Электролит меднения Советский патент 1993 года по МПК C25D3/38 

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к электролитам меднения, из неводных растворов, и может быть использовано для получения медных электролитических покрытий.

Известны электролиты меднения на основе неводных растворителей, таких как метанол, этанол, формамид, ацетон, фурфурол, пиридин и др. Однако из этих электролитов, как правиле, не удается получить качественные осадки с высоким выходом меди потоку

1,2.

Известен электролит меднения следующего состава, г/л:

трифторацетат, меди (II)500 лимонная кислота . 200 диметилформамид до1л(3. Из этого электролита можно получать гладкие медные покрытия с низким выходом металла по току, т.е. процесс характеризуется низкой производительностью.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является электролит меднения состава, г/л: ацетат меди (II)60 пиридин 196,6 уксусная кислота до 1 л 4

Гальванопокрытия меди из этого электролита получают с выходом по току не более 60%, т.е. данный электролит также характеризуется низкой производительностью.

Целью изобретения является повышение выхода меди по току при получении качественных медных гальванопокрытий.

Поставленная цель достигается тем, что электролит меднения, включающий пиридин, уксусную кислоту и соединение меди, в качестве последнего содержит ацетилаце- тонат меди (II) при следующем соотношении компонентов, г/л:

ацетилацетонат

меди (II)Z6-52

пиридин49,2-98.3

уксусная кислотадо 1 л

Анализом патентной и научно-технической литературы установлено, что ацетилацетонат меди (II) до сих пор никем не использовался для электроосаждения меди гальваническим способом.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.

Электролит меднения готовят растворением ацетилацетоната меди (II), постоянно перемешивая, в заранее приготовленном растворе пиридина в уксусной кислоте. Так как свежеприготовленный электролит мало- электропроводен, его необходимо выдержать при комнатной температуре в течение 24 час. Электроосаждение меди проводили в стеклянной ячейке с водяной рубашкой с рабочим объемом 50 см3. Катод из медной фольги толщиной 0,5 мм помещали в тефло- новую кассету с открытой рабочей площадью 1 см2. Платиновый анод завешивали в электролизере параллельно катоду на расстоянии 20 мм. Анод и катод разделены диафрагмой из пористого стекла.

В качестве источника тока использовали универсальный (стабилизированный) источник питания УИП-2. Температура в электролитической ячейке поддерживалась с помощью ультратермостата UTU-4 (ПНР) с точностью 0,5°С.

Медный катод предварительно обезжиривался в растворе 10%-го КОН при комнатной температуре, после промывки горячей (60°С) водой травили в растворе состава, (г/л):

азотная кислота80-100

серная кислота750-800

соляная кислота2-3

и снова промывали водой и высушивали. Перед погружением в электролит катод декапировали в 15%жой , промывали водой, этиловым спиртом и быстро просушивали над горячей плиткой.

Выход металла по току определяли на основе закона Фарадея с использованием медного кулонометра. Выход меди па току рассчитывали по формуле

ВТСи

тэ

ГПк

100%.

где тэ - масса меди, выделившейся за время электроосаждения на катоде из исследуемого электролита;

гпк масс меди,, выделившейся за это же время на катоде медного кулонометра. Качество получаемых электролитических осадков меди оценивалось визуально. Использованные в работе реактивы подвергались очистке и обезвоживанию обычными прёпаративными методами.

При электролизе раствора, содержащего

ацетилацетоната меди 52 г/л, пиридина 49,2 г/л, растворенных в безводной уксусной кислоте, объем которой доводился до 1 л, при катодной плотности тока 0,9 А и температуре 60°С в течение 180 мин на ка-годах электролизера и кулонометра выделилась медь в количествах 0,0238 и 0,0247 г соответственно. Выход меди по току составляет 96,2%. Электролитический осадок представляет светлое равномерное, в основном блестящее покрытие характерного розового цвета (опыт 3).

Другие опыты проводили аналогичным способом. Условия электроосаждения, состав электролита и результаты опытов представлены в таблице.

Наилучшие по качеству электролитические осадки меди, кэк видно из данных таблицы, получены из растворов, содержащих ацетилацетонат меди (II) в количествах 26-52

г/л. Наиболее качественные осадки меди получены (опыты 2 и 3) с максимальными выходами металла по току (85,8-96,2%). Снижение концентрации соли меди ниже 26 г/л ведет к ухудшению качества электролитического осадка и понижению выхода меди по току. Осадки металла получаются порошкообразными и с мелкими дендритами, матовые, неравномерно распределены по поверхности катода. Увеличение содержания соли меди в электролите выше 52 г/л невозможно из-за ограниченной растворимости ее в исследованном растворителе.

Увеличение концентрации пиридина в электролите выше 98,3 г/л (опыты 8, 10, 12) обусловливает снижение качества и резкое падение выхода меди по току. Уменьшение концентрации пиридина ниже 49,2 г/л нецелесообразно из-за снижения электропроводности электролита и уменьшения растворимости ацетилацетоната меди (II).

Таким образом, предлагаемый электролит позволяет получать качественные медные покрытия с более высоким (до 1,6 раза) выходом металла по току по сравнению с прототипом, что в свою очередь обеспечивает соответствующее повышение производительности технологии меднения из неводных растворов. Использование органических растворителей позволяет осуществлять электроосаждение меди совместно с активными металлами и на активных ме0

таллах, не допускающих контакта с водой или водными растворами.

Формула изобретен и л Электролит меднения, содержаа(ий соединение меди, пиридин и уксусную кислоту, отличающийся тем. что, с целью повышения выхода меди по току, он в качестве соединения меди содржит ацетилаце- тонат меди (II) при следующем соотношении компонентов:

ацетилацетонат меди, г 26-52 пиридин, г49,2-98.3 уксусная кислота, л до 1 л.

Сущность изобретения: электролит меднения содержит: ацетилацетонат меди (II)- 26-52 г, пиридин - 49,2-98,3 г, уксусная кислота - до 1 л. При плотности тока 0,9 А и температуре 60°С качественное покрытие получают с выходом меди по току до 96%.

Составы электролитов, режимы электролиза и результаты опытов по электроосаждению меди