Электролит для осаждений покрытий на основе олова Советский патент 1993 года по МПК C25D3/32 

Изобретение относится к гальванотехнике, в частности, к электроосаждению электрохимических композиционных темно-серых и черных покрытий, обладающих паяемостью, коррозионной стойкостью и может быть использовано в радиопромышленности и в других отраслях, где необходимо применение черных поверхностей.

Цель изобретения - получение темно- серых и черных покрытий на основе олова,

обладающих светопоглощением, паяемостью, коррозионной стойкостью и увеличению допустимых катодных плотностей тока. Поставленная цель достигается электроосаждением композиционных покрытий олова с высоким содержанием ультрадисперсных частиц карбонитрида ниобия 200- 250 А от 15 до 80 мас.% или нитрида титана (300 А) от 10 до 80 мас.% из электролита, содержащего, мае. %:

00

ю

ю

Ч) 00

со

2,6-3,0 19,23 -22.0

0,7-1,24 5

2,84-12,4

2,84-12.4

0,6-2,5 15

Олово (в пересчете на

металл)

Пирофосфат калия

Солянокислый гидразин

Ультрадисперсные

частицы карбонитрида

ниобия

Ультрадисперсные

частицы нитрида титана

Алкилдиметилбензиламмоний хлорид или

алкилбензилтриметиламмоний хлорид

Смесь алкилди-(/ -гидроксиэтил)бензиламмонийхлорида с алкилди.-{/3 -гидроксиэтил)амином

и хлористоводородной

солью алкилди-(/ -гидроксиэтил)амина

Вода

Электроосаждение проводят на вертиальном катоде при катодной плотности тоа от 4 до 20 А/дм2 при перемешивании лектролита.

Основой электролита является раствор алийпирофосфатного комплекса двухваентного олова (Р20)2, который в приутствии органического вещества

0,6-2,5 Остальное

10

25

30

20

Н,

R-N-CH2- J

С1

сн.

где R с молекулярным весом 350. или органического вещества алкилбензилт- риметиламмоний хлорида

СНЪ t CH2-N-CH3 CH-j .

С1,

где R Cio-Ci4 молекулярная масса 346. обеспечивает соосаждение с оловом карбонитрида ниобия и образование покрытий.

Основной электролит раствор калийпирофосфатного комплекса двухвалентного олова (Р207)2 в присутствии органического вещества смеси алкилди- 0 -гидроксиэтип)6ензиламмонийхлорида

СН2СН2ОН

- -сн2-о

сн2сн2он

С1

10

5

5

0

с алкилди-( ft -гидроксиэтил) амином RH(CH2CH2OH)2 и хлористоводородной солью алкилди-( /8 -гидроксиэтил)амина RN(CH2CH20H)HCI, R обеспечивают соосаждение с оловом нитрида титана и образование покрытий.

Карбонитрид ниобия и нитрид титана получают в виде активных высокочистых ультрадисперсных порошков плазмохими0 ческим способом путем испарения соответствующего металла в азотной плазме высокочастотного разряда. При этом для увеличения активности порошков и качества полученных покрытий синтез карбонитрида ниобия и нитрида титана осуществляют при скоростях охлаждения продуктов реакции 10 -105 град/с путем ввода в зону образования соединений соответственно смеси аммиака и газообразных углеводородов или аммиака. .

Электролит готовят следующим образом.

Отдельно приготавливают раствор пи- рофосфатного комплекса двухвалентного

5 олова (Р207)2 из рассчитанного количества двухлористого олова и пирофосфата калия. Полученный осадок промывают горячей водой для удаления ионов хлора. Затем осадок пирофосфата олова растворяют в

0 водном растворе пирофосфата калия, необходимого для образования калийпирофосфатного комплекса двухвалентного олова, добавляют солянокислый гидразин и соответствующее органическое вещество. Отдельно к рассчитанному количеству ультрадисперсного порошка карбонитрида ниобия или нитрида титана соответственно добавляют часть приготовленного электролита и перемешивают до однородной суспензии.

Содержание электролитов представлено в табл.1, составы опробованных электролитов - в табл.2, результаты испытаний - в табл.З.

Электролит по сравнению с известными позволяет увеличить диапазон допустимых катодных плотностей тока и получать композиционные покрытия олова с высоким содержанием ультрадисперсных порошков.

5

0

5

благодаря чему покрытия являются черными, обладают коррозионной стойкостью, паяемостью и позволяющих экономить металлическое олово. Данный способ позволяет осуществлять процесс из слабощелочной среды без воздействия на ультрадисперсные частицы.

Формул а изо бретени я Электролит для осаждения покрытий на основе олова, содержащий соль олова, ли- рофосфат калия, гидразин солянокислый, поверхностно-активные вещества и воду, отличающийся тем, что, с целью получения светопоглощающих темно-серых и черных паяемых покрытий и увеличения диапазона допустимых катодных плотностей тока, он дополнительно содержит ультрадисперсные частицы карбонитрида ниобия, при этом в качестве поверхностно- активного вещества он содержит алкилди- метилбензиламмоний хлорид или алкилбенэилтриметиламмоний хлорид, и ультрадисперсные частицы нитрида титана, а также смесь алкилди-$ -гидроксиэтил)бен- зиламмоний хлорида с алкилди-(|9 -гидро- ксиэтил) амином и хлористоводородной

олью злкилди-( / -гидроксиэтил) амина ри следующем соотношении компонентов , ас.%:

Соль олова (в пересчете на металл). 2,6-3,0 Пирофосфат калия 19,23-22,0 Солянокислый гидразин Ультрадисперсные частицы карбонитрида

ниобия2,84-12,4 Алкилдиметилбензил- аммоний хлорид или алкилбензилтриметил- аммонийхлорид 0,6-2,5 Ультрадисперсные частицы нитрида титана 2,84-12,4 Смесь ал кил ди-(/ -гидроксиэтил) бензил- аммоний хлорида с алкил- ди-{/ -гидроксиэтил) амином и хлористоводородной солью алкилди-(-гидро- ксйэтил) амина 0,6-2,5 Вода остальное.

Использование: изобретение относится к гальванотехнике, в частности к электро- осаждению электрохимических композиционных темно-серых и черных покрытий, обладающих паяемостью, коррозионной стойкостью, и может быть использовано в радиопромышленности и в других отраслях, где необходимо применение черных поверхностей. Сущность: для осаждения композиционных покрытий электролит содержит, мас.%: соль олова (в пересчете на металл) 2,6-3; пирофосфат калия 19,23-22; солянокислый гидразин 0,7-1,24; ультрадисперсные частицы карбонитрида ниобия 2,84-12,4; алкилдиметилбензиламмонийх- лорид или алкилбензилтриметиламмоний хлорид 0,6-2,5; ультрадисперсные частицы нитрида титана 2,84-12,4; смесь алкил- ди-( /3 -гидроксиэтил)бензиламмонийхло- рида с алкилди-( / -гидроксиэтил)амином и хлористоводородной смесью алкилди- (/3-гидроксизтил)амина 0,6-2,5; вода - остальное. Использование в данном электролите описанных соединений позволяет получить темно-серые и черные покрытия на основе олова, обладающие светопоглощением, паяемостью, коррозионной стойкостью и увеличить диапазон до- (пустимых катодных плотностей тока до 20 А/дм. Зтабл, & &

30

Таблица 1

W t (минйм. количество компонентов)8,5 электролит с влкилдиметнлбен- аиланмонийхлоридом I, миним.режим электроосаклеиия

У 1 (миним. количество коипо- нентод). макс.режим электроосажденил

If S (минин, количество ком- лонентов). Изменение ниним, режим электроосаоденЧм

(Г I (нинин.количество Компонентов) . Изменение рН макс,режим электроосажления

|Г 1 (миним. количество компонентов)

промежуточный режим электроосвждения

И 2 (макс.количество компонентов, мийим.режим электроосаж- дения). Электролит с елкил- диметилбенаиланмонийхлоридом

IT 2 (накс.количество компонентов, макс.режим алектрорсажде- ния)

К 2 (промежуточный режим э лектроосажд.)

If 2 (макс.количество компонентов t миним. режим электроосвждения}. Изменение рН

(f 2 (макс.режим электроосаждения)

If 2 (промежуточный режим i электросетей.)

К 3 (промежуточное количество компонентов) мииим.режим злектроосаждения

IT 3 (макс.режим электроосаждения)

IT 3 (промежуточный режим элехтроосажд.)

К 3 (промежутоиный режим электроосаждения) изменение рН

IP b (миним. количество компонентов ( электролит с алкил(5ензил- тринетиламмонийхлоридом, миним. режим эпектроосаждения

IT b (макс.режим электроосажде- ния)

IP 4 (промежуточный режим электроосажд.)

It 4 (минин.режим электроосаж- жения) изненение рН

If l| (макс.режим электроосаждения) Э,Ь

V k (промежуточный режим электроосаждения)

IT 5 (миним.режим электроосаждения), макс.количество компонен- тов, электролит с алкилбензил- тринетиланнонийхлоридом

|Г 5 (макс.режим электроосаиде Хия)Ц4-

К 5 (промежуточный режим злект- роосаждения)

If 5 (изменение рН)

If 5 (накс.режим электроосождения) Э

18

Т бпяц|2

. 12

IT 5 (промежуточный пешим электрооса«яения)9,

f 6 (хинин.режим элсхтроосаж- дения), пронемуточное количество компонентов, электролит с алкилбензилтриметиламмоний-. . хлоридом 8,5

If 6 (маке.режим электроосаждения)8,5

If 6 (миним. режим электроосаждення) изменение рН .9,4

6 (макс.режим электрооеажяения).9,4

If 6 (промежуточный режим электроосакдения)Э,0

If 7 (мииим. режим электроосая-

дения) иинии.содержание -.,

.компоненте 8,5

If 7 (макс.режим электроосажде- . ния)- 8,5

If 7 (промежуточный режим электроосаждения) 8,5

If 7 (ииним.режим электроосаж- дення) изменение рН Э, 4

If 7 (макс.режим электроосаждения) О9,4

If 7 (промежуточный режим

электроосажд.)9,1

If в (минин.режим электроосажде- ния) макс солержание компонентов8,5

If 8 (макс.режим электроосаждения)8,5

If 8 (промежуточный режим электоо )сажд.).8,5

If 8 (ниним.режим электроосаждения) изменение рН9,4

If 8 (макс.режим электроосаждения)9,4

V 6 (промежуточный режим электроосажд,).9,1

If 9 (миним. режим электроосаждения) промежуточное количество компонентов8,5

If 9 (макс.режим электроосажлеиия)8,5

If 9 (миним. режим электроосаждения) изменение рН9,1|

If 9 (макс.режим электроосаждения)9,4

If 9 (промежуточный режим

электроосажд.)9,1

Свойства noKpurivf

X

Катодная плотность тока, Л/диЗ

Теюература эпектроЛи- та, 18-25 С

Время эпектрооса дения/

3 : 20

1J

21 3 10 20 3 1 20

20 25 18 20 10 1 .13 20 И 20 25 1 20 25 -18 20 25 18 20 25

12 К

. в. 12 12 18 22

10 4 )t S 10 ll 6 4 18 85 « S В 20 в в 17 6

в S 6 18 6

55 5 63 12 . }2 U to 7 60 81 «8

И М 58

Топяина покрыт), нкн

Солср«ание карбонмтрида

ниэСня а локрыти у,иэс.1 12 56 22 48-56 63

Содержание нитрила титана покрытиях, мае.- - - - .- Ц«вт тем- чер-тви-н«ри. ч«рн. мер- чвв-ивр- чвр-« р- ч«ри.и«рм.-ч«ри.чер- чеон. твм-мерн. черн но- нывно-мни иыЯ имиимя мр- ныАтй ими i- носе- Св- ., . .«- . Св- РЫИ рмйptal рый

Лаяеиость Прочность счеппемия

20

8

20

13

Э

17

20

8

12

10

6

16

18

8

16

20

6

И

20

6

16

8

И

20

Таблица )

Номер электролит И

1 L П 5 I - 6 I

1J

21 3 10 20 3 1 20

10 4 )t S 10 ll 6 4 18 85 « S В 20 в в 17 6

в S 6 18 6

55 5 63 12 . }2 U to 7 60 81 «8

И М 58

ныйно «Л ний блеет, блает. блеет, блеет.

с -ыр«АР А

КорООМОИММ СТОККОСТ 1

IMiwwet

Прочность сваппаиия

лЗ)- & А/ли , являются. ««еиматямии натоднит клотиостини том электролит прототип при оэотмтетвуокик тенларатурех «лектролмта 25( 40,

Корро«ионн 1| стойкости поквмтий еогласи ОСТ k ГО.ОЙ.ООС при втиоситвлмюВ «лмяоети 9BS, темтчратуре 401 , ГФОЛПЛКИТАЛЬНОСТН - 30 сутом и мэлодоустойчивости при температуре - , продрлмтепьности В ч (протокол испытаний прилагается)

пркритий с применением «лосе «ХСЛ ЬП при температур JOO IO C (протокол, испгганий прилагается) .

-Прочность сцепления покрктий с металлом тснови - Ма проверялось метолом nporoaaa при температур , е лослепупции применением полереиных апмюа граниии мвтаяп- оснма/плкритие с поммыо металлографического микроскопа при увеличении е 2000 ра.

Продолжи тавл.З

не аидер«ие от

4И ПВ1

ют ел