Електроліт міднення

Реферат: Електроліт міднення містить лимонну кислоту та натрій селеністокислий. Додатково містить мідь (II) лимоннокислу (цитрат) і тіокарбамід. UA 121564 U (54) ЕЛЕКТРОЛІТ МІДНЕННЯ UA 121564 U UA 121564 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до гальванотехніки, стосується складів електролітів міднення і може бути використана в різних галузях промисловості для покриття міддю деталей зі сталі, мідних сплавів, насамперед при виготовленні деталей точної механіки й електронної техніки. Для безпосереднього міднення сталевих деталей, а також для покриття міддю деталей складної конфігурації звичайно використовують комплексні електроліти міднення, що містять як основні компонентів розчинну сіль міді (джерело катіонів міді) та ліганд (неорганічну або органічну речовину) для утворення комплексу міді. З комплексних електролітів міднення в гальванотехніці давно застосовуються ціанідні 3 електроліти. Відомим є склад електроліту, який містить (г/дм ) [1]: ціанід міді (І) техн. 20-30 ціанід натрію техн. (вільний) 5-10 натр їдкий техн. 5-10. До складу такого електроліту входять сильно отруйні речовини. Використання електроліту потребує посилених мір безпеки праці та застосування спеціальних методів очищення стічних вод. Ціанідний електроліт є нестійким внаслідок реакції карбонізації, продуктом якої є утворення летючої й отрутної синильної кислоти і накопичення в розчині карбонату натрію. Ці істотні недоліки ціанідних електролітів стимулюють пошук неціанідних електролітів міднення, що забезпечують нанесення якісних мідних покрить з високою міцністю зчеплення з основою та одночасно зручних в експлуатації і нетоксичних. 3 Також відомим є кислий електроліт безпосереднього міднення сталі, який містить (г/дм ) [2]: хлорид міді (І) 20-30 соляна кислота (густина 1,19 400-550 3 г/см ) оцтова кислота 5-10. Однак, значний вміст соляної кислоти впливає на агресивність електроліту відносно будьякого матеріалу деталі, робить його шкідливим для оточуючого середовища. Найбільш близьким за складом до корисної моделі, що заявляється, є комплексний 3 електроліт, який містить (г/дм ) [1]: сульфат міді (II) пентагідрат 70-90 калій пірофосфорнокислий 330-380 безводний лимонна кислота 15-25 0,01натрій селеністокислий 0,03. В такому електроліті як джерело катіонів міді використовують сульфат міді (II) пентагідрат, як ліганд - калій пірофосфорнокислий. Лимонна кислота виступає буферною добавкою, а натрій селеністокислий сприяє одержанню блискучих мідних покрить. Процес осадження мідних покрить рекомендують проводити при рН=8,3-8,7, температурі 30-40 °C, катодній густині струму 2 0,8-3 А/дм . Покриття з пірофосфатного електроліту за рахунок виділення контактної міді мають слабке зчеплення зі стальною основою, тому деталі слід завантажувати в електроліт під струмом, строго контролювати рН, а з початку електролізу давати ударний електричний струм. Звичайно міднення стальних виробів у пірофосфатних електролітах рекомендується проводити після їх попереднього покриття в ціанідних електролітах. В пірофосфатному електроліті мідь двовалентна, тобто її електрохімічний еквівалент в два рази менше, ніж з електролітів на основі одновалентної міді. В основу корисної моделі поставлена задача зниження токсичності й агресивності електроліту міднення при досягненні енергоефективності процесу та поліпшенні адгезії мідних покрить. Поставлена задача вирішується тим, що електроліт міднення, який містить лимонну кислоту та натрій селеністокислий, згідно з корисною моделлю, додатково містить мідь (II) 3 лимоннокислу (цитрат) і тіокарбамід, при такому співвідношенні компонентів (г/дм ): мідь (II) лимоннокисла 20-30 (цитрат) тіокарбамід 30-45 лимонна кислота 15-25 натрій селеністокислий 0,001-0,002. Відмітною ознакою запропонованого електроліту є те, що як джерело катіонів міді використовується мідь (II) лимоннокисла (цитрат), а як ліганд - тіокарбамід. Тіокарбамід (тіосечовина) є органічною сечовиною, що утворює з міддю стійку комплексну сполуку 1 UA 121564 U 5 10 15 катіонного типу, в якій мідь знаходиться в одновалентному стані. Лимонна кислота виступає як буферна добавка і депасиватор мідних анодів. Натрій селеністокислий забезпечує одержання рівномірних, гладких і щільних мідних покрить. До складу електроліту не входять сильно отруйні й агресивні речовини. Осадження міді в запропонованому електроліті рекомендується проводити при катодній 2 густині струму 0,3-1 А/дм і температурі 18-50 °C. Як аноди використовується мідь марки М0 і M1. Аноди розчиняються рівномірно без утворення шламу і пасивації з виходом за струмом 9599 %. Готування електроліту проводиться таким чином. Необхідну кількість тіокарбаміду розчиняють у невеликій кількості води. Отриманий розчин підігрівають до температури 50-60 °C. Окремо розчиняють у невеликій кількості води цитрат міді (II). Потім в гарячий розчин тіокарбаміду при постійному перемішуванні додають порціями розчин цитрату міді для реакції комплексоутворення. Зміна кольору розчину від зелено-голубого до безбарвного свідчить про повний перехід солі міді (II) в комплекс міді (І) з тіокарбамідом. Далі в остуджений електроліт додають водні розчини лимонної кислоти та натрію селеністокислого. Електроліт доводять до необхідного об'єму водою, перемішують і фільтрують. Винахід може бути проілюстрований декількома прикладами, представленими в таблиці. Як порівняння до запропонованого електроліту, в таблиці наведені аналогічні дані відомих електролітів міднення і прототипу. 20 Таблиця Склад і властивості електролітів міднення 3 Склад електроліту (г/дм ) і режим електролізу Ціанід міді (І) Хлорид міді (І) Сульфат міді (II) 5-водний Мідь (II) лимоннокисла (цитрат) Ціанід натрію (вільний) Натр їдкий Соляна кислота Оцтова кислота Калій пірофосфорнокислий безводний Лимонна кислота Натрій селеністокислий Тіокарбамід Температура, °C рН 2 Катодна густина струму, А/дм Катодний вихід за струмом, % Швидкість осадження, мкм/хв. Питома кількість електрики (на 1 грам осаду міді) з урахування катодного виходу за струмом, А·год./г 25 30 Відомі електроліти 20-30 20-30 Приклади Прототип Запропонований 70-90 20-30 5-10 5-10 400-550 5-10 330-380 15-25 0,01-0,03 15-55 0,3-2 60-70 0,1-0,15 18-25 1-1,5 87 0,4-0,5 30-40 8,3-8,7 0,8-3 75-80 0,17-0,66 15-25 0,001-0,002 30-45 18-25 4,5-5,5 0,3-1 86-95 0,1-0,3 0,65 0,48 1,08 0,46 З таблиці видно, що в порівнянні з нетоксичним пірофосфатним електролітом - прототипом, запропонований електроліт за рахунок відновлення міді з комплексів міді (І) є більш енергоефективним при однаковій продуктивності процесу. Покриття міддю осаджували на зразки зі сталі, бронзи й латуні, попередня підготовка яких здійснювалась відповідно загально прийнятих технологічних операцій. В запропонованому електроліті покриття були одержані без попереднього міднення в інших електролітах. Особливістю електроліту є можливість роботи без застосування будь-яких додаткових технологічних прийомів (завантаження деталей без струму, ударний струм в початковий момент електролізу та ін.). 2 UA 121564 U 5 10 15 Запропонований електроліт дозволяє одержувати мідні покриття високої якості (світлорожевого кольору, гладкі, щільні, рівномірні, дрібнокристалічні), які мають гарне зчеплення з основою. Покриття не відшаровуються від основи при згині під кутом 90° і після нагріву при 250 °C протягом 1 години. Електроліт має високу розсіювальну здатність, що дозволяє використовувати його для деталей складного профілю. Він простий за складом, стабільний в експлуатації. Робота з електролітом нешкідлива, тому що він не містить отрутних речовин і не виділяє токсичних парів. Джерела інформації: 1. Якименко Г.Я., Артеменко В.М. Технічна електрохімія. Ч. 3. Гальванічні виробництва: Підручник / За ред. Б.І. Байрачного. - Харків: НТУ "ХПІ", 2006. - С. 133. 2. Авторське свідоцтво СРСР № 276676, кл. 48а, 5/20. Опубл. 14.07.1970 р. Бюл. № 23. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Електроліт міднення, що містить лимонну кислоту та натрій селеністокислий, який відрізняється тим, що він додатково містить мідь (II) лимоннокислу (цитрат) і тіокарбамід, при 3 такому співвідношенні компонентів (г/дм ): мідь (II) лимоннокисла 20-30 (цитрат) тіокарбамід 30-45 лимонна кислота 15-25 натрій селеністокислий 0,001-0,002. 20 Комп’ютерна верстка О. Гергіль Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3