SU717157A1 - Способ электрохимического нанесени металлических покрытий - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к гальваностегии, в частности к электрохимическому осаждению металлов, например, меди и серебра.

Известен способ электрохимического нанесени  серебр ных покрытий, заключающийс  в том, что процесс ведут посто нным трком плотностью 0,1-5 А/дм при температуре 2123С 1./

При использовании известного способа рсажг- .....-....--.J.. Jx;il.-i..:.4 feiiSsl ;NifJi.;j.-,-,,-....;...

дают качественные покрыти  толщиной до / 25 мкм с высокой скоростью осаждени . Одна ко толстые (пор дка 1 мм) осадки получаютс  хрупкими, крупнокристаллическими и с. очень низкой микротвердостью, что преп тствуег применению этого способа дл  целей гайь- |j ванопластики.

Получению толстых и качественных осадков металлов на покрываемых издели х преп тствует то, что с увеличением толщшш осадкаухуд-20 шаетс  его качество: по вл ютс  дендриты, микротрещины и микронеровности, образуютс  порошок или пассивирующие пленки и другие дефекты.

Дл  предотвращени  образовани  дендритов и улучшени  равномерности покрыти  Металла поверхности издели  используют дополнительные электроды соответствующего профил  и расположени .

Но использование дополнительных электродов не позвол ет воздействовать на микроструктуру осадка и повысить качество его поверхности . Этого можно достичь применением нестационарн1 К рёжймов Шёк ролиза, т.е. |)азличных форм тока: симметричного, асимметричцого , импульсного или реверсивного 2, {3}.

Преимущество таких режимов состоитг в том, что высокое качество покрыти  обеспечиваетс  не изменением состава электролита, физико-химических условий электролиза или конструкций ванн, а выбором параметров электрического тока. Наличие в таком токе обратной (анодной) составл ющей способствует преодолению диффузионных ограничений, более интенсивному перемешиванию электролита, обогащению прикатодного сло , растворению микровыступов-(так называема  анодна  обработка ) и пассирующих лленок, а также сниженйю внутренних напр жений {ликвидаци  микротрещин ) и количества примесей, т-е. в кб НечйЪй счете пбвышенйЮ качества покрыти .

Найб ольшии эффект ДбстйгаетСй ТВ том случае , когда обратна  составл юща  превыМеТ

по величине посто нную составл ющую тока

элё1сфолиза.

НизкЫ пройэводи1елИ10сть процесса по известным способам обусловлена величиной постойниой . составл ющей тока электролиза, а также образованием дендритов на отдельных част х катода, так как съем металла за счет обратной составл ющей тоКа осуществл; етс  неизбиратёльно со всей пбверхн6ст11 .

Сущехггвует, таким образом, техническое противоречие между стремлением к предотвращению роста дендритов, требун щего повышени  величшы обратной составл ющей тока, с одной стороны, и к увеличению производительности процесса, требующего OTHOcnfeftbHoro умёньщени  обратной составл ющей, с другой.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  способ электрохимического нанесени  металлических покрытий путем наложени  на посто нный ток анодной составл ющей меаду покрываемым изделием и дополнительными электродами W.

OiHoujeHHe силы тока в анодной и катодной цеп х составл ет 0,6-0,8.

Известный способ, хот  и позвол ет улучшить |)авномерностъ распределени  металла на покрь 18аемом изделик, но не позвол ет по лучгать толстые компактные осадки с мелкокристаллической структурой, так как при соотношении анодной и усатодной сЪставЛ йГиусс тока электролиза 0,6-0,8 происходит лищь снижение плотности тока в облает if раШр Ложени  дополнительнь х электродов, но не Изменение его Направлени , г.е. отсутствует расгворение микровыступов осадка. Увеличение указанного соотнощени  анодной и катодаой состав лйющих выше единицы длй pacfSQpitfflft МикpoBbtcTynoB йастацйонарнШ оКе нёво1Йожно,

так это исключает осаждение металла На катоде.

Предлагаемый способ отличаетс  тем, что с целью повышени  толшйныПокрыти ; анодную составлйюифо накладывают импульсами с амплитудой в 1,3-5 раз выше амплАуды посто нного тока при Частоте импульсов 2- 4 Гц и длительности импульсов 10-20 Мс.

Сущность предлагаемого способа ctJCTOHT в том, что брагодарг  йОДаче Через дополнительные

электроды обратного; тока в виде импульсой, пресыщающих величину посто нного тока электролиза , обеспечиваетс  избирательное воздейСтвие наг отдельньте участки поверхности катода . При эго1Я вЪ р11 тЙт число центров крис таллизации и происходит растворе)ие микро- s iS ,:: vM:i c::

выступов. В результате получаютс  высококачественные осадки с однородной мелкокристаллической структурой, что позвол ет наращивать толстые покрыти  пор дка несколькгос сотен Микрон.

Дополнительные электроды устанавливают напротив участков покрываемого издели  с резким изменением рельефа поверхности. В главную цепь анод-катод при этом осветвл етс  Лишь незначительна  дод  обратного тока (ни пор док Меньше чем в цепи катод-дополнительный электрод), вследствие чего осуществл етс  микрополировка всей поверхности катода вне зоны дополнительных электродов, практически без снижени  выхода на току.

На фиг. 1 изображена схема подключени  источников питани  к электродам; на фиг. 2 4 - зшорытока на аноде, катоде и дополнительном электроде соответственно.

Схема вклйчает электролитическую ванну I, анод 2, катод 3, дополнительный электрод 4, источник посто нного тока 5, дроссель 6, служащий дл  подавлени  импульсной составл ющей тока вцепи источника 5, источник импульсного тока 7 и огран чителып 1й резистор 8.- .:--..:., .--;., ..

Ток анбда практически не измен етс , так как часть импульсного тока, ответвл юща с  йа анод 2 через резистор 8, пренебрежимо мала Ток по цепи катод - дополнительный электрод подаетс  в виде обратньгх импульсов от источников 7. Небольшой по величине посто нный ток от источника 5 на дополнительном электроде (через резистор 8) предотвращает осаждение на нем MeTarfaia в паузах меаду имйульсами.

Выбор оптимального режима обусловлен тем, что уменьшение относительной аМйлитуды импульсов в цепи катод-дополнительный электрод ниже амплитуды посто нного тока в 1,3 (медь) и 2 (серебро) раза ведет к по влению и росту девдритов, а увеличение амплитуды CBbtoe 5 (медь) и 4 (серебро) раз приводит к по влению пористого осадка меди и порошкообразного серебра.

Увеличение длительности импульса свыше 20 МС вызывает по вление микронеровностей при толшинё осадка свьше 300 мкм меди и 150 м серебра, уменьшение же длительности ниже 10 МС неэффективно. При предельных значени  амплитуды или длительности импульсов повы1иение частотьг импульсов свьше 3 Гц (медь) и 4 Гц (серебро) ведет к чрезмерному съему металла (снижение производительности) без улучшени  качества покрыти , а уменьгиение частоты ниже 2 Гц делает процесс неэффективным .

По предлагаемому способу получают медные покрыти  толщиной 510-1015 мкм и серебр ные покрыти  194-325 мкм.

Толстые металлические покрыти  (1-1,5мм) необходимы дл  различных изделий многих отраслей промышленности, например, дл  обеспечени  высокой антикавитационной стойкости судовых гребных винтов необходимы толстые .высококачественные медные покрыти , а аналогичные серебр ные покрыти  необходимь в приборостроении, стоматолопш и т д.,

Пример 1. Медные покрыти  нанбс т на медный катод из электролита, содержащего 220 г/л сернокислой меди, 60 г/л серной кислоты, 40 г/л хлористого натри  и 1 мг/л комплексной добавки ЛТИ Авангард при температуре 18-22°С, силе посто нного тока 0,28 А, амплитуде импульсов обратного тока-между катодом и дополнительным электродом 0,43 А (в 1,5 раза выше амплитуды посто нного тока ), частоте следовани  импульсов 2,5 Гц и длительности импульсов 18 мс. При этом амплитуда импульсов тока обратной пол рности в главной цепи (катод-анод) незначительна - 0,025 А. Плошадь поверхности катода соста1Вл ет 0,1 дм, вблизи его нижней кромки ... устанавливают дополнительный электрод из нержавеющей стали. Продолжительность электроПиза , составл ет 15ч.

При этом получают медное покрытие толщиной 510 мкм, плотное, гладкое, полублест щее , микротвердость покрыти  составл ет 136 кгс/мм, переходное электросопротивлёкие - 0,0018 Ом, внутренние напр жени  сжати  -. 90 кгс/см, равномерность покрыти  - 0,5 мм + 27о. Отслаивани  осадка ненабл1рдаетс .

Пример 2. Серебр ные покрыти  нанос т на медный катод площадью 0,04 дм из электролита, содержащего 28 г/л серебра, 50 г/л железосинеродистого кали  и 90 г/л роданистого кали  и 20 г/л поташа при температуре 20-25°С, силе посто нного тока 0,03 А амплитуде импульсов обратного тока между катодом и дополнительным :м1ектродом 0,09 А (в 3 раза больше амплгпуды посто шного тока ), частоте следовани  импульсов 3,5 Гц и длительности 10 мс. При этом амплитуда импульсов . обратного тока в главной цепи составл ет 0,008 А. Продолжительность электролиза составл ет 10 ч.

При этом получают серебр ные покрыти  толщиной 261 мкм, полублест шие, гладкие, плотные, микротвердость покрыти  составл ет 148 кгс/мм, переходное электросопротивление - 0,0016 Ом, внутренние напр жени  сжати  - 100 кгс/см, равномерность покрыти  - 0,25 мм + 8%. Отслаивани  покрыти  не происходит .

Таким образом, предлагаемый способ позвол ет гголучЕпгь толстые высококачественные покрыти , которые найдут широкое применение в различных отрас.л х народного хоз йства.

Claims (4)

1.Авторское свидетельство СССР № 461158, кл. С 25 D 3/46, 1972.

2.Ваграм н А. Т. и Соловьева 3. А. Методы исследовани  электроосаждени  металлов. М., изд. АН СССР, 1960, с. 148-149.

3.Авторское свидетельство СССР № 293875, кл. С 25 D 5/18, 1969.

4.Авторское .свидетельство СССР № 254298, кл. С 25 D 5/00, 1966.

3 J& Аь

S5;

Vj. . - -Ь -t pO lEyKA- o - 1

jrsjaiKfflHssjijigsSS

JUl )7

i/г./

.уда «P ..,t

.r

ЩТ

//

1/г.2

-t: