Способ получения медных покрытий на неметаллических материалах Советский патент 1993 года по МПК C23C18/40 

О

го о о

СА V4

Изобретение относится к способам химической металлизации неметаллических и каталитически неактивных металлических дисперсных материалов, например графитов, карбидов, сульфидов, оксидов, нитридов и других, а также мелких пластмассовых изделий, графитизированных- тканей, войлоков, печатных плат, и может быть использовано в гальванотехнике, порошковой металлургии, электротехнической машиностроительной и радиотехнической промышленности.

Известен способ химического меднения керамических изделий, включающий обезжиривание в щелочном растворе, промывку, протравливание в растворах кислот, обработку Q водном растворе борогидрида натрия (19 г/л) и последовательное двустадийное меднение: сначала в частично отработанном растворе меднения, затем в растворе основного химического меднения. Недостатком данного способа является его, многостадийность, включающая несколько межоперациониых промывок. Водный раствор борогидрмда натрия нестабилен, что не допускает его многократного использования. Высокий расход дорогостоящего борогидрида натрия удорожает стоимость конечного продукта. Вследствие этого указанный способ не нашел применения в промышленности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату яаляетсй способ получения медных покрытий на неметаллических материалах, по которому по.сле травления детали подвергают каталитической обработке, т.е. сначала сен, сибилизируют в солянокислом растворе, содержащем хлористую и хлорную медь, хлористый калий, резорцин и ПАВ, после чего детали промывают, затем активируют в растворе едкого натра и борогидрида(1 г/л), 9 после промывки осаждают медь из раствора следующего состава:

Пентагидрат сернокислой меди, г30

Соль Рашеля, г150

Цианистый натрий, г0,03

Формалин (37%-ный). мл15

Смачиватель, мл1

Едкий натр, до рН13

Веда, лДо 1

испытание этого способа на порошках положительных результатов не дает, совмещение операций сенсибилизации и активации недопустимо, так как раствор сенсибилизации содержит значительное количество кислоты (500 мл/л), а раствор активирования - сильнощелочной - содержит борогидрат натрия. Сливание этих растворов пр аодит к мгновенному разложению борогидрида натрия, что может сопровождаться взрывом.

Время проведения процесса составляет более часа. Кроме того, после каждой операции и промывки необходим процесс фильтрования, что еще более удлиняет процесс. Наличие в растворе медЯения цианистого натрия требует специальной очистки сточ0 ных вод.

Целью изобретения являются интенсификация и повышение экономичности процесса.

Указанная цель достигается тем, что по 5 предлагаемому способу стадии каталитической обработки поверхности и осаждения меди проводят в одной и той же ванне сначала в водном растворе, содержащем:

Пентагидрат сернокислой 0 меди, г50-120

.Триэтаноламин и/или

ксилит, г50-90

Одноатомный спирт, мл 30-50 Гидроокись натрия, г50-150

5 Вода, лДо 1

в течение 1,5-10 мин при перемешивании, после чего Добавляют раствор, содержащий, г/л:

Борогидрат натрия1-5

0 Едкий натр20-30

Тетраборат натрия5-15

при соотношении растворов 10:1, затем вводят формалин р7%-ный раствор) в количестве 80-150 мл/л и продолжают процесс до 5 полного восстановления иомов меди из раствора.

В качестве одноатомного спирта используют этиловый, пропиловый, изопропиловый спирт; он играет в растворе ропо 0 смачивателя, так как брльшинство дисперсных материалов лиофобнь, плавают на поверхности раствора и не .участвуют в процессе металлизации.

Раствор готовят следующим образок В Раствор № 1. Компоненты раствора растворяют в дистиллированной воде в следующем порядке: едкий натр (с охлаждением раствора до 18-20°С), тризтаноламин или ксилит (можно брать триэтаноламин и 0 ксилит 1:1), сернокислая медь и одноатомный спирт. Объем раствора берется из расчета необходимого весового содержания меди на изделиях.

Раствор Мг 2. Для его приготовления 5 после растворения в дистиллированной.воде едкого натра в количестве 20-30 г/л растворяют в этом объеме тетраборат натрия (5-15 г/л) и борогидрат натрия (1-5 г/л).

Формалин вводят после помещения в раствор металлизируемого материала, так

как добавление формалина к раствору № 1 вызывает его разложение с выделением порошка меди.

Процесс меднения ведут до полного выделения меди из раствора за одну операцию без корректировки раствора при комнатной температуре.

Нарушение порядка проведения операций в описываемом способе не позволяет получать медненные порошки хорошего качества. Так. если в раствор № 1 ввести сначала раствор № 2 и формалин, а затем (еталлизируемыв материалы, то уже при добавлении в раствор ( 1 незначительного количества раствора ivi; 2 и формалина начнется неуправляемая реакция осаждения меди в объеме раствора, т.е. разложение раствора..

Если порошки поместить в раствор N; 2, а затем добавить раствор N 1 и формалин, то не удается получить порошки удовлетворительного качества из-за разложения борогидрида натрия из рабтвора № 2 на прверхности порошков. При введении формалина в Ьдстеор № 1 через 1-1,5 ч наблюдается восстановление меди в объеме раствора.

Пример 1. 30 г порошка графита ЗУГ-П помещают в 1 я раствора № 1 следующего состава;

Пентагидрат сернокислой меди, г50

Едкий натр, г50

Триэтаноламйн. г50

Изопропиловый спирт, мл/л 30 вода, лДо t

Раствор перемешивают мин и вводят 100 мл раствора № 2 следующего состава, г/л:

Борогидрат натрия1

Едкий натр20

Тетраборат натрия5 ,

после чего добавляют50 мл 37%-ного формалина. Через 5 мин после добавления формалина начинается видимый процесс выделения меди, который продолжается 2(: мин до обесцвечивания раствора. Качество покрытия частиц порошка хорошее, все равномерно покрыты слоем меди. Выделение порошка мед в объеме не йаблюдаетсй. Металлизации стенок аппарата не иромсходит.

Пример 2. 30 г порошка тайгинского графита помещают в 1 л раствораЧ 1 следующего состава:

Пентагидрат сернокислой меди.г100

Едкий натр, г100

Ксилит, г70 .

Этиловый спирт, мл/л40

Вода, лДо 1

перемешивают В мин вводят 1.00 мл раство-. ра № 2 следующего состава, г/л: ;

Борогидрид натрия3

5Едкий натр25

Тетраборат натрия10 - ;

и 100 мл 37%-ного формалинаЧерез 3 мин после дoбaвлeнияvформалина начинается видимый прЪцессшмдеяе0 ния меди, который продолжается околЬ 20 мин до полного обесцвечивания: раствора. Качество покрытия частиц порошка хорошее, выделения порошка меди в объеме не наблк дается. МеталлизаиииСтенокаппара-: 5 та не происходит... .

Пример 3. Мелкие пуговицы из пластмассы АВС-2020 {400 шт.) после травления и промывки помещают в 1 л разбавленного непосредственно перед процессом 0 в 2 раза раствора следующего состава: Пентагидрат сернокислой меди, г50

Едкий натр, г50

Триэтаноламйн, г50

5 Изопропиловый спирт, мл/л 30

Через 1 мин,выдерживания при перемешивании вводят ТОО Мл предварительно разбавленного в 2 раза раствора t 2 следующего состава, г/л:

0 Борогидрид натрия1

Едкий натр20

Тетраборат натрия 5

и 50 мл предварительно разбавленного в 2 раза 37%-ного формалина. Пуговицы поВ крыты полностью: толарна покрытия 1,0 мкм: покрытие медное, ровное, розовое, пригодное для дальнеШией гальванической обработки.

П р и м е р 4. Матированные гранулы 0 полистирола 3x4x3 мм помещают в 1 л предварительно разбавленного в 3 раза раствора № 1 следующего состава: Пентагидрат сернокислой меди, г100

5 Едкий натр, г100

Триэтаноламйн, г70

Этиловый спирт, мл/л50

и перемешивают вместе с фанулами, через 2 мин вводят предварительно разбавлен0 нь1й в 3 раза раствор Мг 2 следующего состава, г/л:

Едкий натр30

Борогидрид натрия3

Тетраборат натрия15

5 в соотношении. 10:1 и 120 мл п редва рител ьн6 разбавленного в 3 раза 37%-ного раствора формалина..

Через 25 мин раствор обесцветился. В объеме осаждения медм не пргоисходило.

Все гранулы были покрыты ровным розовым слоем меди.

Пример 5. 100 г порошка двуокиси скандия помещают в 1 л раствора ГФ 1 следующего состава.

Пентагидрат сернокислой меди, г100

Едкий натр, г100

Триэтаноламин, г70 .

Иэопропиловый

спирт, мл/л40

выдерживают при перемешивании 5 мин и далее вводят 100 мл раствора ЬЬ 2 следующего состава, г/л:

Борогидрид натрия3

Едкий натр25

Тетраборат натрия10

и 120 мл 37%-ного раствора формалина. Порошок перемешивают в исходном растворе 1в мин до полного обесцвечивания раствора. Покрытие частиц порошка медью равномерное, непокрытых частиц не обнаружено.

(56) Dftnard J. M ;Brtde and Ury P. Vlasak, J. Electrochemieal Soc.. 118. Nfc 12, 2055-2059, 1971.

Патент США № 4199623. кл. 427/305, 1980.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДНЫХ ПОКРЫТИЙ НА НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛАХ, включающий проведение каталитической обработки поверхности и осаждения меди с использованием щелочных растворов меди и борогидрида натрия, отличающийся тем. что. с целью интенсификации и повышения экономичнейстИ процесса, стадии каталитической обработки поверхности и осаждения меди проводят в одной и той же ванее сначала в растворе, содержащем; Пентагидрат сернокислой . меди, г50-120 Триэтаноламин и/или ксилит, г50-90 Одноатомный спирт, мл30-50 Гидроокись натрия, г50-150 Вода, лдо 1 в течение 1.5-10 мин при перемешивании, после 4ег6 добавляют раствор, содержащий, г/л: Борогидрид н1трия1-5 Едкий натр20-30 Тетраборат натрия6-t5 при соотношении растворов 10:1, затем вводят формалин 7%-ный раствор в количестве 80-150 мл/л и продолжают процесс до полного восстановления ионов меди из раствора.