Електроліт для осадження мідних покриттів

Дана корисна модель відноситься до галузі гальваностегії, а саме до нанесення безпосередньо на стальні деталі захисних та декоративних мідних покриттів і може бути використаним у машинобудуванні, приладобудуванні та інших галузях промисловості. Безпосереднє мідніння сталевих де талей потребує утворення умов, при яких неможливий процес контактного виділення міді на їх поверхні, так як контактна мідь не дозволяє отримувати гарні, щільні, з потрібним зчепленням покриття. Звичайні електроліти, яки створені із простих солей, не здатні для цих цілей. Відомі ціаністі електроліти безпосереднього мідніння, сталевих деталей, які забезпечують високе зчеплення покриття з основою [1, 2]. Основним недоліком відомих ціаністих електролітів є те, що вони являються екологічно небезпечними і їх застосування потребує значних економічних витрат для нейтралізації ціанідних стоків і відпрацьованих електролітів, також крім того вони мають низьку швидкість осадження покриттів та низький вихід металу по струмові (низькі значення допущеної густини струму Дк.) Відомий електроліт для нанесення мідних покрить [3], який включає соль міді, амінооцтову кислоту, сульфат натрію та органічну добавку ПАР у наступним співвідношенні (г/л): сульфат міді п'ятиводневий 5-100; дігліцинат міді Cu(Gly)2 40-150; амінооцтова кислота 0,25-1; сульфат натрію 30-130; ПАР 0,5-5. Електроліт забезпечує підвищення зчеплення покриття з металом за рахунок осадження міді з комплексної аміноацетатної сполуки у присутності фонового електроліту та буферної системи на основі амінооцтової кислоти. В якості ПАР можуть використовуватись моносахариди або полісахариди. Основним недоліком даного електроліту є низька розсіювальна здатність та висока пористість покриття. Найбільш близьким до корисної моделі за сукупністю ознак, є вибраний як прототип, відомий електроліт [4], що містить основну вуглекислу мідь, трилон Б, натр їдкий, сегнетову сіль та у якості ПАР - вуглекислий амоній в такому співвідношенні (г/л): основна вуглекисла мідь 18,5; трилон Б 63,0; натр їдкий 15,0; сегнетова сіль 40,0-60,0; вуглекислий амоній 20,0 Електроліт є екологічно чистим та забезпечує отримання дрібнокристалічних, щільних та блискучи х покриттів. Недоліком даного електроліту є низьке значення допущеної густини стр уму 0,8-1,5А/дм 2 і відповідно, низька швидкість осадження покриття від 0,1 до 0,3ммк/хв. В основу корисної моделі поставлено задачу створення електроліту, який шляхом використання ефективних ПАР дозволяє підвищити густину стр уму і швидкість осадження покриття, що веде до утворення на поверхні металу безпористого, блискучого покриття з добрим зчепленням його з металевою основою. Поставлена задача вирішується тим, що електроліт для осадження мідних покриттів, який включає мідь основну вуглекислу, трилон Б, луг, поверхнево - активну речовину (ПАР), згідно з корисною моделлю, в якості ПАР містить закріплювач У-2 та нітромочевину при такому співвідношенні компонентів (г/л): Мідь основна вуглекисла 75-80; Трилон Б 250-300; Натр їдкий 15-20; Нітромочевина 0,5-2; Закріплювач У-2 1-3. Електроліт дозволяє отримувати густину стр уму, від 1 до 3 А/дм 2 при температурі 20-40°С, що значно підвищує швидкість осадження покриття та забезпечує утворення на поверхні металу безпористого, блискучого покриття з добрим зчепленням його з металевою основою. Це забезпечуються позитивною дією спільно використаних ПАР і обумовлюється характером їх адсорбційної здатності. Закріплювач У-2 є катіоноактивна добавка, яка адсорбується і діє в усьому діапазоні робочих значень густини струму. При низьких катодних потенціалах закріплювач значно гальмує процес розряду іонів міді. Навпаки, нітромочевина при тих же умовах прискорює цей процес. Їх сінергетичний вплив сприяє рівномірному розподілу струму на поверхні деталей та поширенню робочого діапазону густини стр уму і підвищення розсіювальної здатності (РЗ) електроліту. Вплив нітромочевини та закріплювача У-2 на якість осадів при різній густини струм у ілюстр ується експериментальними даними, приведеними в табл.1. Склад основних компонентів електроліту, г/л: мідь основна вуглекисла - 75-80; трилон Б - 250-300; натр їдкий - 15-20; Прийняті позначення якості покриттів: Б - блискуче; М - матове; Мк - мілкокристалічне; П - "підгар" покриттів; Н - напряжене (хрупке) покриття. При оптимальних концентраціях ПАР в діапазоні для нітромочевини 0,5-2,0г/л і закріплювача 1,0-3,0г/л забезпечується одержання блискучих дрібнокристалічних покриттів при Дк 1-3А/дм 2 при швидкості осадження покриття 0,2-0,6мкм/хв., що вдвічі більше відповідних показників прототипу. Вихід по стр уму рівняється 98-99%. При виході вмісту добавок ПАР за межі оптимальних значень відбувається погіршення якості отриманих покриттів: осідають напружені, крихкі осади міді. Електроліт, що заявляється, виготовляють шляхом розчину компонентів в дистильованій воді у такий послідовності: основна вуглекисла мідь, луг, трилон Б, нітромочевина, закріплювач У-2. Закріплювач У-2, є продуктом взаємодії діцианаміду з уротропіном (ГОСТ23174-78 «Речовина текстильно - допоміжна. Закріплювач стійкий-2»). Режими електролізу: катодна густина стр уму Ак=1-3,0А/дм 2, температура 20-40°С. Покриття наносять на попередньо знежирені сталеві деталі за стандартною технологією. Характеристики покриттів отриманих з використанням заявленого електроліту та прототипу приведені в табл..2. Розсіювальна здатність електроліту (РЗ), яка виміряна в осередку Херінга - Блюма (співвідношення міжелектродних відстаней -1:5) складає 75-50% при Дк=1-3,0А/дм 2, що також вище РЗ прототипу, яка рівняється при цих же умовах 53-40%. Дані таблиці 2 підтверджують, що заявлений електроліт в широких межах густини струм у забезпечує отримання дрібнокристалічних, блискучи х осадів міді, при цьому швидкість осадження в 2 рази вище. Якість зчеплення отриманого покриття є поверхнею деталі визначалась при випробуваннях на злом сталевих зразків з покриттям. Таким чином, заявлений електроліт дозволяє підвисить у 2 рази густину струм у і швидкість осадження та отримувати дрібнокристалічні, блискучі мідні покриття добре зчеплені зі сталевою поверхнею деталей, при цьому електроліт екологічно безпечний та має низьку собівартість. Джерела інформації: 1. ГОСТ 9.305.85 «Покрытия металлические і неметаллические неорганические», стр.219, 1985, изд. Стандартов, Москва. 2. Сухотина A.M. Справочник по электрохимии, Ленинград, изд. "Химия", стр.276,1981г. 3. Патент РФ №2185463.2002г., МПК7С25/38Д3. 4. А.с. СРСР, №110042 Таблиця 1 Концентрація ПАР Нітромочевини, г/л 0 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 Закріплювач У-2, г/л 0 0,5 1-3 1-3 1-3 4,0 "Характеристика мідних покриттів при різній густині струму, А/дм 2 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 М, М М, П ТМ, П Маж. М М М М, П М, П Б, Мк Б, Мк Б, Мк, Б, Мк Б, П Б, Мк Б, Мк Б, Мк Б, Мк Б, П Б, Мк Б, Мк Б, Мк Б, Мк Б, П Б, Мк Б, Мк Б, Мк, Н Б, Мк, Н ------Таблиця 2 Склад електроліту 1.Заяляємий електроліт: Мідь основна вуглекисла 7580г/л Трилон Б 250-300г/л Натр їдкий до рН=7,5-8,0 Нітромочевина 0,5-1,5г/л Закріплювач У-2 1-2г/л 2.Електроліт - прототип: Мідь основна вуглекисла 18,5г/л Трилон Б 63г/л Натр їдкий 15г/л Сегнетова сіль 40-60г/л Вуглекислий амоній 20г/л 1 2 3 Б, Мк Б, Мк Б, Мк Швидкість осадження покриття, мкм/хв. 0,21 0,42 0,61 4 Б, П 0,8 1 1,5 М, Мк М, Мк 0,2 0,29 2,0 М, П 0,4 Густина стр уму, А/дм 2 Якість покриття