 |
Электролитическое покрытие сплавами олова
|
|
|
|
Олово – никель
Сплав олово – никель, содержащий 60-65% Sn, обладает высокой антикоррозийной стойкостью и хорошими декоративными свойствами. Интерметаллическое соединение, которым является этот сплав, можно получить только электролитическим способом. Это покрытие имеет красивый внешний вид (розовый оттенок), обладает повышенной твердостью и износостойкостью, получается блестящим непосредственно из ванны при определенных условиях.
В зависимости от условий электролиза и состава электролита можно осаждать сплавы олово-никель, имеющие различные внутренние напряже-ния. Если оно превышает значение свыше 49Мпа, то происходит растрескивание таких осадков, тем самым влечет за собой ухудшение защитных свойств покрытия и увеличения его хрупкости. Повышение температуры, добавление хлорида аммония к хлорид-фторидному электролиту снижает внутреннее напряжения растяжения, это способствует получению более коррозийно-стойкого покрытия.
В процессе работы в электролитах происходит накопление четырехвалентного олова, при увеличение его концентрации относительно общей концентрации фторида, содержание никеля в сплаве уменьшается до 22%, ухудшая качество покрытия и снижая устойчивость электролита. Это связано с частичным распадом комплекса SnF42- за счет образования более прочного комплекса SnF62-. Последний не принимает участия в электродной реакции, так как не достигается потенциал его разряда из кислого электролита (pH≈2,5).
Для покрытия сплавом Sn – Ni (~65% Sn) рекомендуют следующие растворы:
Концентрация, г/л I II
NiCl2∙6H2O 250-300 250-300
SnCl2∙2H2O 45-75 45-57
NH4F 60 60
NH4Cl - 50-100
pH 2.5 4.5
Температура, °С 68-70 50-60
Плотность тока ik? A/м2 50-400 50-500
|
|
|
Выход по току, % 95-98 95-98
Состав сплава мало зависит от концентрации олова и никеля, плотности тока и температуры электролита в указанных пределах. В качестве анодов можно применить термические сплавы Sn – Ni (Ni – 28%) или никель при
Ia=50-300 A/м2. Во втором случае к электролиту нужно периодически добавлять SnCl2 и NH4F.
Олово - свинец
Покрытия сплавом олово- свинец с содержанием 60±2% олова нашли широкое применение при изготовлении различных паяемых элементов радиоэлектронной аппаратуры. Такое покрытие обладает высокой антикор-розийной устойчивостью, хорошей паяемостью и может выполнять функцию металлорезистора при изготовлении печатных плат по субтрактивной технологии. Покрытие сплавом Sn – Pb с содержанием 8 – 12% олова приме-няются для придания изделиям антифрикционных свойств.
На практике применяют борфторидные и п -фенолсульфоновые электро-литы. В зависимости от состава необходимого сплава подбирают относитель-ные концентрации свинца и олова. Для получения сплава с малым содержа-нием олова (8-12%) примерные концентрации солей составляют 120-160 г/л Pb(BF4)2 и 25-35 г/л Sn(BF4)2. При получение сплавов с содержанием 60±2% олова (эвтектический сплав), электролит имеет состав: 5-25 г/л Pb(BF4)2 и 20-60 г/л Sn(BF4)2, 100-350 г/л свободной борфтористоводородной кислоты и 20-30 г/л борной кислоты. Температура электролитов 18-30°С. Аноды – комбинированные (из олова и свинца) или из сплава, соответствующего составу катодного осадка.
Для улучшения структуры покрытий и повышения допустимых катодных плотностей тока в электролит добавляют клей, пептон (1-1,5 г/л) или синтанол ДС-10 в сочетании с препаратом ДС-Na. Допустимые плотности тока в таких электролитах соответственно 50-100 и 50-200 А/м2. Выход по току ~ 100%.
Для получения блестящих покрытий сплавом олово – свинец с содержанием Sn 60±2% (ПОС-60), в электролит вводят блескообразующую добавку СТАНЕКС-3Н3 (5-15 мл/л) в сочетании с неионогенным ПАВ (10-30 г/л) и формальдегидом (10-20 мл/л 37%-го водного раствора). Преимуществом этой технологии является возможность интенсификации процесса нанесения сплава. Выход по току в электролитах с добавкой СТАНЕКС-3Н3 несколько ниже и равен 85 – 95%.
|
|
|
Преимуществом блестящих покрытий перед матовыми является способность к пайке без оплавления, что позволяет значительно упростить и удешевить технологию их нанесения.
Олово – висмут
Большое распространение в промышленности получило покрытие сплавом олово – висмут, содержание до 1% висмута. Такое покрытие в отличие от чистого олова менее подвержено аллотропическому превращению при низких температурах, самопроизвольному росту кристаллов (иглообра-зованию) и сохраняет способность к пайке при хранении более года.
Для осаждения сплава олово – висмут применяют электролит, содержа-щий (в г/л): 20-60 сульфата олова, 90-110 серной кислоты, 0,5-1,5 нитрата висмута с добавкой 2-4 ОС-20, температура 18-25°С, плотность тока ik=50-150 А/м2.
При добавление ингибиторов БОС-2, Н-3, Лимеда Sn-2 в электролит, получают зеркально-блестящие покрытия сплавом олово – висмут в процессе электролиза. Преимуществами таких покрытий является хорошая способ-ность к пайке, а также улучшение физико-химические и декоративные свой-ства. Для получения блестящих покрытий к сульфатному электролиту добавляют одновременно с ингибиторами смачиватель ОС-20 и формалин. Процесс ведут при плотности тока 200-500 А/м2 как при перемешивании электролита (в присутствии БОС-2 или Лимеда Sn-2), так и без него (в присутствии Н-3).
Медь – олово
Покрытие сплавом Cu – Sn, или бронзирование, применяется как для защиты от коррозии, так и для декоративной отделки поверхности изделий. Покрытие малооловянистым сплавом (10-20% Sn) золото-желтого цвета используют также в качестве подслоя взамен медного и никелевого покрытий перед хромированием. Белая бронза, высокооловянистый сплав (40-45% Sn), в некоторых случаях может слухить заменой серебра.
Для совместного осаждения этих металлов пользуются растворами их комплексных солей, цианида меди и станната калия или натрия. Этот метод применим так как в простых кислых растворах потенциал меди положитель-нее потенциала олова ~0,5 В. Содержание металлов в составе сплава изменя-ется относительно содержания металлов в растворе, на это влияют стациона-рные и катодные потенциалы меди и олова в этих растворах, которые доволь-но близки, друг от друга. Но более сильная зависимость состава сплава наблюдается в присутствие в растворе свободного цианида или свободной щелочи. С повышением концентрации свободной щелочи, увеличивается содержание меди в осадке,а с повышением концентрации свободного цианида в растворе, наоборот увеличивается содержание олова.
|
|
|
Это объясняется влиянием цианида и щелочи на катодные потенциалы при выделение Cu и Sn из электролита. Температура электролита должна быть выше 60°С, так как при температуре ниже допустимой снижается выход по току и структура полученного осадка не удовлетворяет требованию.
Содержание меди в осадке уменьшается с повышением температуры электролита (при 30-70°С от 70 до 45%); повышая плотность тока можно получить, наоборот, увеличения содержания меди, но степень влияния гораздо меньше, чем влияние температуры электролита. Повышение плотности тока снижает выход сплава по току.
Для создания покрытий малооловянистой бронзой применяют аноды из термического сплава, содержание олова в нем не превышает 5%. Аноды с повышенным содержанием олова предварительно термически обрабатывают, что обеспечивает гомогенность сплава.
При электроосаждении белой бронзы применяют медные аноды, а также из нержавеющей стали или графита. Оловянные аноды не используются, по причине возможного появления в электролите ионов Sn2+, вызывающие обра-зование губчатого осадка на аноде.
Кроме целочно – цианидных электролитов для бронзирования приме-няют пирофосфатные, триполифосфатные, борфторидные и другие электро-литы с добавлением ПАВ.
Примерная характеристика электролитов для электоосаждения
Желтая бронза Белая бронза
(12% Sn) (40% Sn)
Содержание г/л,
Станната натрия 30-55 100-125
Цианида меди 27-37 15-22
Цианида калия (своб.) 20-25 15-25
Едкого натра (своб.) 8-10 14-16
Температура, °С 60-70 60-70
Плотность тока ik? A/м2 100-300 150-300
2 Список литературы:
1. Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.). Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1992. — Т. 3. — С. 382. — 639 с. — 50 000 экз. — ISBN 5—85270—
2. Под редакцией доктора технических наук, проф. Томилова А.П. — Прикладная электрохимия: издание третье, переработанное. — Москва. «Химия», 1984. 520 с., ил.
|
|
|
