Раствор для химического осаждения покрытий из сплава олова Советский патент 1980 года по МПК C23C3/02 

1 . Изобретение относится к области осаждения химических покрытий на металлическую поверхность, в частнос ти, покрытий из сплава олова с висму том на медь для обеспечения длительной способности к пайке, и может быть использовано, например, в радиотехни ческой или электронной промьлшленнЬсти. Широко известно использование хим ческих покрытий из олова и его сплавов в качестве припоя. Для получения таких покрытий известно множество растворов. Известен,например, раствор для химического лужения меди и ее сплавов, содержащий соль олова (11), тиомоЧевину, NIИнepaльнyю или органическую кислоту Ш. Однако из этого раствора не представляется возможным нанести покрытие, обеспечивающее длительную способность к пайке мягкигл припоями с применением неактивных флюсов, так как луженая поверхность быстро окисляется , . Кроме того, при низких температурах это покрытие подвергается сильно .коррозии в виде оловянной чумы. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является раствор для хи лического осаждения покрытий из сплава олова со свинцом, содержащий соль двухвалентного олова, соль свинца в качестве соли, сосэсаждаемого мётсшла,. минеральную кислоту, тиомочевину и хлорид аг мония 2 . Данный раствор обеспечивает получение покрытий, которые по сравнению с оловянными являются более коррозионностойкими и сохраняют способность к пайке в течение длительного времени. Однако их коррозионная стойкость и длительность способности к пайке все-таки недостаточна. Цель изобретения - улучшение паяемости покрытий и повышение их коррозионной стойкости за счет осаждения сплава олова с висмутом. Из известного же раствора при использовании соли висмута в качестве соли осаждаемого металла сплав олово-висмут на медной подложке не осаждается. Для совместного выделения олова и висмута на поверхности меди и ее

сплавов необходимо, чтобы sjjeKTpoflный потенциал меди был Отрицательнее потенциалов олова и висмута, а последние должны иметь приблизительно одинаковые значения..Смещение электродных потенциалов при химической металлизации осуществляется в основном подбором среды, комплексующих агентов, температуры, концентраций. Применение тиомочевины и кислой среды позволили сместить электродные потенциалы олова, меди и ее сплаВОВ в отрицательную область, напримёр, медь изменила свой потенциаш с +0,337 В до -0,47 В, латунь до гО,53 В, олово с -0,136 В до -0,359 В. Чтобы сместить электродный потенциал висмута до значения близкого к потенциалу олова (для совместного осаждения) необходимо ионы висмута закомплексовать. в кислой среде висмута образуют с тиомочевиной комплекс в i (СSN2Н

Эксперимент показал, что висмут и этбго комплекса, на меди не восстанавливается, так как его электронный потенциал (-0,45 В) близок к потенциалу меди -0,47 в; в этих условиях.

Поставленная цель, т.е. возможность осаждения сплава олово-висмут достигается тем, что предлагаемый раствор в отличие от известного содержит соль трехвалентного висмута в качестве соли соосаждаемого металла и дополнительно - иодид калия в качестве комплексообразователя висмута и фторид калия в качестве ускоряющей добавки при следующем соотношении компонентов, г/л: -. - ..-..Соль двухвалентного олова2-4 Соль трехвалентного висмута 0,1-0,2 Минеральная кислота 30-50 Тиомочевина 30-36 Хлорид агямония 20-30 Иодид калия 20-30 Фторид калия 4-6

Раствор приготавливают следующим /образом.

Каждый из компонентов предварительно растворяют в отдельной емкости. К полученному раствору .соли олова приливают необходимое количество серной кислоты, а затем последовательно растворы тиомочевины, хлорида аммония, иодида калия, фторида калия и соли висмута.

в качестве соли олова применяются хлорид, бромид, иодид, сульфат; в качестве соли висмута - нитрат, оксинитрат, хлорид) в качестве минеральной кислоты - соляная (пл. 1,19 , серная (пл. 1,84 г/см) .

Функции каждого компонента в составе раствора: минеральная кислота применяется для подавления сильного гидролиза солей висмута (111) и олова (11) при растворении-, тиомочевина смеQ щает электродный потенциал меди в более отрицательную область по сравнений с оловом и висмутом и образует комплекс с ионами олова; хлорид аммония стабилизирует работу раствора; фторид ускоряет процесс осаждения; иодид калия образует с ионами висмута - комплекс K().

Раствор работает при 16+4р с/ рН 1, плотности загрузки -0,58 дм2/л. Средняя скорость осаждения 2-4 мкм за 0,25 ч. Максимальная толщина покрытия 9-10 мкм.. Покрытие плонре, полублестящее со стальным отливом, мелкокристаллическое, обладает достаточной адгезией к подложке (до 80 кгс/см), коррозионноустойчивое При низких температурах, сохраняет хорошую паяемость в течение 1,5 лет.

Раствор работает до полной вырабоки по висмуту и олову, после чего его необходимо корректировать. .

Были опробованы растворы, составы которых приведены в табл. 1. Результаты испытаний покрытий, полученных из этих растворов, представлены в табл. 2.

Таблица 1 .

Соль олова (11) Минеральная кислотаТиомочевина

Хлорид С1ММОНИЯ

Иодид калия Фторид калия

Соль висмута (111) Вода, л Покрытие мелкокриОчагов коррозии не наблюдсшось сталлическое, равномерное по толщине, блестящее. Адгезия до 80 кгс/см Покрытие мелкокриОчагов коррозии не наблюдалось сталлическое, равномерное по толщине. Со стальным отливом. Адгезия до 80 кгс/см Очагов коррозии Покрытие мелкокрине наблюдалось сталлическое, равномерное по толщине, блестящее. Ад-Резкя до 75 кгс/см Очагов коррозии Покрытие мелкокрине наблюдалось сталлическое, равномерное по толщине, блестящее. Ад-2 гезия до 75 кгс/см Очагов коррозии Покрытие мелкокрине наблюдалось сталлическое, равномерное по толщине. Адгезия до 5 кгс/см Очагов коррозии Покрытие мелкокрине наблюдалось сталлическое , равномерное по толщине , полублестящее, стального цвета.Адгезия до 75 кгс/см

Результаты, приведенные в таблицах, свидетельствуют, что в; бЯовянное покрытие небольших количеств Ьисмута способствует существенному увеличению срока паяемости покрытия (до 1,5 лет), повышает коррозионную стойкость в широком интервале температур от -30 до . Качество покрытия удовлетворяет техническим требованиям для металлопокр1ытий: плотное полублестящее, стгшьного цве.та, металлокристаллическое, с хорошей адгезией (75-80 кгс/см).

таблица 2

4,5

5,5

Формула изобретения

Раствор для химического осаждения покрытий из сплава олова, содержащий соль двухвалентного олова, соль соосажиаемого Тйёталла, минеральную кислоту, тйомочеййну, хлорид аммония,

отличающийся тем, что, с целью улучшения пашемости покрытий . и повышения их коррозионной стойкости за Ьса дёийй сгте1ваолова с висмутом, раствор дополнительно содержит фторид и иодид калия, а в качестве ПаяемостьВисмут 0,6 удовлетво-Олово рительнаяостальноедо 7 мае. ПаяемостьВисмут 2% удовлетво-Олово рительнаяостальноедо года Паяемость Висмут 2,5 до 1,5 лет Олово остальноеПаяемость Висмут 4 до 1,5 лет Олово остальноеПешемость Висмут 5 до 1,5 лет Олово остгшьноеПаяемость Висмут 6 до 1,5 лет Олово остальное

7779432 8

ссши соосаждаемого металла -г сольХлорид аммония 20-30

трёХвалентнЪго ййсмута при следующем,Фторид калия 4-6

соотнсшении компонентов, г/л:Иодид калия ; 20-30

Соль двухвапейт-

кого олова 2-4Источники информации,

Соль треэсвалент- , принятые во внимание при экспертизе

ного висмута 0,1-0,2 . 1. Патент США №2891871,

Нинеральная кис- кл. 106-1, 1959.

лота 30-502. Авторское свидетельство СССР

Тиомочевина 30-3б 455171, кл. С 23 С 3/02, 1973.