Способ электроосаждения сплава олово-висмут Советский патент 1991 года по МПК C25D5/18 C25D3/60 

Изобретение относится к электроосаждению сплава олово-висмут и может быть использовано в электротехнической и электронной промышленности.

Цель изобретения - повышение износостойкости, защитной способности и скорости осаждения покрытий.

Электроосаждение покрытий из сернокислого электролита на импульсном токе осуществляют тремя последовательными циклами импульсов, включающих высокочастотные катодные и анодные пачки импульсов и одну низкочастотную катодную пачку, причем от первого цикла к третьему уменьшают количество высокочастотных пачек в циклах от 5 до 1 и среднюю плотность тока от 2 до 0,5 А/дм2, Частота следования импульсов в высокочастотных пачках составляет 400 Гц при длительности катодной пачки 3-6 с, анодной 0,5-1 с, а в низкочастотной пачке 5-9 с

25 Гц при длительности ее

В осадках сплава во время работы высокочастотных катодных и анодных пачек импульсов со средней плотностью тока 1-3 А/дм2 происходит формирование макро- и микрослоев с повышенным (до 1,7-2 мае. %) содержанием висмута, что связано с растворением более электроотрицательного компонента сплава - олова - во время работы анодной пачки импульсов. Структуру микрослоев, полученных во время работы низкочастотной катодной пачки импульсов (средняя плотность тока 0,4-0,7 А/дм2, амплитудная 20-35 А/дм ). отличает невысокое (0.2-0,3 мае. %) содержание висмута, что связано с меньшей поляризуемостью процесса осаждения олова. Чередование насыщенных дефектами слоев, отличающихся по

С

ск ю

и

субструктуре и концентрации прочных, износостойких покрытий.

В прилегающих к подложке слоях на первом цикле электроосзждения с количеством высокочастотных катодных и анодных пачек, равном 5, содержание висмута близко к предельному (1,7-2 мас.%), что уменьшает вероятность образования ин- терметаллидов олова и меди на медной подложке и повышает защитную способность покрытия. На последующих циклах количество высокочастотных катодных и анодных пачек уменьшается до 1, формируются микрослои с повышенной износостойкостью и низким стабильным переходным электрическим сопротивлением из-за уменьшения количества висмута в поверхностных слоях до 0,2-0,3 мас.%.

Скорость нанесения покрытий повышается за счет того, что во время работы высокочастотных пачек импульсов осаждение ведется при больших средних плотностях тока (-1-3 А/дм2), при этом скорость осаждения составляет 1-1,4 мкм/мин. Наивысшая скорость осаждения покрытий наблюдается в первом цикле, так как повторяющиеся серии импульсов состоят из 5 катодных и анодных пачек. На третьем цикле скорость снижается, так как превалирует по времени работы низкочастотная пачка катодных импульсов. Повышается рассеивающая способность, скорость осаждения (до 0,82 мкм/мин) и защитная способность покрытия.

Частота следования поляризующих импульсов высокочастотной катодной пачки выбрана 400 Гц исходя из того, что дальнейшее ее повышение практически не влияет как на концентрацию компонентов в сплаве, так и на структуру и физико-механические свойства покрытий, приближаясь к структуре и свойствам покрытий, полученных на постоянном токе.

Частота следования поляризующих импульсов низкочастотной катодной пачки выбрана 25 Гц исходя из того, что при меньших частотах и средней плотности тока 0,7 А/дм происходит сильное наводорожива- ние покрытий и образование дендритов.

Частота следования поляризующих импульсов выбрана исходя из необходимости обеспечения амплитуды плотности тока 3 - 9 А/дм , достаточной для того, чтобы достичь потенциала растворения одного из компонентов сплава - олова, что повышает содержание в сплаве более электроположительного компонента - висмута.

Параметр реверсирования, т.е. отношение длительности катодной пачки 3-6 с к длительности анодной 0,5 -1 г. выбран исхо

дя из обеспечения за 3-6 с высокой скорости осаждения покрытий. Уменьшение длительности приводит к снижению скорости осаждения, Увеличение длительности пачки

свыше 6 с приводит к уменьшению выхода олова по току, ухудшению рассеивающей способности. Интервал длительности анодной пачки импульсов выбран исходя из того, что 0,5-1 с достаточно для

0 предотвращения дендритообразования и поддержания достаточно высокой скорости наращивания покрытий сплавом. Уменьшение длительности анодной пачки импульсов менее 0,5 с не позволяет устранить дендрито5 образование при высоких средних значениях тока катодной пачки импульсов. Увеличение длительности анодной пачки свыше 1 с нецелесообразно из-за значительного уменьшения скорости осаждения сплава.

0Длительность следования импульсов

низкочастотной катодной пачки (5-9) с выбрана исходя из того, что при средней плотности тока 0,4-0,7 А/дм2 формируется микрослой достаточной толщины, способ5 ный влиять на структуру и физико-механические свойства осажденных покрытий.

Длительность работы каждого цикла выбирается исходя из толщины покрытия, которое необходимо нанести за время

0 электролиза, Количество циклов, равное3, и начальное количество высокочастотных катодных и анодных пачек, равное 5, выбрано для создания плавного перехода от структуры к структуре цикла.

5 Пример. Электроосаждение покрытий сплавом олово-висмут проводят из электролита следующего состава, моль/л: SnS04 0,25; H2S04 1; В1(МОз)з-5Н20 0,02; ОП - 10 5 г/л; температура 20-2°С; подложка 0 медь и ее сплавы, сталь, никель. Для получения сравнительных данных параллельно осаждают покрытия известным способом (импульсным током с чередующимися катодными и анодными пачками импульсов).

5 Время осаждения 15 мин (3 цикла по 5 мин каждый), Частота следования импульсов в высокочастотных катодных и анодных пачках 400 Гц, длительность высокочастотной катодной пачки 4 с, анодной 1 с, частота

0 следования импульсов в низкочастотной катодной 25 Гц, длительность пачки 7 с, количество высокочастотных катодных и анодных пачек в первом цикле 5, втором 3, третьем 1.

5 Свойства полученных покрытий представлены в таблице.

Микротвердость измеряют на приборе ПМТ-3 при нагрузке на индентор 5 г.

Пористость покрытий определяют с помощью реактивов, дающих окрашенное соединение с материалом подложки. При осаждении на подложку из меди используют раствор состава, г/л: K4Fe(CN)e 40; Na2S04-10H202.

Содержание висмута в сплаве определяют фотокалориметрически с использованием тиомочевинного комплекса.

Адгезионную прочность - качественно методом нанесения сетки царапин по ГОСТ 16875-71.

Переходное сопротивление - согласно ГОСТ 16876-71.

Об износостойкости покрытия судят по коэффициенту относительной износостойкости е при трении о закрепленный абразив на машине Х4-Б по ГОСТ 17367-71. Эталонные образцы - технически чистое олово.

Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет повысить износостойкость покрытий в 1,4 раза, скорость электроосаждения до 0,82 мкм/мин, уменьшить

переходное электрическое сопротивление до 1,41 мОм.

Формула изобретения Способ электроосаждения сплава олово-висмут, включающий осаждение из сернокислого электролита на импульсном токе, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости, защитной способности и скорости осаждения покрытий, электролиз ведут тремя последовательными циклами импульсов, включающих высокочастотные катодные и анодные пачки импульсов и одну низкочастотную катодную пачку, причем от первого цикла к третьему

уменьшают количество высокочастотных пачек в циклах от 5 до 1 и среднюю плотность тока от 2 до 0,5 А/дм2, при этом частота следования импульсов в высокочастотных пачках составляет 400 Гц

при длительности катодной пачки 3-6 с, анодной 0,5-1 с, а в низкочастотной пачке - 25 Гц при длительности ее 5-9 с.

Изобретение относится к нанесению металлических покрытий. Целью изобретения является повышение износостойкости, защитной способности и скорости осаждения покрытий. Способ включает электроосаждение сплавов из сернокислого электролита, при этом ведение процесса осуществляют биполярным импульсным током N-последовательными циклами импульсов, каждый из которых состоит из повторяющихся серий, включающих M высокочастотных катодных и анодных пачек и одну низкочастотную катодную пачку. От первого цикла к N-уменьшают количество высокочастотных катодных и анодных пачек в сериях от M до единицы и среднюю плотность тока от 2 до 0,5 А/дм². Частота следования импульсов в высокочастотных катодных и анодных пачках равна 400 Гц, в низкочастотной катодной пачке 25 Гц. 1 табл.