RU2113553C1 - Copper plating electrolyte - Google Patents
Copper plating electrolyte Download PDFInfo
- Publication number
- RU2113553C1 RU2113553C1 RU92011721A RU92011721A RU2113553C1 RU 2113553 C1 RU2113553 C1 RU 2113553C1 RU 92011721 A RU92011721 A RU 92011721A RU 92011721 A RU92011721 A RU 92011721A RU 2113553 C1 RU2113553 C1 RU 2113553C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- copper
- electrolyte
- water
- nitrate
- plating electrolyte
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области гальванотехники, в частности, к электролитам из неводных растворов, и может быть использовано для получения электролитических покрытий чистой медью, гальванопокрытий сплавами на основе меди, композиционных покрытий, гальванопластических изделий из меди и ее сплавов и т.п. The invention relates to the field of electroplating, in particular, to electrolytes from non-aqueous solutions, and can be used to obtain electrolytic coatings with pure copper, electroplating with copper-based alloys, composite coatings, electroplating products from copper and its alloys, etc.
Известны электролиты меднения на основе неводных растворителей, таких как метанол, этанол, формамид, пиридин и др. Однако из этих электролитов, как правило, не удается получать качественные покрытия с высоким выходом меди по току (Фиалков Ю.Я. Грищено В.Э. Электровыделение металлов из неводных растворов. - Киев: Наукова Думка, 1985, 255 с.; Савенко П.В., Трачук С. В. Электроосаждение меди из неводных растворов. Деп. в Укр. НИИНТИ - Киев: УкрНИИНТИ, N 856 - 4 к 88 - 17 с). Copper electrolytes based on non-aqueous solvents are known, such as methanol, ethanol, formamide, pyridine, etc. However, as a rule, it is not possible to obtain high-current coatings with high current output from these electrolytes (Fialkov Yu.Ya. Grishcheno V.E. Electrodeposition of metals from non-aqueous solutions - Kiev: Naukova Dumka, 1985, 255 pp .; Savenko P.V., Trachuk S.V. Electrodeposition of copper from non-aqueous solutions.Department in Ukrainian NIIINTI - Kiev: UkrNIINTI, N 856 - 4 to 88-17 s).
Известны электролиты меднения на основе водных растворов нитрата меди (П), содержащие азотную кислоту и добавки хлорид-ионов и органических поверхностно-активных веществ (например, Пилите С.П., Витко Р.К., Матулис Ю.Ю. и др./ Сб. Исслед. в области электроосаждения металлов. Т.1 - Вильнус: Изд. АН Лит. ССР, 1973, с.49; Донченко М.И, Пакалюк А.Т., Мотронюк Т.И. и др./ Изв. вузов, Химия и хим. технол., 1988, т.31, N 7, с.64), добавки поверхностно-активных неорганических и органических анионов (Грицан Д.Н., Радченкова А.П. , Правда А.А. и др./ Тез. докл.7-й Всес. конф. по электрохимии. Т.1 - Черновцы, 1988, с.351). Присутствие в электролите азотной кислоты, обусловливающей коррозионную активность, затрудняет применение этих электролитов. Copper electrolytes based on aqueous solutions of copper nitrate (P) are known, containing nitric acid and additives of chloride ions and organic surfactants (for example, Pilite S.P., Vitko R.K., Matulis Yu.Yu. and others. / Sat. Research in the field of electrodeposition of metals. T.1 - Vilnius: Ed. AN Lit. SSR, 1973, p. 49; Donchenko M.I., Pakalyuk AT, Motronyuk T.I. et al. / Izv. universities, Chemistry and chemical engineering, 1988, t.31, N 7, p.64), additives of surface-active inorganic and organic anions (Gritsan D.N., Radchenkova A.P., Pravda A.A. et al. / Abstracts of the 7th All-Conference on Electroche Mii.V.1 - Chernivtsi, 1988, p. 351). The presence of nitric acid in the electrolyte, which causes corrosion activity, complicates the use of these electrolytes.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к предлагаемому техническому решению является электролит на основе смеси органического биполярного растворителя с водой: смесь диметилформамида с водой (50: 50), в которой растворен донор ионов меди, а именно, хлорид меди (67 - 269 г/л или 0,5 - 2,0 М) или хлорид брома (112 - 446 г/л или 0,5 - 2,0 М). При температурах 20 - 60oC и некоторых катодных плотностях тока (200 - 2200 А/м2 или 0,2 - 2,2 А/дм2) из этого электролита осаждают матовый осадок (патент Великобритании N 1410764). Однако неодинаковость анионов и различие природы органического растворителя совершенно изменяют химические свойства растворов и делают их неодинаковыми.The closest in technical essence and the achieved results to the proposed technical solution is an electrolyte based on a mixture of an organic bipolar solvent with water: a mixture of dimethylformamide with water (50: 50), in which a donor of copper ions, namely copper chloride (67 - 269 g / l or 0.5 - 2.0 M) or bromine chloride (112 - 446 g / l or 0.5 - 2.0 M). At temperatures of 20-60 o C and some cathodic current densities (200 - 2200 A / m 2 or 0.2 - 2.2 A / dm 2 ) an opaque precipitate is deposited from this electrolyte (UK patent N 1410764). However, the dissimilarity of the anions and the difference in the nature of the organic solvent completely change the chemical properties of the solutions and make them different.
Недостатком известного электролита является невозможность получения из галогенидных растворов меди качественных гальвонопокрытий. A disadvantage of the known electrolyte is the impossibility of obtaining high-quality galvanic coatings from halide solutions of copper.
С целью осаждения качественного по внешнему виду компактного и плотного гальванопокрытия из чистой меди, не содержащей каких-либо включений, снижающих ее электропроводность и пластичность, предлагается электролит меднения, содержащий органический растворитель - диметилсульфоксид - и в качестве донора ионов меди - нитрат меди (II) трехводный, при следующем соотношении компонентов, г/л:
Нитрат меди (II), трехводный Cu(NO3)2•3H2O - 24,2 - 96,8
Диметилсульфоксид - До 1 л
Анализ патентной и научно-технической литературы показывает, что сведений об использовании кристаллогидратов (трехводного, шестиводного и др.) нитрата меди в электролитах меднения, приготовленных на основе органического растворителя, не обнаружено.In order to precipitate a compact and dense electroplating, which is qualitative in appearance, from pure copper, which does not contain any inclusions that reduce its electrical conductivity and ductility, a copper plating electrolyte containing an organic solvent, dimethyl sulfoxide, and copper (II) nitrate as a donor of copper ions is proposed three-water, in the following ratio of components, g / l:
Copper (II) nitrate, three-water Cu (NO 3 ) 2 • 3H 2 O - 24.2 - 96.8
Dimethyl sulfoxide - Up to 1 L
An analysis of the patent and scientific and technical literature shows that no information was found on the use of crystalline hydrates (three-water, six-water, etc.) of copper nitrate in copper plating electrolytes based on an organic solvent.
Однако известно использование кристаллогидратов нитрата меди, в т.ч. и трехводного, для получения чистого оксида меди (II), медьсодержащих катализаторов, в качестве фунгицида, протравы при крашении тканей, как энергичный окислитель (Чукуров П.М.// Химическая энциклопедия, т.2 - М.: Сов. энциклопедия, 1990, с. 669; Рипан Р., Читяну И. Неорганическая химия, т. 2 - М.: Мир, 1972, с.715). However, it is known to use crystalline hydrates of copper nitrate, including and three-water, to obtain pure copper (II) oxide, copper-containing catalysts, as a fungicide, mordant for dyeing fabrics, as an energetic oxidizing agent (Chukurov P.M. // Chemical Encyclopedia, vol. 2 - M .: Sov. encyclopedia, 1990 , p. 669; Ripan R., Chityanu I. Inorganic chemistry, vol. 2 - M .: Mir, 1972, p. 715).
Предлагаемый электролит отличается простотой состава и благодаря сочетанию в растворителе (диметилсульфоксиде) поверхностно-активных и комплексообразующих (с ионами Cu2+ и NO
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами. The invention is illustrated by the following examples.
Электролит меднения готовят растворением кристаллического (трехводного) нитрата меди (II), постоянного перемешивания, в диметилсульфоксиде. Так как свежеприготовленный электролит не обладает стабильными свойствами, например электропроводностью, его необходимо выдержать при комнатной температуре в течение 24 ч. Copper electrolyte is prepared by dissolving crystalline (three-water) copper (II) nitrate, continuous stirring, in dimethyl sulfoxide. Since a freshly prepared electrolyte does not have stable properties, for example, electrical conductivity, it must be kept at room temperature for 24 hours.
Электроосаждение меди проводили в стеклянной ячейке с водяной рубашкой рабочим объемом 100 см3. Катод из медной фольги толщиной 0,5 мм, размерами 25 х 30 мм2 с общей рабочей поверхностью 15 см2 завешивали между двумя параллельными анодами из платины с теми же размерами.The electrodeposition of copper was carried out in a glass cell with a water jacket with a working volume of 100 cm 3 . A copper foil cathode with a thickness of 0.5 mm, dimensions 25 x 30 mm 2 with a total working surface of 15 cm 2 was hung between two parallel platinum anodes with the same dimensions.
В качестве источника тока использовали универсальный (стабилизированный) источник питания УИП-2. Температура в электролитической ячейке поддерживалась с помощью термостата UTU-4 - точностью 0,5o.A universal (stabilized) power source UIP-2 was used as a current source. The temperature in the electrolytic cell was maintained using a UTU-4 thermostat with an accuracy of 0.5 o .
Медный катод предварительно обезжиривается в 10%-ном растворе КОН при комнатной температуре, после промывки горячей водой (60oC) травится в растворе состава, г/л:
Азотная кислота - 80 - 100
Серная кислота - 750 - 800
Соляная кислота - 2 - 3
Снова промывается водой и высушивается. Перед погружением в электролит катод декапируется в 15%-ном NH4OH, промывается водой, этиловым спиртом и быстро просушивается над горячей плиткой.The copper cathode is pre-degreased in a 10% KOH solution at room temperature, after washing with hot water (60 o C) it is etched in a solution of the composition, g / l:
Nitric acid - 80 - 100
Sulfuric acid - 750 - 800
Hydrochloric acid - 2 - 3
It is washed again with water and dried. Before immersion in the electrolyte, the cathode is decapitated in 15% NH 4 OH, washed with water, ethanol and quickly dried over a hot plate.
Выход меди по току определяли на основе закона Фарадея с использованием медного кулонометра. Выход меди по току (BTCu) рассчитывали по формуле
BTCu = (mэ/mк)•100%,
где
mэ - масса меди, выделяющейся за время электроосаждения на катоде из исследуемого электролита;
mк - масса меди, выделяющейся за то же время на катоде медного кулонометра (Практикум по прикладной электрохими (Н.Г Бахчисарайцьян, Ю.В. Борисоглебский, Г.К. Буркат и др., 3-е изд., перераб.-Л.: Химия, 1990, с.271).The current efficiency of copper was determined based on the Faraday law using a copper coulometer. The copper current output (BTCu) was calculated by the formula
BTCu = (m e / m k ) • 100%,
Where
m e - the mass of copper released during the electrodeposition on the cathode of the studied electrolyte;
m k is the mass of copper released at the same time at the cathode of a copper coulometer (Workshop on Applied Electrochemistry (N.G. Bakhchisaraitsyan, Yu.V. Borisoglebsky, G.K. Burkat et al., 3rd ed., revised .- L .: Chemistry, 1990, p.271).
Качество получаемых электролитических осадков меди оценивалось визуально. The quality of the resulting electrolytic copper deposits was evaluated visually.
Использованный в работе нитрат меди (II) подвергался очистке обычной перекристаллизацией (Карякин Ю. В. Ангелов И.И. Чистые химические вещества. Изд.4-е, перераб. и доп. - М.: Химия, 1974, 408 с.), диметилсульфоксид - перегонкой под вакуумом (Князев Д.А, Чистозвонова О.С, Клинский Г.Д. и др. Свойства, получения и методы очистки диметилсульфоксида. Деп. в ОНИИТЭхим г. Черкассы, N 22 хп - Д84 - 29 с.). The copper (II) nitrate used in the work was subjected to purification by ordinary recrystallization (Karjakin, Yu. V. Angelov, I.I. Pure Chemical Substances. Ed. , dimethyl sulfoxide - by distillation under vacuum (Knyazev D.A., Chistozvonova O.S., Klinsky GD and others. Properties, preparations and purification methods of dimethyl sulfoxide. Dep. in ONIIT Chemistry, Cherkasy, N 22 hp - D84 - 29 s. )
При электролизе раствора, содержащего трехводный нитрат меди в количестве 24,2 г, растворенного в диметилсульфоксиде, объем которого доводился до 1 л, при катодной плотности тока 0,5 А дм-2 и температуре 45oC в течение 60 мин на катоде электролизера и кулонометра выделялась медь в количествах 0,0898 и 0,0915 г соответственно. Выход меди по току составляет 98,1%. Электролитический осадок представляет собой равномерный плотный слой меди характерного розового цвета с некоторым блеском (таблица, опыт 4).During the electrolysis of a solution containing 24.2 g of three-water copper nitrate dissolved in dimethyl sulfoxide, the volume of which was brought to 1 l, at a cathodic current density of 0.5 A dm -2 and a temperature of 45 o C for 60 min at the cathode of the electrolyzer and copper was released by the coulometer in quantities of 0.0898 and 0.0915 g, respectively. The current efficiency of copper is 98.1%. The electrolytic precipitate is a uniform dense copper layer of a characteristic pink color with some brilliance (table, experiment 4).
Другие опыты проводили аналогичным способом. Условия электроосаждения, состав электролита и результаты опытов представлены в таблице. Other experiments were carried out in a similar way. The conditions of electrodeposition, the composition of the electrolyte and the results of the experiments are presented in the table.
Наилучшие по качеству электролитические осадки меди, как видно из таблицы, получены из растворов, содержащих кристаллогидрат нитрата меди в количествах 24,2 - 96,8 г/л. Наиболее качественные осадки получены (опыты 2-4, 6-8, 10, 11) с максимальными выходами меди по току 92,8 - 98,1%. The best quality electrolytic copper precipitation, as can be seen from the table, was obtained from solutions containing copper nitrate crystalline hydrate in amounts of 24.2 - 96.8 g / l. The highest quality precipitates were obtained (
Предлагаемый электролит меднения, таким образом, расширяя ассортимент электролитов меднения, позволяет получать качественные медные покрытия с высоким (до 98,1%) выходом металла по току. Электролит по сравнению с прототипом имеет преимущества, заключающиеся в простоте состава, невысоких температурах выделения покрытия, коррозионной неагрессивности и высокой чистоте получаемого покрытия. The proposed copper plating electrolyte, thus expanding the range of copper plating electrolytes, allows to obtain high-quality copper coatings with a high (up to 98.1%) metal current output. The electrolyte in comparison with the prototype has the advantages of simplicity of composition, low temperatures of release of the coating, corrosion non-aggressiveness and high purity of the resulting coating.
Claims (1)
Нитрат меди (II) трехводный, г - 24,2 - 96,8
Диметилсульфоксид, л - До 1.A copper plating electrolyte containing a copper ion donor, dimethyl sulfoxide and water, characterized in that it contains three-water copper nitrate as a copper ion donor in the following ratio of components:
Copper (II) nitrate three-water, g - 24.2 - 96.8
Dimethyl sulfoxide, l - Up to 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92011721A RU2113553C1 (en) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | Copper plating electrolyte |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92011721A RU2113553C1 (en) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | Copper plating electrolyte |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU92011721A RU92011721A (en) | 1995-07-09 |
RU2113553C1 true RU2113553C1 (en) | 1998-06-20 |
Family
ID=20133584
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU92011721A RU2113553C1 (en) | 1992-12-14 | 1992-12-14 | Copper plating electrolyte |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2113553C1 (en) |
-
1992
- 1992-12-14 RU RU92011721A patent/RU2113553C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Фиалков Ю.Я., Грищенко В.Э. Электровыделение металлов из неводных раствор ов. - Киев: Наукова думка, 1985, с. 225. Донченко М.И., Пакалюк А.Т. и др. Известия ВУЗов. Химия и химическая технология. 1988, т. 31, N 7, с. 64. G B, патент, 1410764, C 25 D 3/38, 1975. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4911798A (en) | Palladium alloy plating process | |
US3616304A (en) | Method for treating chromium-containing baths | |
US4003804A (en) | Method of electroplating of aluminum and plating baths therefor | |
US2250556A (en) | Electrodeposition of copper and bath therefor | |
Yoshio et al. | High-rate plating of aluminium from the bath containing aluminium chloride and lithium aluminium hydride in tetrahydrofuran | |
US4157945A (en) | Trivalent chromium plating baths | |
US3878056A (en) | Process for electrolytic coloring of the anodic oxide film on a aluminum or aluminum base alloys | |
Reid et al. | Electrodeposition of ruthenium | |
DE2453830C2 (en) | Bath and process for the galvanic deposition of shiny aluminum coatings | |
US4297177A (en) | Method and composition for electrodepositing palladium/nickel alloys | |
RU2113553C1 (en) | Copper plating electrolyte | |
GB1062681A (en) | Electrodeposition of palladium | |
US3793162A (en) | Electrodeposition of ruthenium | |
US3206382A (en) | Electrodeposition of platinum or palladium | |
Watson et al. | The role of chromium II and VI in the electrodeposition of chromium nickel alloys from trivalent chromium—amide electrolytes | |
Capuano et al. | Electrodeposition of aluminium-copper alloys from alkyl benzene electrolytes | |
US2436244A (en) | Metalworking and strippingplating process | |
EP0148122B1 (en) | Coating for metallic substrates, method of production and use of the coating | |
RU2549037C2 (en) | Method of surface preparation of stainless steel items prior to galvanic copperplating | |
Török et al. | Direct cathodic deposition of copper on steel wires from pyrophosphate baths | |
SE502520C2 (en) | Bathing, method and use in electroplating with tin-bismuth alloys | |
Mamyrbekova et al. | Production of copper powders from water dimethylsulphoxide electrolytes | |
FR2519656A1 (en) | PROCESS FOR THE ELECTROLYTIC COATING OF TRIVALENT CHROMIUM WITHOUT HEXAVALENT CHROMIUM ION FORMATION, USING A FERRITE ANODE | |
US4290858A (en) | Process for forming a nickel foil with controlled and predetermined permeability to hydrogen | |
US6103088A (en) | Process for preparing bismuth compounds |