Способ электрохимического полирования меди Советский патент 1992 года по МПК C25F3/22 

Изобретение относится к электрохимической обработке металлов и может быть использовано в металлургии, электротехнике, радиоэлектронике и других областях техники.

Известен способ полирования меди в электролите на основе ортофосфорной кислоты с добавкой ионов меди и поверхностно активных веществ.

В качестве прототипа выбран способ электрохимического полирования меди в 75% растворе ортофосфорной кислоты с добавкой 0,5 - 1% металлического алюминия при температуре 50 - 55°С и плотности тока 15-30 А/дм2.

Основные недостатки способа заключаются в том, что необходимо поддерживать достаточно высокую температуру ванны, высокую плотность тока. При этом наблюдается незначительное улучшение поверхности с Ra 0,78 мкм до 0,65 мкм при трехминутной обработке и с 0,6 мкм до 0.53 мкм при пятиминутной обработке.

Целью изобретения является снижение шероховатости и увеличение отражательной способности поверхности обрабатываемого изделия.

Сущность изобретения заключается в анодной обработке изделий из меди в электролите на основе ортофосфорной кислоты и металлического алюминия; обработку ведут в потенциостатическом режиме при напряжении 1,8 - 2,5 В, плотности тока 1,5 - 4 А/дм2, температуре 17-30°С при следующем соотношении компонентов, мас.%

ортофосфорная кислота 70 - 85

Металлический

алюминий0,05-0,2

Электролит готовят путем растворения алюминия в ортофосфорной кислоте, тщательно перемешивают при 18 - 25°С.

Шероховатость поверхности определяли на профилографе марки 283, коэффициент отражения - на спектрофотометре марки СФ 4А с приставкой ПЗО-2.

П р и м е р 1. Цилиндр 150 мм и длиной 400 мм помещали в электрихимическую ванну в качестве анода, в которой в качестве электролита была залита 77% ортофосфорная кислота с добавкой 0,1% алюминия. Температуру в ванне поддерживали 20,..21°С, цилиндрический катод был помещен внутрь обрабатываемого цилиндра. Потенциал 1,8 В, анодная плотность тока

СО

с

XI

ON 00

ON XI

Јь

еу

1,5 А.дм . После 90 мин. электрохимической полировки (9 циклов по 10 мин. с двухминутной паузой) Ra уменьшалась с 0,15 мкм до 0,025 мкм.

П р и м е р 2. Медный диск диаметром 180 мм помещали в электрохимическую ванну, в которой в качестве электролита была залита 85% ортофосфорная кислота с добавкой 0,2% алюминия. В качестве катода использовали медную пластинку. Температуру в ванне поддерживали. 29...30°, потенциал 2,5 В, анодную плотность тока 4,0 А.. После 180 мин. электрохимической полировки (18 циклов по 10 мин. с двухминутной паузой) Ra уменьшалось с

2.2мкм до 0,21 мкм.

П р и м е р 3. Медный цилиндр диаметром 150 мм и длиной 400 мм помещали в электрохимическую ванну в качестве анода, в которой в качестве электролита была залита 80% ортофосфорная кислота с добавкой 0,15% алюминия. В качестве катода использовали медную трубку, помещенную внутрь цилиндра. Температуру в ванне поддерживали 24...25°С. Потенциал повышали с 2,1 В до 2,4 В ступенчато, выдерживая при каждом потенциале 2,1 В, 2,2 В,

2.3В в течение 1 минуты, а при 2,4 В в течение 7 минут. При зтом анодная плотность тока не превышала 3,7 А., в процессе обработка было сделано шесть указанных циклов, В результате чего Ra изменилось от 1,06 мкм до 0,15 мкм.

П р и м е р 4. Медный цилиндр диаметром 150 мм и длиной 160 мм помещали в электрохимическую ванну в качестве анода, в которой была залита 82% ортофосфорная кислота с добавкой 0,05% алюминия. В качестве катода использовали медную трубу. Температуру в ванне поддерживали 24...25°С. Потенциал повышали с 2,1 В до

2.4В ступенчато, выдерживая при потенциале 2,1 В, 2,2 В, 2,3 В в течение 1 минуты, а при 2,4 В в течение 7 минут анодная плотность тока не выше 3,55 А.дм . Число указанных ступенчатых циклов составило 15, В результате чего уменьшилось Rac2,1 мкм до 0,24 мкм.

П р и м е р 5, Медную трубу диаметром 150 мм и длиной 400 мм помещали в электрохимическую ванну в качестве анода, в которую была залита 70% ортофосфорная уислота с добавкой 0,1 % алюминия. Температуру в ванне поддерживали на уровне 24...25°С. Потенциал 2,3 В , анодная плотность тока 3,8 А.. После 180 мин. электрохимической полировки (18 циклов по 10

мин. с двухминутными паузами) Ra уменьшилось с 2,2 мкм до 0,54 мкм.

П р и м е р 6. Медный резонатор длиной 1410 мм, имеющей в сечении форму эллипса с большой полуосью R 800 мм и малой

полуосью R 450 мм помещали в электрохимическую ванну в качестве анода, в которую была залита 85% ортофосфорная кислота в количестве 99,90% с добавкой алюминия в количестве 0,10%. Температуру в ванне поддерживали на уровне 17°С, плотность тока не превышала 1,5 А/дм2. Потенциал увеличивали ступенчато с 1,8 В до 2,2 В. Время выдержки при 1,8 В, 1,9 В, 2,0В, 2,1 В по 1 минуте и при 2,2 В с выдержкой 7 минут.

Таких циклов было проведено шесть. После обработки из резонатора были вырезаны образцы для освидетельствования, при этом коэффициент отражения составил 95%, а шероховатость уменьшилась с Ra 0,20 мкм

до Ra 0,042 мкм.

Сравнительный анализ приведенных данных говорит об эффективности предлагаемого способа и предпочтительности его использования..... .

Кроме того, уменьшение плотности тока и температуры в предлагаемом способе приводит к снижению энергозатрат и улуч- шению условий труда, например, уменьшению газовыделения на электродах или при испарениях с поверхности ванны.

Формула изобретения Способ электрохимического полирования меди, включающий анодную обработку в электролите на основе ортофосфорной кислоты и металлического алюминия, отличающийся тем, что, с целью снижения шероховатости и увеличения отражательной способности поверхности, анодную обработку ведут в потенциостатическом режиме при напряжении 1,8 - 2,5 В, плотности тока 1,5 - 4 А/дм2, температуре 17 - 30°С при следующем соотношении компонентов, мас.%:

ортофосфорная кислота 70 - 85; металлический алюминий 0,05 - 0,2

Использование: в металлургии, электротехнике, радиоэлектронике. Сущность изобретения: полирование ведут на аноде в потенциостатическом режиме при напряжении 1,8-2,5 В, плотности тока 1,5 -4 А/дм , температура 17 - 30°С. Электролит содержит, мае. %: ортофосфорную кислоту 70 - 85, металлический алюминий 0.05 - 0,2.