Раствор для катодной обработки тугоплавких металлов перед нанесением гальванических покрытий Советский патент 1979 года по МПК C09K13/06 C25F1/08 C25D3/54 

Изобретение относится к электрохимической обработке металлов, в частности к катодной обработке (удаление окислов) тугоплавких металлов (ванадий, ниобий и тантал) перед нанесением гальванических покрытий (медь, ОЛОВО и индий). Известен водный раствор для катод ной обработки металлической поверхности, например нержавеющей стали, перед нанесением гальванических покр тий, содержащий фтористоводородную кислоту. Процесс ведут при плотности тока 10-300 А/дм в течение 0,1 с - 1 мин 1 . При катодной обработке тугоплавких металлов в водных растворах происходит ЛИШЬ частичное восстановлени поверхностных окислов и наб.гаодается значительное наводораживание этих металлов, что препятствует образованию гальванического покрытия с высокой адгезией из-за разложения и хруп кости гидридов металлов. Обработка тонкой ленты сопровождается при этом ее деформацией и растрескиванием. Пр веденные исследования механической прочности ванадиевой ленты толщиной 100 мкм показывают, что после обрабо ки ее в известном растворе разрутпение происходит уже при сднократном перегибе на 180°С. Катсдная обработка ниобиевой, танталовой и ванадиевой ленты ТОЛЩИНОЙ 15-20 мкм в известном растворе сопровождается практически мгновенной ее деформацией и последующим растрескиванием. Известен раствор для электрохимической анодной обработки ниобия, содержащий 10-1 5 %-ный водный раствор бромистого калия 2. . После указанной обработки не удалось получить СПЛОШНЫХ покрытий меди, олова и индия, что, по-видимому, связано с присутствием на поверхности продуктов анодного растворения, препятствующих электрокристаллизации металлов. Наиболее близким к изобретению является раствор ДЛЯ катодной обработки тугоплавких металлов (тантала) перед нанесением гальванических покрытий (никеля), содержащий фтористоводородную кислоту и органический растворитель (метиловый спирт). Раствор содержит также соляную кислоту 3. Исследование наводораживания ванадиевой ленты показывает, что при обработке в известном растворе в течение 2-30 мин происходит охрупчивь ние образцов за счет наводораживания в связи с чем они вьщерживают не бол 1-4 испытаний методом гиб с перегибом на . После 2-х минутной обработки в этом растворе на поверхности, ниобия, тантала и ванадия формируются несплошные неравнсжерные по крытия олова, меди и индия, легко ст рающиеся с основы. Удовлетворительны покрытия формируются лишь при продолжительности обработки 30 мин. Однако в этом случае гальванические осадки имеют несплошной (порошковый, стирающийся с основы) подслой л-0, 5мк и они неоднородны по толщине.. Медньзе покрытия на ванадии имеют локальные вспучивания. Кроме того, известный раствор содержит токсичный компонент метиловый .спирт. . Цель изобретения - повышение адгезии покрытия с основой и производительности процесса, а также снижение наводораживания металла основы и токсичности раствора. Для достижения поставленной цели раствор дополнительно содержит бромистый калий и ОП-10 (полиэтиленгликолевый эфир высокомолекулярных алкилфенолов), а в качестве органического растворителя - вещество, выбран ное из группы, включающей этиленглй.кОЛЬ, пропиленгликоль и глицерин, пр следующем соотношении компонентов: Фтористоводородная кислота (40-100%-ная),г 80-450 Бромистый калий,г25-50 ОП-10, гО,-5-1,5 Вещество, выбранное из группы, включающей этиленгликоль, пропиленгликоль и глицерин, л, ДО 1. Катодную обработку рекомендуют пр водить при плотности тока 2-5А/дм в течение 1-2 мин при комнатной температуре. Электролит готовят следующим образом. в органическом растворителе растворяют фтористоводородную кислоту, затем в полученную смесь вводят бромистый калий и ОП-10.« Плавиковую кислоту вводят в раствор для травления и удаления с поверхности окисных пленок, бромистый калий - в кач-естве активирующей добавки, ускоряющей травление окислов и повышающей электроповодность раствора, ОП-10 -в качестве повёрхностноактивной добавки, эмульгирующей графитовые и жировые загрязнения и стабилизирующей работу раствора в их присутствии, этиленгликоль, пропиленгликоль или глицерин - в качестве растворителя, для понижения обратимой поверхностной работы на границе металл-раствор, способствующего удалению жировых загрязнений с поверхности, а также уменьшению скорости наводораживания и коррозии металла подложки. Для осаждения гальванических покрытий меди, олова и индия используют следующие электролиты, г/л: Сернокислая медь 145 Пирофосфат калия 800 ОП-10.1 Гидразин хлористоводородный 40 ри плотности тока 1 А/дм и комнатной температуре (20-25°С), Олово двухлористое 40 Соляная кислота 0,5 Фтористый натрий . 50 Хлористый натрий 5 Желатина,.,1 при плотности тока 1,5 А/дм и комнатной температуре. Сернокислый индий 70 Сульфат натрия 10 ри плотности тока 1,5 А/дм, коматной температуре и рН 2,2. Покрытия из указанных электролитов осаждают толщиной 0,5-7 мкм на ленты из тугоплавких металлов толщиной 15-20 мкм. Адгезия покрытия с основой определяется двумя методами. I. Метод гиб с перегибом изгибе на 180° и радиусе кривизны 30 мкм. . П. Метод термоудара. Образцы попеременно погружают в жидкий азот (температура 77 К) и этиловый спирт (температура 298 К), контролируют появление локального;, вспучивания медных и оловянных покрытий и определяют число термоударов, необходимых для его возникновения. Так, в известном растворе медное покрытие на ванадии вьщерживает 1 термоудар, на ниобии 18-22, а на тантале 16-20, оловянное покрытие на ванадии выдерживает 2 термоудара-, на ниобии и тантале 1. В то же время при обработке в предлагаемом растворе медное покрытие на ванадии, ниобии и тантале выдерживает больше 50 термоударов, а оловянное покрытие от 6-9 до 25. При испытании методом гиб с перегибом разрушение металлических , покрытий, осажденных на обработанную поверхность в предлагаемом растворе, происходит после 5-6 кратного изгиба (покгилтие индием) , 6-7 кратного изгиба (покрытие оловом) и после 10-12 кратного изгиба (покрытие медью) . -: Изобретение проиллюстрировано несколькими примерами, представленньл и в Таблице.

Фтористоводородная кислота

40%-ная., г .100%-ная, г

Бромистый калий, г

ОП-10, г

Этиленгликоль Пропиленгликоль

450

330

50 1,5

37 1

1 л

гиб

Адгезия по методу

, число с перегибом гибов

Адгезия по методу термоударов , количество ударов50 Таким образом, предлагаемый раствор высокопроизводителен, не содержит токсичныхкомпонентов. Использование предлагаемого раств ра позволяет получать светлые, плотные мелкокристаллические осадки олова, меди и индия на ниобии, тантале и ванадии, обладающие хорошей адгезией к основе. Формула изобретения Раствор для катодной обработки тугоплавких металлов перед нанесение гальванических покрытий, содержащий фтористоводородную кислоту и органический раотворитель, отличаю:щ и и с я тем, что, с целью повышения адгезии покрытия с основой и про .изводительности процесса, а также снижен;1Я наводораживания металла ос новы и токсичности раствора,он допол нительно содержит бромистый калий

G 12

10

25

50

7 50 и ОП-10 (полиэтиленгликолевый эфир высокомолекулярных алкилфенолов), а в качестве органического растворителя - вещество, выбранное из группы, включающей дтиленгликоль, пропиленгли коль и глицерин, при следующем соотношении компонентов: Фтористоводородная кислота (40-100%-ная), г80-450 Бромистый калий, г25-50 ОП-10, г 0,5-1,5 Вещество, выбранное из группы, включающей этиленгликоль, пропилен.гликоль и глицерин, л До 1. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Великобритании 1301673, кл. С 7 В, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 262296, кл. В 23 Р 1/16, 1968. 3.РЖ Химия. Технология неорганических веществ. 1969, 6, реферат 6Л 369.