ЭЛЕКТРОЛИТ БЛЕСТЯЩЕГО МЕДНЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК C25D3/38 

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к нанесению медных покрытий на сталь без применения промежуточного подслоя, и может быть использовано в машиностроении и приборостроении для получения зеркально-блестящих медных покрытий с минимальным наводороживанием стальной основы.

Известны электролиты меднения на основе этилендиамина [1-3], однако эти электролиты не позволяют получать блестящие покрытия без наводороживания стальной основы, пластичность падает на 16% [3].

Наиболее близким по техническому решению и составу компонентов является электролит меднения, содержащий медь сернокислую, этилендиамин, кислоту серную. Для улучшения прочности сцепления меди со сталью дополнительно вводят окись свинца [4]. Осадки получаются мелкокристаллические, светлые, шероховатые, полублестящие. Пластичность составляет 89-80%. Осадки достаточно пористы, количество пор составляет от 42 до 9 на 1 см².

Задачей данного изобретения является получение беспористых медных покрытий с зеркально-блестящей поверхностью.

Поставленная задача достигается тем, что электролит, включающий сернокислую медь, этилендиамин и серную кислоту, дополнительно, содержит в качестве блескообразователя и ингибитора наводороживания дихлоргидрат β,β'-дипиперидиноизопропилтретбутиловый эфир (М.М. 332), имеющий структурную формулу:

при следующем соотношении компонентов:

Медь сернокислая, г120-130Этилендиамин, осн. 70%, г115-125Кислота серная, г55-65Дихлоргидрат β,β'-дипиперидиноизопропилтретбутиловый эфир, моль/л10^-4-10^-3Вода, лДо 1

Из данного электролита при высокой катодной поляризации получаются качественные гальванические осадки с мелкокристаллической структурой, зеркальной поверхностью, хорошей адгезией, без применения промежуточного подслоя. При этом осадки получаются беспористые и практически без наводороживания стальной основы. Высокий ингибирующий и блескообразующий эффект этой добавки связан с адсорбцией ее на поверхности катода и образованием плотных защитных слоев из молекул добавки, препятствующих проникновению водорода в стальную основу.

Способ осуществляют следующим образом.

Для получения этилендиаминового электролита блестящего меднения были приготовлены три состава компонентов:

Таблица 1Наименование компонентовМаксимум IМинимум IIПредпочтительно IIIМедь сернокислая, г130120125Этилендиамин, осн. 70%, г125115120Кислота серная, г655560Дихлоргидрат β,β'-дипиперидиноизопропилтретбутиловый эфир, моль/л10^-310^-410^-3Вода, лдо 1до 1до 1

Электролит готовят следующим образом. Растворяют медь сернокислую в воде, нагретой до 50-60°С, фильтруют, затем смешивают с серной кислотой, при перемешивании добавляют 70% раствор этилендиамина. Для удаления примесей электролит прорабатывают в течение 4 часов при плотности тока 1 А/дм², отфильтровывают и добавляют органическую добавку. Все реактивы марки «ч.д.а.».

Дихлоргидрат β,β'-дипипериноизопропилтретбутиловый эфир представляет собой белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Его получают 60-часовым нагреванием 1 моля дихлоризопропилтретбутилового эфира с 4 молями пиперидина в запаянной ампуле при 150°С и с последующим насыщением выделенного и очищенного продукта, растворенного в эфире, безводным хлористым водородом [5].

Это способствует более полному экранированию поверхности металла и защите его от проникновения водорода.

Техническим результатом является получение качественных гальванических осадков с хорошей адгезией без применения промежуточного подслоя и наводороживания стальной основы.

Примеры осуществления способа.

Пример 1. Электроосаждение меди из электролита прототипа состава I табл.1 сопровождается высокой катодной поляризацией ϕ=-0,623-0,731 при Дк=1-4 А/дм². Осадки мелкокристаллические. Светлые, шероховатые, полублестящие (блеск 31-18 отн. ед.), частично отслаивающиеся от основы. Осадки достаточно пористы (число пор от 42 до 15 при Дк=1 А/дм² и 21-9 при Дк=4 А/дм²) и не препятствуют диффузии водорода в стальную основу. Пластичность стальных образцов падает вследствие наводороживания на 11-20%. Твердость составляет 105-132 кгс/мм², выход по току 87-93%.

Пример 2. Электроосаждение меди проводили из состава II табл.1 при С=10^-4 моль/л и добавки Дк=1-4 А/дм².

Потенциал катода изменяется от -0,774 до -1,126 В. Осадки хорошего качества: мелкокристаллические, гладкие, хорошо сцепленные с основой, светло-розового цвета с блестящей поверхностью (блеск 89-74 отн. ед.), рассеивающая способность электролита достаточно велика (48-45%), осадки получаются практически беспористыми (при 8+15 мкм количество пор составляет 2-1 на 1 см²). Практически отсутствует и наводороживание стали. Пластичность равна 100-98%.

Пример 3. Состав III табл.1 при С=10^-3 моль/л добавки. Потенциал катода сильно тормозится от -0,789 до -1,206 В, что обеспечивает катодные осадки хорошего качества, зеркальные (блеск 100-86 отн. ед.), хорошо сцепленные с основой без применения промежуточного подслоя. Пористость осадков: уже при толщине покрытия 3 мкм минимальна и составляет 3 поры на 1 см² при Дк=1 А/дм², а при Дк=А/дм² пористость осадков отсутствует. Пластичность 100-98%. Твердость осадков П9-210 кгс/мм², выход по току 79-86%. Рассеивающая способность электролита равна 52-48%.

Таким, образом, приведенные примеры наглядно иллюстрируют преимущество заявляемого электролита блестящего меднения и позволяют получить качественные гальванические осадки без применения промежуточного подслоя с зеркальной поверхностью (С=10^-4 моль/л), беспористые и наводороживания стальной основы.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Авторское свидетельство СССР 433243, Кл. С 23 D 5/18.

2. Авторское свидетельство СССР 819227, Кл. С 25 D 3/38.

3. Авторское свидетельство СССР 821537, Кл. С 25 D 3/38.

4. Авторское свидетельство СССР 125454, Кл. С 23 D 05/18.

5. Губен-Вейль. Методы органической химии. М., 1963, т.2, с.647.

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к нанесению медных покрытий на сталь, без применения промежуточного подслоя, и может быть использовано в машиностроении и приборостроении для получения блестящих медных покрытий. Водный электролит содержит: медь сернокислую 120-130 г; этилендиамин 70% 115-125 г; кислоту серную 55-65 г; дихлоргидрат β,β'-дипиперидиноизопропилтретбутиловый эфир 10^-4-10^-3 моль/л, вода до 1 л. Технический результат: получение качественных беспористых гальванических осадков с мелкокристаллической структурой, зеркальной поверхностью, хорошей адгезией, без применения промежуточного подслоя. 3 табл.

Электролит блестящего меднения, содержащий медь сернокислую, кислоту серную, этилендиамин, блескообразователь и ингибитор наводороживания, отличающийся тем, что в качестве блескообразователя и ингибитора наводороживания электролит содержит дихлоргидрат β,β'-дипиперидиноизопропилтретбутиловый эфир (М.М.332) формулы

при следующем соотношении компонентов:

Медь сернокислая, г120-130Этилендиамин, 70%, г115-125Кислота серная, г55-65Дихлоргидрат β,β'-дипиперидиноизопропилтретбутиловый эфир, моль/л10^-4-10^-3Вода, лдо 1