Щавелевокислый электролит для осаждения сплава медь-олово Российский патент 2017 года по МПК C25D3/58 

Описание патента на изобретение RU2613838C1

Изобретение относится к гальваническому осаждению покрытий сплавом медь-олово с содержанием олова 5-35% и может быть применено для осаждения защитно-декоративных, коррозионно-стойких покрытий, а также в качестве подслоя.

Известен щавелевокислый электролит для осаждения сплава медь-олово, имеющий следующий состав электролита, г/л: сульфат меди 20-25, сульфат олова 3-10, аммоний щавелевокислый 45-55, борная кислота 15-25, желатин 0,1-0,2, триэтаноламин 0,3-0,5, вода до 1 л.

Недостатком указанного электролита является низкое качество покрытия и повышенное содержание веществ, трудно разлагаемых в сточных водах (борная кислота), и необходимость частой корректировки в результате частичного окисления олова.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту (прототипом) является щавелевокислый электролит для осаждения сплава медь-олово (RU 2487967 С1, опубл. 20.07.2013), в состав которого входят сульфат меди пятиводный, сульфат олова, аммоний щавелевокислый, ацетат натрия, желатин, ванилин, метиленовый синий.

К недостаткам прототипа относится использование в рецептуре метиленового синего, выступающего в качестве комплексообразователя, недостаточно защищающего олово от частичного окисления.

Задачей изобретения является разработка способа, позволяющего исключить частичное окисление олова за счет введения более сильного комплексообразователя - экологически безопасного комплексона - этилендиаминдиянтарной кислоты (ЭДДЯК) [S. Metsarinae, T. Tuhkanen, R. Aksela. Photodegradanion of ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and ethylenediamine disuccinic acid (EDDS) within natural UV radiation range // Chemosphere. 45 (2001). P. 949-955; V. M. Nikolskiy, L.N. Tolkacheva, A.A. Yakovlev, Y.M. Khalyapina, Т.I. Smirnova. Decrease in Environmental Pollution by Complexones as Factor of Biodiversity Preservation // European Researcher, 2013, Vol. (63), №11-2, P. 2675-2680].

Данная задача решается за счет того, что щавелевокислый электролит для осаждения сплава медь-олово, включающий сульфат меди пятиводный, сульфат олова, аммоний щавелевокислый, желатин, ацетат натрия, ванилин, дополнительно содержит экологически безопасный комплексон - этилендиаминдиянтарную кислоту ЭДДЯК, при следующем соотношении компонентов, моль/л: сульфат меди пятиводный - (8-10)10-2; сульфат олова - (1-5)10-2; аммоний щавелевокислый - (3-4)10-1; ацетат натрия - (1,81-2,00)10-1; желатин - (1-5)10-6; ванилин - (1-5)10-3; этилендиаминдиянтарная кислота -(5-100)10-5.

Технический результат заключается в исключении загрязнения окружающей среды, обеспечении равномерной поставки осаждаемых металлов меди и олова в процессе электролиза из соответствующих устойчивых комплексов меди и олова с ЭДДЯК с получением качественных зеркально блестящих покрытий, прочно сцепленных с подложкой.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о том, что заявляемый электролит отличается от известного введением нового компонента, а именно этилендиаминдиянтарной кислоты.

В табл. 1 приведена зависимость изменения концентрации олова от концентрации этилендиаминдиянтарной кислоты.

Этилендиаминдиянтарная кислота в водном растворе указанных компонентов обеспечивает образование координационных соединений, где в качестве ионов-комплексообразователей выступают медь, олово, а лигандом является экологически безопасная этилендиаминдиянтарная кислота, что препятствует гидролизу солей и, таким образом, препятствует даже частичному окислению входящих в состав электролита солей металлов (например, IgβCuЭДДЯК=18,46) [Бабич В.А., Горелов И.П. Спектрофотометрическое изучение комплексообразования меди с этилендиаминдиянтарной кислотой // Журнал аналитической химии, 1971, Т. 26, №10, С. 1946]. Требуемое значение рН 5 корректируют при помощи щавелевой кислоты или раствора аммиака. Это оптимальное значение pH раствора, при котором практически существуют только средние комплексы металлов [Бабич В.А., Горелов И.П. Спектрофотометрическое изучение комплексообразования меди с этилендиаминдиянтарной кислотой // Журнал аналитической химии, 1971, Т. 26, №2 (С. 1944) и выводы (С. 1946)].

Процесс осаждения металлов ведут при катодной плотности тока 1,0-3,0 А/дм2 и температуре 20-25°C при непрерывном перемешивании с использованием медных анодов. Электролит готовят следующим образом: комплексообразователь - этилендиаминдиянтарную кислоту (5-100)10-5 моль растворяют при 80-90°C в 1/3-1/4 необходимого для приготовления электролита объема воды. В отдельных порциях горячей воды растворяют соли меди (8-10)10-2 моль/л и олова (1-5)10-2 моль/л. Затем горячий раствор ЭДДЯК при непрерывном перемешивании вливают в полученные растворы и смешивают их. Затем в той же емкости растворяют из расчета 55 моль/л аммония щавелевокислого в воде при температуре 60°C, добавляют 0,2 моль/л желатина в виде раствора в теплой воде, 1,81 моль/л ацетата натрия и 0,1 моль/л ванилина при интенсивном перемешивании. Общий объем раствора доводят до 1000 мл.

Возможность осуществления заявляемого изобретения подтверждается примерами.

Пример 1. В 1000 мл воды растворяют 8,00*10-2 моль/л сульфата меди пятиводного, 1,00*10-2 моль/л сульфата олова, аммония щавелевокислого 3,87*10-1 моль/л, ацетата натрия 1,81*10-1 моль/л, желатина 3,33*10-6, ванилина 6,58*10-4 моль/л, этилендиаминдиянтарной кислоты 5*10-4 моль/л. Полученным составом при перемешивании проводят электролиз на медных анодах при плотности тока 1,0 А/дм2, температуре 20°C, рН 5,0, в результате чего получено зеркально блестящее покрытие.

Пример 2. В 1000 мл воды растворяют 8,00*10-2 моль/л сульфата меди пятиводной, 2,80*10-2 моль/л сульфата олова, аммония щавелевокислого 3,87*10-1 моль/л, ацетата натрия 1,81*10-1 моль/л, желатина 3,33*10-6, ванилина 6,58*10-4 моль/л, этилендиаминдиянтарной кислоты 5*10-4 моль/л. Полученным составом при перемешивании проводят электролиз на медных анодах при плотности тока 1,0 А/дм2, температуре 20°C, рН 5,0, в результате чего получено блестящее покрытие.

Пример 3. В 1000 мл воды растворяют 8,00*10-2 моль/л сульфата меди пятиводной, 5,00*10-2 моль/л сульфата олова, аммония щавелевокислого 3,87*10-1 моль/л, ацетата натрия 1,81*10-1 моль/л, желатина 3,33*10-6, ванилина 6,58*10-4 моль/л, этилендиаминдиянтарной кислоты 5*10-4 моль/л. Полученным составом при перемешивании проводят электролиз на медных анодах при плотности тока 1,0 А/дм2, температуре 20°C, рН 5,0, в результате чего получено зеркально блестящее покрытие.

Для определения стабильности электролита провели ряд циклов выработки электролита. Введение этилендиаминдиянтарной кислоты обеспечивает более высокую стабильность электролита по сравнению с прототипом. При электролизе не наблюдались изменения внешнего вида покрытия, и не требуется корректировка электролита. Электролит экологически безопасен.

Использование предлагаемого электролита позволяет осаждать зеркально блестящие покрытия, прочно сцепленные с медной подложкой. Покрытия выдерживают изгиб под углом 45° без излома и не отслаиваются от основы после нагрева при 250°C в течение 1 часа и последующего резкого охлаждения.

Таким образом, использование предложенного состава позволяет получить качественное покрытие и исключить загрязнение окружающей среды.

Похожие патенты RU2613838C1

название год авторы номер документа
ЩАВЕЛЕВОКИСЛЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ СПЛАВА МЕДЬ-ОЛОВО 2012
  • Виноградов Станислав Николаевич
  • Глебов Максим Владимирович
RU2487967C1
Электролит для осаждения покрытия из сплава медь-индий 2017
  • Матюшенко Мария Сергеевна
  • Никольский Виктор Михайлович
  • Сапрунова Татьяна Васильевна
  • Логинова Евгения Сергеевна
RU2665855C1
ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ СПЛАВА МЕДЬ-ОЛОВО 1992
  • Алексеюк А.А.
  • Барышникова Е.Б.
  • Котов В.В.
  • Милявская Г.В.
  • Мочалов Н.А.
  • Шевакин Ю.Ф.
  • Яковенко Л.А.
RU2029799C1
ЭЛЕКТРОЛИТ БРОНЗИРОВАНИЯ 1997
  • Лукомский Ю.Я.
  • Кунина О.Л.
RU2130513C1
ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ ОЛОВО-КОБАЛЬТОВЫХ ПОКРЫТИЙ 2018
  • Шеханов Руслан Феликсович
  • Гридчин Сергей Николаевич
  • Балмасов Анатолий Викторович
  • Камышева Ксения Андреевна
RU2694095C1
СУЛЬФОСАЛИЦИЛАТНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ СПЛАВА МЕДЬ-НИКЕЛЬ 2008
  • Виноградов Станислав Николаевич
  • Севостьянов Николай Владимирович
RU2365683C1
Щелочной электролит для электролитического осаждения желтой оловянной бронзы 2021
  • Махина Вера Сергеевна
  • Серов Александр Николаевич
  • Французова Тамара Павловна
  • Ильина Анастасия Константиновна
  • Ветрова Ольга Борисовна
  • Абрашов Алексей Александрович
  • Григорян Неля Сетраковна
  • Ваграмян Тигран Ашотович
RU2762501C1
Способ электролитического осаждения желтой оловянной бронзы 2021
  • Махина Вера Сергеевна
  • Серов Александр Николаевич
  • Французова Тамара Павловна
  • Ильина Анастасия Константиновна
  • Ветрова Ольга Борисовна
  • Абрашов Алексей Александрович
  • Григорян Неля Сетраковна
  • Ваграмян Тигран Ашотович
  • Мазурова Диана Викторовна
RU2775069C1
ЭЛЕКТРОЛИТ БРОНЗИРОВАНИЯ 2000
  • Лукомский Ю.Я.
  • Манукян А.С.
  • Кунина О.Л.
  • Машаева Е.В.
  • Митрофанова Е.Н.
RU2164968C1
Способ нанесения гальванических покрытий медью 2022
  • Киреев Сергей Юрьевич
  • Анопин Константин Дмитриевич
  • Киреева Светлана Николаевна
RU2779419C1

Реферат патента 2017 года Щавелевокислый электролит для осаждения сплава медь-олово

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для нанесения защитно-декоративных покрытий. Электролит содержит, моль/л: сульфат меди пятиводный (8-10)10-2, сульфат олова (1-5)10-2, аммоний щавелевокислый (3-4)10-1, ацетат натрия (1,81-2,00)10-1, желатин (1-5)10-6, ванилин (1-5)10-3 в присутствии (5-100)10-5 экологически безопасного комплексона этилендиаминдиянтарной кислоты. Технический результат заключается в исключении загрязнения окружающей среды, обеспечении равномерной поставки осаждаемых металлов меди и олова в процессе электролиза из соответствующих устойчивых комплексов меди и олова с этилендиаминдиянтарной кислотой с получением качественных зеркально блестящих покрытий, прочно сцепленных с подложкой. 1 табл., 3 пр.

Формула изобретения RU 2 613 838 C1

Щавелевокислый электролит для осаждения покрытия сплавом медь-олово, включающий сульфат меди пятиводный, сульфат олова, аммоний щавелевокислый, желатин, ацетат натрия, ванилин и воду, отличающийся тем, что он дополнительно содержит этилендиаминдиянтарную кислоту при следующем соотношении компонентов, моль/л:

сульфат меди пятиводный (8-10)10-2 сульфат олова (1-5)10-2 аммоний щавелевокислый (3-4)10-1 ацетат натрия (1,81-2,00)10-1 желатин (1-5)10-6 ванилин (1-5)10-3 этилендиаминдиянтарная кислота (5-100)10-5

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2017 года RU2613838C1

ЩАВЕЛЕВОКИСЛЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ СПЛАВА МЕДЬ-ОЛОВО 2012
  • Виноградов Станислав Николаевич
  • Глебов Максим Владимирович
RU2487967C1
US 7780839 B2, 24.08.2010
ЭЛЕКТРОЛИТ БРОНЗИРОВАНИЯ 1997
  • Лукомский Ю.Я.
  • Кунина О.Л.
RU2130513C1

RU 2 613 838 C1

Авторы

Гусева Дарья Александровна

Никольский Виктор Михайлович

Сапрунова Татьяна Васильевна

Логинова Евгения Сергеевна

Даты

2017-03-21Публикация

2015-12-18Подача