Электролит для осаждения палладиевых покрытий и способ его корректирования Советский патент 1992 года по МПК C25D3/52 

Изобретение относится к области электрохимического осаждения металлов, в частности, к нанесению палладиевых покрытий и к способам приготовления и корректирования электролитов палладирования.

Известен электролит палладирования, содержащий палладий (в пересчете на металл) 10 г/л, аммоний фосфорнокислый 2-х замещенный 80 г/л при рН 8. Недостатком данного электролита является то, что он применяется только при больших скоростях взаимного перемещения деталей и электролита и электролит не может применяться при покрытии деталей на подвесках или насыпью.

Наиболее близким к предлагаемому является электролит фосфатного палладирования, содержащий палладий (в пересчете

на металл) 20 г/л, натрий фосфорнокислый 2-х замещенный 12-ти водный 130 г/л, аммоний фосфорнокислый 2-х замещенный 60 г/л, бензойную кислоту 3 г/л при рН 6,75 и рабочей температуре 50-75°С и катодной плотности тока 0,1-0,5 А/дмг.

Недостатком данного электролита является то, что он применяется только в стационарных ваннах при покрытии деталей на подвесках, требует подогрева, дает матовое пористое покрытие (количество пор на 1 см2 поверхности при толщинах 1 мкм 3-5, при толщинах 6 мкм 1-2), имеет ограниченный срок службы до регенерации (возможна корректировка до 180-200 г металлического палладия на 1 л электролита).

Ч ON СЛ Ю

О

со

Цель изобретения -снижение пористости, повышение блеска покрытий и стабильности электролита.

Электролит имеет следующий состав, г/л:

Палладий (в пересчете

на металл)3-20

Натрий фосфорнокислый

2-х замещенный 12-ти

водный100-130

Аммоний фосфорнокислый

2-х замещенный15-60

Трилон Б1-2

Кристаллоза0,5-1

Процесс ведется при 20-75°С, катодной плотности тока 0,2-2 А/дм и рН 8,5-8,9. При корректировании электролита перед коррекцией кислотности в электролит вводят смесь тетрааминохлорида палладия и три- лона Б, а затем кристаллозу при следующем соотношении компонентов 100:3:0,75 соответственно.

Поскольку палладиевые покрытия не относятся к числу протекторных, для обеспечения надежной стойкости и коррозии необходимо осаждать беспористые покрытия, а также учитывать износ покрытия за счет механического воздействия в ходе эксплуатации изделия за весь период службы, износ будеттем меньше, чем будет глаже и беспо- ристей нанесенное покрытие.

Совместное введение в состав электролита трилона Б и кристаллозы позволяет обеспечить осаждение на катоде блестящего беспористого покрытия при толщинах бо- лее 1 мкм, повысить катодную плотность тока и расширить диапазон рабочих температур при нанесении покрытий, применять электролит на любом виде оборудования - при покрытии деталей на подвесках, на- сыпью в барабанных и колокольных ваннах.

Таким образом, только совместное введение в состав электролита трилона Б и кристаллозы (взамен бензойной кислоты, используемой в электролите-прототипе) по- зволяет осуществить поставленную цель.

Минимальным содержанием палладия (в пересчете на металл) является 3 г/л, т.к. при меньшем содержании палладия получаются пористые матовые покрытия.

Максимальным содержанием палладия является 20 г/л, т.к. более высокое содержание палладия не влияет на пористость и блеск получаемого покрытия и экономически не целесообразно.

Минимальным содержанием натрия фосфорнокислого является 100 г/л, т.к. при меньшем содержании фосфата натрия уменьшается электропроводность электролита.

Максимальным содержанием натрия фосфорнокислого является 130 г/л, т.к. при большем содержании фосфата натрия возможна его выкристаллизация при понижении температуры электролита ниже 20°С.

Минимальным содержанием аммония фосфорнокислого является 15 г/л, т.к. при меньшем содержании аммония фосфорнокислого требуется частая корректировка рН электролита.

Максимальным содержанием аммония фосфорнокислого является 60 г/л, т.к. при большем содержании фосфата аммония возможна его выкристаллизация совместно с фосфатом натрия при понижении температуры электролита ниже 20°С.

Минимальным содержанием вводимых совместно трилона Б и кристаллозы являются для трилона Б 1 г/л, а для кристаллозы 0,5 г/л. При меньшем содержании трилона Б и кристаллозы получают матовое пористое покрытие (при толщине покрытия 1 мкм количество пор 3-5, при толщине покрытия 6 мкм количество пор 1-2).

Максимальным содержанием вводимых совместно трилона Б и кристаллозы является для трилона Б 2 г/л, а для кристаллозы 1 г/л, т.к. более высокое содержание трилона Б и кристаллозы не дает улучшения качества получаемого покрытия и нецелесообразно.

Электролит готовится следующим образом: расчетное количество хлористого палладия растворяется в расчетном количестве концентрированного водного раствора аммиака (растворение ведется порциями). Растворение ведут при нагревании до получения раствора тетрааминохлорида палладия желтого цвета. Полученный раствор фильтруют, фильтр промывают до отсутствия в промывной воде ионов палладия. В полученный раствор, в который добавлена промывная вода, вводят расчетное количество трилона Б. В горячей воде при температуре 70°С при помешивании растворяют расчетное количество аммония фосфорнокислого 2-х замещенного, после чего при помешивании растворяют расчетное количество натрия фосфорнокислого 2-х замещенного 12-ти водного. К полученному раствору фосфатов при помешивании осторожно, избегая разбрызгивания, добавляют раствор тетрааминохлорида палладия с три- лоном Б. Полученный раствор перемешивают и добавляют водный раствор расчетного количества кристаллозы. Полученный раствор доводят до рабочего объема. Проверяют и устанавливают кислотность добавлением фосфорной кислоты или концентрированного водного раствора аммиака. Корректировка кислотности

производится по показаниям рН-метра либо индикаторной бумагой Рифан - фосфорной кислотой либо концентрированным водным раствором аммиака. Корректировка содержания палладия в электролите произ- водится по результатам химического анализа либо по пропущенным ампер-часам. При необходимости трилон Б и кристалло- за вводятся одновременно с введением палладия в соотношении (в г ) палладий метал.:трилон Бжристаллоза 100:3:0,75 соответственно, Палладий вводят в виде ;етрааминохлорида палладия.

Примеры выполнения электролита и его свойства представлены в таблице.

Сравнительные испытания данного электролита с известным (пример 1) выявили следующие преимущества первого: дает возможность получать блестящие покрытия, беспористые в толщинах не менее 1 мкм; расширяет область применения электролита, применим для нанесения покрытия на различном оборудовании при обработке деталей на подвесках, насыпью; не требует при работе нагрева или охлаждения, так как работает в широком диапазоне температур 20-70°С; допускает работу при большой объемной плотности тока 0,3 А/л и выше; срок службы электролита практически не ограничен, наработка более 2400 г металлического палладия на 1 л электролита; не требует электрохимической проработки под током

после составления и каждой коррекции, фильтрации.

Формула изобретения

1.Электролит для осаждения паллади- евых покрытий, включающий хлористый палладий, натрий фосфорнокислый двухза- мещенный двенадцативодный и аммоний фосфорнокислый двухзамещенный, отличающийся тем, что, с целью снижения пористости, повышения блеска покрытий и стабильности электролита, он дополнительно содержит трилон Б и кристаллозу при следующем соотношении компонентов, г/л:

Хлористый палладий

(в пересчете на металл)3-20

Натрий фосфорнокислый

двухзамещенный

двенадцативодный100-130

Аммоний фосфорнокислый

двухзамещенный15-60

Трилон Б1-2

Кристаллоза0,5-1

2.Способ корректирования электролита для осаждения палладиевых покрытий, включающий коррекцию кислотности, отличающийся тем, что, с целью снижения пористости, повышения блеска покрытий и стабильности электролита, перед коррекций кислотности в электролит вводят смесь тетрааминохлорида палладия и трилона Б, а затем кристаллозу при следующем соотношении компонентов 100:3:0,75 соответственно.

Состав электролита, г/л

палладий (в пересчете

на металл)20

натрий фосфорнокислый

2-х замещенный 12-ти

водный130

аммоний фосфорнокислый

2-х замененный 60

бензойная кислота 3 трилон Б кристаллоза Кислотность6,75

Пористость (количество

пор на 1 см2)

толщина покрытия 1 мкм 3-5

2мкм2-4

3мкм1-2

4мкм1-2 6 мкм1-2

Внешний вид покрытияМатовое

Рабочая температура электролита,50-75

Плотность тока, А/дм20,1-0,5

Допустимая объемная пот- ность тока на один литр электролита, А/л

13

20

100 15

100 15

115 130 1)060

4-5

5

Ц

2

2

0-1 0-1

О

о

о

Матовое Блестящее подгар

20

156 75

20-70 20-70 20-70 20-70 200,1-2 0,1-2 0,1-2 0,1-2 0,1

Свыше 0,15 0,3 и выше не влияет на качество

влияет на покрытия

качество

покрытия

13

20

100 15

115 130 1)060

20

156 75

5

0-1 0-1

О

о

о

Матовое Блестящее подгар

20-70 20-70 20-70 20-70 0,1-2 0,1-2 0,1-2 0,1-2 0,1-2

Изобретение относится к нанесению палладиевых покрытий из фосфатных электролитов и способу корректирования электролита палладирования. Цель изобретения - снижение пористости, повышение блеска покрытий и стабильности электролита. Электролит палладирования содержит, г/л: палладий (в пересчете на металл) 3- 20; натрий фосфорнокислый 2-х замещенный 12-ти водный 100-130; аммоний фосфорнокислый 2-х замещенный 15-60, трилон Б 1-2, кристаллоза 0,5-1. При корректировании электролита палладировя- ния перед коррекцией кислотности в электролит вводят смесь тетрааминохло- рида палладия и трилона Б, а затем кри- сталлозу при следующем соотношении компонентов 100:3:0,75 соответственно. 2 с.п.ф-лы, 1 табл. со

Срок службы электролита

до регенерации в граммах

палладия металлического

на один литр электролита 180-200

Холостая проработка электролита под током после составления, коррекции, фильтрации до получения качественного покрытияТребуется

Более

Не требуется