует корректировки. Пористостьпокрытий измеряется методом наложенияфильтровальной бумаги, смоченной раствором следующего состава, г/л; калий железосинеродистый 10; натрийхлористый 20.ЛПлощадь поверхности образца 7,5 см"Поры при толщине покрытия 20 мкмпосле 20 мин выдержки раствора не обнаруживается.Иикрошероховатость поверхности измеряется на профилографе - профилометре типа Калибро и определяется 40сдвеличиной Р - средним отклонениемаот горизонтали, выраженном в мкм.Значение К рассчитывается как средсранее арифметическое из 7-10 измерений.Наименьшую шероховатость имеет осадки, полученные из растворов 5 и 4.Максимальная толщина осадков составляет 100 мкм,Компактность покрытия оцениваетсяпо его плотности, рассчитанной по,измеренным величинам привеса меди итолщины покрытия. Для всех растворовплотность медного покрытия составляет8,9-9,0 г/см что соответствует табличным значениям металлургическоймеди.Функциональное назначение солейкислородсодержащих кислот связано сих окислительными свойствами и заклюНО 0СОЖ Рассеивающая способность электролитов (РС) измеряется в ячейке Филда при соотношении межэлектродных расстояний Ки рассчитывается по формуле: где М - отношение привесов ближнего и дальнего катодов. 10Корректировку по окислителям следует проводить через 120-140 А ч/л, а по производному пиразолона через 240-260 А ч/л. Электролит работает стабильно (с корректировкой) в тече ние полугода (3000 А ч/л). Анодный выход меди по току (ВТ) измеряют весовым методом с применением медного кулонометра. Величина ВТ колеблется в пределах 100-1033. 20 8чается в пассивации стали и предотвращении ее растворения в электролите меднения. Необходимость использования смесей обусловлена тем, что кроме основного действия окислителя оказывают и побочное действие. Хроматы наилучшим образом подавляют контактное растворение стали, но беэ дополнительного введения других добавок усиливают пористость покрытия. Броматы наиболее положительно влияют на качество покрытий, но не обеспечивают (без введения других добавок) достаточно прочного сцепления покрытия с основой при жестких условиях испытаний.Производные пиразолона вводят в электролит для усиления пассирующего действия окислителей. Производное пиразолонг является эффективным ингибитором коррозии стали в нитратных растворах. Поэтому в момент погружения стали в электролит меднения добавка производного пиразолона тормозит растворение стали и тем самым облегчает переход ее в пассивное состояние, вызываемый окислителями. При этом добазка не оказывает отрицательного влияния на внешний вид и свойства медных покрытий.Во всех испытаниях медных покрытий, полученных из предлагаемого электроита, отслаивания покрытий от стальной основы не набпюдалось при использОвании всех перечисленных методов испытания адгезии покрытия. Осадки меди полученные из предлагаемого электролита, характеризуются низкими внут- ренними напряжениями 0,5-1,5 кГ/мм . Микротвердость покрытия находится в пределах 120-140 кГ/мм.Предлагаемый электролит может быть использован для скоростного меднения стальных изделий средней сложности,а также для осаждения подслоя при получении двухслойных покрытий,Формула изобретенияЭлектролит меднения стали, содержащий азотнокислую медь, внутреннюю соль трифенилметановых соединений общей формулы10 1303632 и компонен 180,00-500,00 0,05-0,15 0,20-1,00 Оь 10-0,80 0,02-0,08,Составитель В. БелоглазовТехредВ.Кадар Корректор А, Ильин Редактор С. Лисина Заказ 1280/30 Тираж 613 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб.,д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 где Е +- галоид (С 1 или Вг) или Н иорганическую добавку, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения прочности сцепления медного покрытия со стальной основой, он дополнительно содержит соль бромноватойили йодноватой кислот и соль кислородсодержащей кислоты металла, выбираемого из группы, включающей ванадий,хром, молибден, вольфрам и марганец 10в высшей степени его окисления, а вкачестве органической добавки - моногидрат 1,5-диметил-фенил-(метилнатрийметиленсульфонат-амино)-пиразолонследующей структурной формулы:,15 при следующем соотношени тов, г/л:Азотнокислая медь(трехводная)Внутреняя соль трифенилметановых соединенийСоль бромноватойили йодноватойкислотСоль кислородсодержащей кислоты металла, выбираемогоиз группы, включающей ванадий хром,молибден, вольфрами марганец в высшейстепени его окисленияМоногидрат 1,5-диметил-фенкл(метил-натрий-метиленсульфонат-амино)- пиразолон