RU1768674C

RU1768674C - Method of electrolytic polishing of copper

Info

Publication number: RU1768674C
Application number: SU894663563A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Борисович Сандулов; Валентина Геннадьевна Кинберг
Original assignee: Симферопольский государственный университет им.М.В.Фрунзе
Priority date: 1989-03-20
Filing date: 1989-03-20
Publication date: 1992-10-15

Abstract

Использование: в металлургии, электротехнике , радиоэлектронике. Сущность изобретени : полирование ведут на аноде в потенциостатическом режиме при напр жении 1,8-2,5 В, плотности тока 1,5 -4 А/дм , температура 17 - 30&deg;С. Электролит содержит , мае. %: ортофосфорную кислоту 70 - 85, металлический алюминий 0.05 - 0,2.Usage: in metallurgy, electrical engineering, electronics. The inventive polishing is carried out on the anode in a potentiostatic mode at a voltage of 1.8-2.5 V, current density 1.5 -4 A / dm, temperature 17-30 ° C. The electrolyte contains May. %: phosphoric acid 70 - 85, metal aluminum 0.05 - 0.2.

Description

Изобретение относитс к электрохимической обработке металлов и может быть использовано в металлургии, электротехнике , радиоэлектронике и других област х техники .The invention relates to the electrochemical processing of metals and can be used in metallurgy, electrical engineering, radio electronics and other technical fields.

Известен способ полировани меди в электролите на основе ортофосфорной кислоты с добавкой ионов меди и поверхностно активных веществ.A method is known for polishing copper in an orthophosphoric acid electrolyte with the addition of copper ions and surfactants.

В качестве прототипа выбран способ электрохимического полировани меди в 75% растворе ортофосфорной кислоты с добавкой 0,5 - 1% металлического алюмини при температуре 50 - 55°С и плотности тока 15-30 А/дм2.As a prototype, the method of electrochemical polishing of copper in a 75% phosphoric acid solution with the addition of 0.5-1% metal aluminum at a temperature of 50-55 ° C and a current density of 15-30 A / dm2 was chosen.

Основные недостатки способа заключаютс в том, что необходимо поддерживать достаточно высокую температуру ванны, высокую плотность тока. При этом наблюдаетс незначительное улучшение поверхности с Ra 0,78 мкм до 0,65 мкм при трехминутной обработке и с 0,6 мкм до 0.53 мкм при п тиминутной обработке.The main disadvantages of the method are that it is necessary to maintain a sufficiently high bath temperature and a high current density. In this case, there is a slight improvement in the surface from Ra 0.78 μm to 0.65 μm in a three-minute treatment and from 0.6 μm to 0.53 μm in a five-minute treatment.

Целью изобретени вл етс снижение шероховатости и увеличение отражательной способности поверхности обрабатываемого издели .The aim of the invention is to reduce roughness and increase the reflectivity of the surface of the workpiece.

Сущность изобретени заключаетс в анодной обработке изделий из меди в электролите на основе ортофосфорной кислоты и металлического алюмини ; обработку ведут в потенциостатическом режиме при напр жении 1,8 - 2,5 В, плотности тока 1,5 - 4 А/дм2, температуре 17-30°С при следующем соотношении компонентов, мас.%SUMMARY OF THE INVENTION Anodic processing of copper products in an orthophosphoric acid and aluminum metal electrolyte; processing is carried out in a potentiostatic mode at a voltage of 1.8 - 2.5 V, current density of 1.5 - 4 A / dm2, temperature of 17-30 ° C in the following ratio of components, wt.%

ортофосфорна кислота 70 - 85phosphoric acid 70 - 85

МеталлическийMetal

алюминий0,05-0,2aluminum 0.05-0.2

Электролит готов т путем растворени алюмини в ортофосфорной кислоте, тщательно перемешивают при 18 - 25°С.The electrolyte is prepared by dissolving aluminum in phosphoric acid, mix thoroughly at 18-25 ° C.

Шероховатость поверхности определ ли на профилографе марки 283, коэффициент отражени - на спектрофотометре марки СФ 4А с приставкой ПЗО-2.The surface roughness was determined on a 283 profilograph, and the reflection coefficient on an SF 4A spectrophotometer with a PZO-2 attachment.

П р и м е р 1. Цилиндр 150 мм и длиной 400 мм помещали в электрихимическую ванну в качестве анода, в которой в качестве электролита была залита 77% ортофосфорна кислота с добавкой 0,1% алюмини . Температуру в ванне поддерживали 20,..21°С, цилиндрический катод был помещен внутрь обрабатываемого цилиндра. Потенциал 1,8 В, анодна плотность токаExample 1. A cylinder of 150 mm and a length of 400 mm was placed in an electrochemical bath as an anode, in which 77% orthophosphoric acid with the addition of 0.1% aluminum was filled in as an electrolyte. The temperature in the bath was maintained at 20, ... 21 ° C, a cylindrical cathode was placed inside the cylinder being processed. 1.8 V potential, anode current density

СОWith

сwith

XIXi

ON 00ON 00

ON XION XI

ЈьЈь

еуeu

1,5 А.дм . После 90 мин. электрохимической полировки (9 циклов по 10 мин. с двухминутной паузой) Ra уменьшалась с 0,15 мкм до 0,025 мкм.1.5 A. dm. After 90 minutes electrochemical polishing (9 cycles of 10 minutes with a two-minute pause) Ra decreased from 0.15 microns to 0.025 microns.

П р и м е р 2. Медный диск диаметром 180 мм помещали в электрохимическую ванну , в которой в качестве электролита была залита 85% ортофосфорна кислота с добавкой 0,2% алюмини . В качестве катода использовали медную пластинку. Температуру в ванне поддерживали. 29...30°, потенциал 2,5 В, анодную плотность тока 4,0 А.. После 180 мин. электрохимической полировки (18 циклов по 10 мин. с двухминутной паузой) Ra уменьшалось сPRI me R 2. A copper disk with a diameter of 180 mm was placed in an electrochemical bath in which 85% orthophosphoric acid with the addition of 0.2% aluminum was flooded as an electrolyte. A copper plate was used as a cathode. The temperature in the bath was maintained. 29 ... 30 °, potential 2.5 V, anode current density 4.0 A .. After 180 min. electrochemical polishing (18 cycles of 10 minutes with a two-minute pause) Ra decreased from

2.2мкм до 0,21 мкм.2.2 microns to 0.21 microns.

П р и м е р 3. Медный цилиндр диаметром 150 мм и длиной 400 мм помещали в электрохимическую ванну в качестве анода, в которой в качестве электролита была залита 80% ортофосфорна кислота с добавкой 0,15% алюмини . В качестве катода использовали медную трубку, помещенную внутрь цилиндра. Температуру в ванне поддерживали 24...25°С. Потенциал повышали с 2,1 В до 2,4 В ступенчато, выдержива при каждом потенциале 2,1 В, 2,2 В,Example 3. A copper cylinder with a diameter of 150 mm and a length of 400 mm was placed in an electrochemical bath as an anode, in which 80% orthophosphoric acid with the addition of 0.15% aluminum was filled in as an electrolyte. A copper tube placed inside the cylinder was used as a cathode. The temperature in the bath was maintained at 24 ... 25 ° C. The potential was increased from 2.1 V to 2.4 V stepwise, withstanding at each potential 2.1 V, 2.2 V,

2.3В в течение 1 минуты, а при 2,4 В в течение 7 минут. При зтом анодна плотность тока не превышала 3,7 А., в процессе обработка было сделано шесть указанных циклов, В результате чего Ra изменилось от 1,06 мкм до 0,15 мкм.2.3V for 1 minute, and at 2.4 V for 7 minutes. With this anode, the current density did not exceed 3.7 A. In the process, six of these cycles were made. As a result, Ra changed from 1.06 μm to 0.15 μm.

П р и м е р 4. Медный цилиндр диаметром 150 мм и длиной 160 мм помещали в электрохимическую ванну в качестве анода, в которой была залита 82% ортофосфорна кислота с добавкой 0,05% алюмини . В качестве катода использовали медную трубу. Температуру в ванне поддерживали 24...25°С. Потенциал повышали с 2,1 В доExample 4. A copper cylinder with a diameter of 150 mm and a length of 160 mm was placed in an electrochemical bath as an anode in which 82% orthophosphoric acid was added with the addition of 0.05% aluminum. As a cathode, a copper pipe was used. The temperature in the bath was maintained at 24 ... 25 ° C. The potential was increased from 2.1 V to

2.4В ступенчато, выдержива при потенциале 2,1 В, 2,2 В, 2,3 В в течение 1 минуты, а при 2,4 В в течение 7 минут анодна плотность тока не выше 3,55 А.дм . Число указанных ступенчатых циклов составило 15, В результате чего уменьшилось Rac2,1 мкм до 0,24 мкм.2.4V is stepwise, withstanding at a potential of 2.1 V, 2.2 V, 2.3 V for 1 minute, and at 2.4 V for 7 minutes the anode current density is not higher than 3.55 A. dm. The number of indicated step cycles was 15, resulting in a decrease in Rac2.1 μm to 0.24 μm.

П р и м е р 5, Медную трубу диаметром 150 мм и длиной 400 мм помещали в электрохимическую ванну в качестве анода, в которую была залита 70% ортофосфорна уислота с добавкой 0,1 % алюмини . Температуру в ванне поддерживали на уровне 24...25°С. Потенциал 2,3 В , анодна плотность тока 3,8 А.. После 180 мин. электрохимической полировки (18 циклов по 10PRI me R 5, a Copper pipe with a diameter of 150 mm and a length of 400 mm was placed in an electrochemical bath as an anode, in which 70% orthophosphoric acid was added with the addition of 0.1% aluminum. The temperature in the bath was maintained at 24 ... 25 ° C. The potential is 2.3 V, the anode current density is 3.8 A. After 180 minutes. electrochemical polishing (18 cycles of 10

мин. с двухминутными паузами) Ra уменьшилось с 2,2 мкм до 0,54 мкм.min with two-minute pauses) Ra decreased from 2.2 microns to 0.54 microns.

П р и м е р 6. Медный резонатор длиной 1410 мм, имеющей в сечении форму эллипса с большой полуосью R 800 мм и малойPRI me R 6. A copper resonator with a length of 1410 mm, having in cross section an ellipse shape with a large semi-axis R 800 mm and a small

полуосью R 450 мм помещали в электрохимическую ванну в качестве анода, в которую была залита 85% ортофосфорна кислота в количестве 99,90% с добавкой алюмини в количестве 0,10%. Температуру в ванне поддерживали на уровне 17°С, плотность тока не превышала 1,5 А/дм2. Потенциал увеличивали ступенчато с 1,8 В до 2,2 В. Врем выдержки при 1,8 В, 1,9 В, 2,0В, 2,1 В по 1 минуте и при 2,2 В с выдержкой 7 минут.the R-axis of 450 mm was placed in an electrochemical bath as an anode, into which 85% phosphoric acid was added in an amount of 99.90% with the addition of aluminum in an amount of 0.10%. The temperature in the bath was maintained at 17 ° C; the current density did not exceed 1.5 A / dm2. The potential was increased stepwise from 1.8 V to 2.2 V. The exposure time was at 1.8 V, 1.9 V, 2.0 V, 2.1 V for 1 minute and at 2.2 V for 7 minutes.

Таких циклов было проведено шесть. После обработки из резонатора были вырезаны образцы дл освидетельствовани , при этом коэффициент отражени составил 95%, а шероховатость уменьшилась с Ra 0,20 мкмThere were six such cycles. After processing, samples for inspection were cut from the resonator, with a reflection coefficient of 95% and a roughness decreased from Ra 0.20 μm

до Ra 0,042 мкм.up to Ra 0.042 μm.

Сравнительный анализ приведенных данных говорит об эффективности предлагаемого способа и предпочтительности его использовани ..... .A comparative analysis of the data shows the effectiveness of the proposed method and the preference for its use ......

Кроме того, уменьшение плотности тока и температуры в предлагаемом способе приводит к снижению энергозатрат и улуч- шению условий труда, например, уменьшению газовыделени на электродах или при испарени х с поверхности ванны.In addition, a decrease in current density and temperature in the proposed method leads to a reduction in energy consumption and an improvement in working conditions, for example, a decrease in gas evolution at the electrodes or during evaporation from the surface of the bath.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION A method for electrochemical polishing of copper, comprising anodic processing in an electrolyte based on phosphoric acid and aluminum metal, characterized in that, in order to reduce the roughness and increase the reflectivity of the surface, the anodic treatment is carried out in a potentiostatic mode at a voltage of 1.8 - 2. 5 V, current density 1.5 - 4 A / dm2, temperature 17 - 30 ° C in the following ratio of components, wt.%:

phosphoric acid 70 to 85; metal aluminum 0.05 - 0.2