RU2784143C1 - Электролит меднения анодированных алюминия и его сплавов - Google Patents
Электролит меднения анодированных алюминия и его сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2784143C1 RU2784143C1 RU2022111802A RU2022111802A RU2784143C1 RU 2784143 C1 RU2784143 C1 RU 2784143C1 RU 2022111802 A RU2022111802 A RU 2022111802A RU 2022111802 A RU2022111802 A RU 2022111802A RU 2784143 C1 RU2784143 C1 RU 2784143C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolyte
- copper
- alloys
- coating
- copper plating
- Prior art date
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 29
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 23
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 23
- 238000007747 plating Methods 0.000 title claims abstract description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims abstract description 6
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 claims description 5
- -1 CuSO 4 ⋅ 5H 2 O Chemical compound 0.000 claims description 3
- 150000008049 diazo compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 abstract description 5
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L Copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 229910000366 copper(II) sulfate Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 21
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 21
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 230000000996 additive Effects 0.000 description 5
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- CEQFOVLGLXCDCX-WUKNDPDISA-N Methyl red Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC=C1\N=N\C1=CC=CC=C1C(O)=O CEQFOVLGLXCDCX-WUKNDPDISA-N 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 230000002378 acidificating Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 2
- 101700000977 CAD1 Proteins 0.000 description 1
- 101700005869 DCLY Proteins 0.000 description 1
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 1
- KVBCYCWRDBDGBG-UHFFFAOYSA-N azane;dihydrofluoride Chemical compound [NH4+].F.[F-] KVBCYCWRDBDGBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000987 azo dye Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 101700083189 ldc Proteins 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано в машиностроении и радиоэлектронной промышленности. Электролит содержит, г/л: CuSO4⋅5H2O 190-200; H2SO4 50-70; нитрозо-р-соль (НРС) 0,2-0,25; вода остальное. Технический результат - получение высококачественных медных гальванопокрытий с улучшенными физико-химическими характеристиками. 2 ил.
Description
Изобретение относится к электрохимическому способу нанесения покрытий на изделия из алюминия и его сплавов.
Для нанесения на алюминий и его сплавы медных гальванических покрытий с высокой степенью адгезии их с основой используется операция предварительного анодирования в смеси серной и ортофосфорной кислот с добавкой бифторида аммония, после чего наносят слой меди из стандартного сернокислого электролита меднения [1]. Однако полученное покрытие имеет скрытые дефекты, не видимые при визуальном осмотре, заключающиеся в непрокрытии медью не только поверхности, но и пор пленки (фиг.1а).
Целью предлагаемого изобретения является подбор добавки для сернокислого электролита меднения для устранения скрытых дефектов и получения качественных медных гальванопокрытий мелкокристаллической структуры на деталях из любых типов алюминиевых сплавов.
Для этих целей в последнее время предлагается применять добавки различных азокрасителей. Они обладают высокими адсорбционными свойствами в кислой среде, как к оксидной пленке алюминиевых сплавов [2, 3], так и к поверхности растущего медного покрытия, что способствует получению качественных покрытий. Так, согласно [4], для улучшения структуры осадка в сульфатно-спиртовый электролит меднения рекомендовано вводить ПАВ (ОС-20) и ряд кислотных и основных органических красителей. Недостаток электролита заключается в большом количестве компонентов в его составе и только при соблюдении определенной технологии их введения. Это резко ограничивает использование данного электролита, особенно в массовом производстве.
Наиболее близким по составу к предлагаемому является электролит следующего состава (г/л) [5]
| CuSO4⋅5H2O | 200-250 |
| H2SO4 | 50-70 |
| Вода | остальное |
С целью улучшения качества покрытия дополнительно в электролит вводят комбинацию
| С2Н5ОН | 7-10мл/л |
| Метиловый красный (МКР) | 0,2-0,25 |
Процесс ведут при плотности тока 1-2А/дм2
Введение МКР в электролит привело не только к получению мелкокристаллической структуры покрытия, но и к значительному снижению микрошероховатости покрытия и повышению его коррозионной стойкости. Однако высокая стоимость этой добавки и не растворимость его в воде заставляет искать другие соединения этого класса.
В качестве такого соединения нами была выбрана добавка этого же класса нитрозо-р-соль (НРС), которая растворима в воде и имеет низкую себестоимостью по сравнению с метиловым красным.
Технический результат - получение высококачественных медных гальванопокрытий с улучшенными физико-химическими характеристиками.
Технический результат достигается тем, что в электролит нанесения медного гальванического покрытия на детали из алюминия и его сплавов, состоящий из
| CuSO4⋅5H2O | 190-200 г/л |
| H2SO4 | 50-70 г/л |
| Вода | остальное |
вводится добавка ряда диазосоединений нитрозо-р-соль, получая электролит следующего состава:
| CuSO4⋅5H2O | 190-200 |
| H2SO4 | 50-70 |
| Нитрозо-р-соль (НРС) | 0,2-0,25 |
| Вода | остальное |
при этом процесс проводят при катодной плотности тока 3-4,5А/дм2.
Покрытие, осажденное из такого электролита, обладает мелкокристаллической структуры с высокой степенью адгезии с основой, сглаженным микропрофилем и равномерным по толщине по всей омедненной поверхности.
В состав электролита сернокислого меднения вводится добавка НРС в количестве 0,2-0,25 г/л. Меднение проводят в электролите следующего состава, г/л
| CuSO4⋅5H2O | 190-210 |
| H2SO4 | 50-70 |
| НРС | 0,2-0,25 |
| Вода | остальное |
Процесс проводят при комнатной температуре и катодной плотности тока 3-5 А/дм2.
После предварительной подготовки на деталь наносят медное покрытие из предложенного электролита. Толщина медного покрытия составляет 10 мкм. Фиг. 1 - Микроструктура и микропрофиль медного покрытия на сплаве АД1М (х1000) из стандартного сернокислого электролита (а) и электролита с добавкой НРС (б) при jк=1,5 А/дм2.
Также меднение проводили в сернокислом электролите с добавкой НРС при плотностях тока 3 и 4,5 А/дм2. Микроструктура покрытий представлена на фиг. 2 а,б (Микроструктура медного покрытия на сплаве АД1М (х1000) из сернокислого электролита с добавкой НРС, осажденного при jк=3А/дм2 (а) и jк=4,5А/дм2 (б); δ=10мкм). При таких плотностях тока структура покрытия была мелкокристаллической и без внутренних дефектов. Применение повышенных плотностей тока позволит в значительной мере сократить технологическое время нанесения толстых слоев меди по сравнению со стандартным сернокислым электролитом, в котором интервал рабочих плотностей тока равен 1-2 А/дм2.
Следует отметит, что такие плотности тока в стандартном сульфатно-спиртовом растворе и в растворе с добавкой МКР применять не рекомендуется вследствие появления пригаров и ухудшения качества покрытия.
Высокая рассеивающая способность электролита (60-68%) позволяет наносить медное покрытие без дефектов даже на детали сложного профиля.
При исследовании способности к пайке было установлено, что коэффициент растекаемости припоя ПОС-61 на медном покрытии, осажденном из сернокислого электролита несколько ниже, чем из электролита с добавкой НРС. Лучшее растекание припоя наблюдается на покрытии, осажденное из электролита с добавкой НРС при повышенных плотностях тока.
Были исследованы физико-химические характеристики полученного покрытия. Из-за более мелкого зерна в покрытиях, осажденных в электролитах с НРС, микротвердость по сравнению со стандартным раствором на исследованных нами анодированных алюминиевых сплавах в среднем возрастала. Его микротвердость составляет 288 МПа. Для сравнения эта величина для покрытия, нанесенного из сернокислого электролита, составляет 230 МПа.
Внутренние напряжения растяжения при добавлении НРС практически не меняются и остаются в пределах 18-20 МПа.
Адгезию нанесенного покрытия проверяли различными методами (изменения температуры, термоудара, изгиба). При этом отслоения покрытия не наблюдалось. Высокая степень адгезии проявлялась и при нахождении деталей в течение длительного времени при температурах от -65°С до 230°С.
Источники информации
1. Девяткина Т.И., Яровая Е.И., Рогожин В.В., Маркова Т.В., Михаленко М.Г. Анодное оксидирование сложнопрофильных деталей из алюминия и его сплавов с последующим электроосаждением медных покрытий// Журнал прикладной химии.- 2014.- т.87.- №1.- С.58-65.
2. Колесников В.А., Ильин В.И., Колесников А.В. Электрофлотация в очистке сточных вод от нефтепродуктов, красителей, ПАВ, лигандов и биологических загрязнений. Обзор. Теоретические основы химической технологии. 2019. т.53. №2. С.205-228.
3. Иванов В.М., Цепков М.Г., Фигуровская В.Н. Оптические, цветометрические и кислотно-основные характеристики метилового оранжевого// Вестник Московского университета.- М. 2010.-Серия 2: Химия, т 51, №6 - С. 445-449.
4. А.с. 819226 СССР, МПК С25 D 3/38. Электролит блестящего меднения / Вячеславов П.М., Гинзбург О.Ф., Буркат Г.К., и др.(СССР).; правообладатель Ленинградский технологический институт; заявлено 16.08.1977; опубл. 07.04.1981, Бюл. 13.
5. Белов Д.В., Максимов М.В., Беляев С.Н., Девяткина Т.И., Геворгян Г.А. Влияние азосоединения на структуру и механические свойства медного покрытия, осажденного на оксидированные сплавы алюминия. Перспективные материалы. 2021. №6. С. 40-59. DOI:10.30791/1028-978Х-2021-6-40-59.
Claims (2)
- Электролит для нанесения медного гальванического покрытия на анодированные детали из алюминия и его сплавов, включающий CuSO4⋅5H2O, H2SO4 и воду, отличающийся тем, что он содержит добавку ряда диазосоединений нитрозо-р-соль (НРС) и состоит из следующего состава, г/л:
-
CuSO4⋅5H2O 190-200 H2SO4 50-70 нитрозо-р-соль (НРС) 0,2-0,25 вода остальное
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2784143C1 true RU2784143C1 (ru) | 2022-11-23 |
Family
ID=
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2214483C1 (ru) * | 2002-01-30 | 2003-10-20 | Государственное унитарное предприятие Государственный Рязанский приборный завод - дочернее предприятие государственного унитарного предприятия Военно-промышленного комплекса "МАПО" | Способ меднения алюминия |
| RU2588702C2 (ru) * | 2014-09-15 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева", НГТУ | Электролит анодирования и меднения алюминия и его сплавов |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2214483C1 (ru) * | 2002-01-30 | 2003-10-20 | Государственное унитарное предприятие Государственный Рязанский приборный завод - дочернее предприятие государственного унитарного предприятия Военно-промышленного комплекса "МАПО" | Способ меднения алюминия |
| RU2588702C2 (ru) * | 2014-09-15 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева", НГТУ | Электролит анодирования и меднения алюминия и его сплавов |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Белов Д.В. и др. Влияние азосоединения на структуру и механические свойства медного покрытия, осажденного на оксидированные сплавы алюминия. Перспективные материалы. 2021, N 6. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1719827B1 (en) | Composite chromium plating film and sliding member having the same and its production method | |
| US20090301886A1 (en) | Aluminum plated film, metallic member, and its fabrication method | |
| US4781801A (en) | Method of copper plating gravure rolls | |
| CN111155153B (zh) | 一种电镀铜镀液及电镀铜方法 | |
| RU2784143C1 (ru) | Электролит меднения анодированных алюминия и его сплавов | |
| Sekar et al. | Characteristics of zinc electrodeposits from acetate solutions | |
| Bhat et al. | Studies on electrodeposited Zn-Fe alloy coating on mild steel and its characterization | |
| US4487665A (en) | Electroplating bath and process for white palladium | |
| AU2018203454A1 (en) | Compositionally modulated zinc-iron multilayered coatings | |
| US8226809B2 (en) | Anodized substrate layer with solid lubricant | |
| SU1650786A1 (ru) | Электролит меднени | |
| KR101923897B1 (ko) | 피처리물의 양극산화 방법 | |
| KR101168215B1 (ko) | 동-주석 합금 도금 피막, 비시안계 동-주석 합금 도금욕 및 그것을 이용한 도금 방법 | |
| KR101140666B1 (ko) | 동-주석 합금 도금 피막, 비시안계 동-주석 합금 도금욕 및그것을 이용한 도금 방법 | |
| EP3412799A1 (en) | Compositionally modulated zinc-iron multilayered coatings | |
| EP2218804A1 (en) | Copper-zinc alloy electroplating bath and plating method using the copper-zinc alloy electroplating bath | |
| Devyatkina et al. | Deposition of protective-decorative coatings onto aluminum alloys | |
| SU1640210A1 (ru) | Электролит никелировани | |
| SU1737025A1 (ru) | Электролит блест щего никелировани | |
| Spooner et al. | Phosphoric acid anodizing of aluminium and its application to electroplating | |
| RU2762695C1 (ru) | Способ электролитического хромирования | |
| RU2385366C1 (ru) | Электролит меднения стальных подложек | |
| SU1303632A1 (ru) | Электролит меднени стали | |
| RU2215829C1 (ru) | Электролит блестящего меднения | |
| SU1705416A1 (ru) | Электролит дл меднени алюмини и его сплавов |