RU2282682C1 - Method and electrolyte for copper plating - Google Patents
Method and electrolyte for copper plating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2282682C1 RU2282682C1 RU2005112853/02A RU2005112853A RU2282682C1 RU 2282682 C1 RU2282682 C1 RU 2282682C1 RU 2005112853/02 A RU2005112853/02 A RU 2005112853/02A RU 2005112853 A RU2005112853 A RU 2005112853A RU 2282682 C1 RU2282682 C1 RU 2282682C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrolyte
- copper
- hydroxide
- parts
- potassium
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области гальваностегии и может быть использовано для электрохимического меднения стальной поверхности деталей без нанесения дополнительного подслоя.The invention relates to the field of electroplating and can be used for electrochemical copper plating of the steel surface of parts without applying an additional sublayer.
Для меднения широкое распространение в промышленности получили сернокислый и цианистый электролиты. Медные цианистые электролиты обладают высокой рассеивающей способностью, позволяют осаждать медь непосредственно на стальные детали. Осадки, полученные из этих электролитов, отличаются мелкокристаллической структурой, однако, цианистые электролиты токсичны, недостаточно устойчивы и имеют сложный многокомпонентный состав, дороги.For copper plating, sulfate and cyanide electrolytes were widely used in industry. Copper cyanide electrolytes have a high dissipation ability, allow copper to be deposited directly on steel parts. Precipitation obtained from these electrolytes is characterized by a fine-crystalline structure, however, cyanide electrolytes are toxic, insufficiently stable, and have a complex multicomponent composition and are expensive.
Для замены цианистых электролитов наибольшее внимание заслуживают пирофосфатные и аммиачные электролиты. Они очень просты по составу, нетоксичны и содержат общедоступные и дешевые компоненты. Недостатком их является узкий интервал рабочих плотностей тока. В пирофосфатных электролитах на основе К4Р2О7 допустимая плотность тока не превышает 1,5 А/дм2. В существующих аммиачных электролитах рабочий интервал плотностей тока составляет 1,2-1,8 А/дм2. Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник под ред. М.А.Шлугера, Москва, Машиностроение, 1985, т.1, с.93-100.To replace cyanide electrolytes, pyrophosphate and ammonia electrolytes deserve the most attention. They are very simple in composition, non-toxic and contain commonly available and cheap components. Their disadvantage is the narrow range of working current densities. In pyrophosphate electrolytes based on K 4 P 2 O 7, the permissible current density does not exceed 1.5 A / dm 2 . In existing ammonia electrolytes, the working range of current densities is 1.2-1.8 A / dm 2 . Electroplated coatings in mechanical engineering. Handbook Ed. M.A.Shlugera, Moscow, Mechanical Engineering, 1985, v. 1, pp. 93-100.
Наиболее близким аналогом предложенного электролита и способа меднения являются электролит и способ, раскрытые в SU 1035097 A, МПК 7 C 25 D 3/38, опубл. 15.08.1983. Электролит содержит, г/л: сернокислую медь 40-60, гидроксид натрия 90-110, глицерин 40-60, меламин (2,4,6-триамино-1,3,5-триазин) 0,4-0,6 и воду. Подготовку деталей перед меднением проводят обычным способом. Покрытие наносят при температуре электролита 10-30°С и катодной плотности тока 0,5-2,0 А/дм2.The closest analogue of the proposed electrolyte and copper plating method are the electrolyte and the method disclosed in SU 1035097 A, IPC 7 C 25 D 3/38, publ. 08/15/1983. The electrolyte contains, g / l: copper sulfate 40-60, sodium hydroxide 90-110, glycerol 40-60, melamine (2,4,6-triamino-1,3,5-triazine) 0,4-0,6 and water. Preparation of parts before copper plating is carried out in the usual way. The coating is applied at an electrolyte temperature of 10-30 ° C and a cathodic current density of 0.5-2.0 A / dm 2 .
Электролит имеет хорошую рассеивающую способность 50-70%, высокий выход по току 85-95%, однако, является нестабильным в силу восстановительных свойств глицерина. Покрытия, полученные из этого электролита, при небольших толщинах имеют низкую микротвердость и высокую пористость.The electrolyte has a good scattering power of 50-70%, a high current efficiency of 85-95%, however, is unstable due to the recovery properties of glycerol. Coatings obtained from this electrolyte at low thicknesses have low microhardness and high porosity.
Задачей предложенного изобретения является расширение ассортимента отечественных бесцианидных электролитов меднения, позволяющих получать качественные медные покрытия на стальных изделиях, в том числе и сложнопрофилированных.The objective of the invention is to expand the range of domestic cyanide-free copper plating electrolytes, allowing to obtain high-quality copper coatings on steel products, including complex ones.
Техническим результатом является повышение микротвердости, прочности сцепления покрытия с основой, его равномерности, защитной способности за счет снижения пористости, а также уменьшение вероятности восстановления в объеме электролита комплексов меди.The technical result is to increase the microhardness, the adhesion strength of the coating to the base, its uniformity, protective ability by reducing porosity, as well as reducing the likelihood of copper complexes recovering in the electrolyte volume.
Указанный технический результат достигается тем, что электролит меднения стальной поверхности деталей включает соединение меди, гидроксид щелочного металла, многоатомный спирт, азотсодержащую органическую добавку и воду, при этом электролит дополнительно содержит нитрат калия или натрия, в качестве соединения меди электролит содержит сульфат или нитрат или гидроксид меди, в качестве многоатомного спирта - пропиленгликоль, а в качестве азотсодержащей органической добавки - тетраалкиламмония гидроксид при следующем соотношении компонентов, моль/л:The specified technical result is achieved in that the copper plating electrolyte of the steel surface of the parts includes a copper compound, an alkali metal hydroxide, a polyhydric alcohol, a nitrogen-containing organic additive and water, while the electrolyte additionally contains potassium or sodium nitrate, and the electrolyte contains sulfate or nitrate or hydroxide as a copper compound copper, propylene glycol as a polyhydric alcohol, and tetraalkylammonium hydroxide as a nitrogen-containing organic additive in the following ratio of ENTOV mol / l:
В качестве гидроксида щелочного металла электролит содержит гидроксид натрия, и/или калия, и/или лития. Кроме того, электролит может дополнительно содержать углекислый натрий в количестве до 0,3 моль/л.As an alkali metal hydroxide, the electrolyte contains sodium hydroxide and / or potassium and / or lithium. In addition, the electrolyte may further comprise sodium carbonate in an amount of up to 0.3 mol / L.
В качестве тетраалкиламмония гидроксида можно выбрать тетраметиламмония гидроксид, или тетраэтиламмония гидроксид, или тетрапропиламмония гидроксид, или тетрабутиламмония гидроксид и т.д.As tetraalkylammonium hydroxide, you can choose tetramethylammonium hydroxide, or tetraethylammonium hydroxide, or tetrapropylammonium hydroxide, or tetrabutylammonium hydroxide, etc.
Указанный технический результат достигается также тем, что способ меднения стальной поверхности деталей включает подготовку деталей и электролитическое осаждение меди, при этом осаждение проводят из электролита, приведенного выше состава, при катодной плотности тока 0,5-3,0 А/дм2 и температуре электролита 20-40°С.The specified technical result is also achieved by the fact that the method of copper plating the steel surface of parts includes the preparation of parts and electrolytic deposition of copper, while the deposition is carried out from an electrolyte of the above composition at a cathodic current density of 0.5-3.0 A / dm 2 and the temperature of the electrolyte 20-40 ° C.
Подготовка поверхности включает обезжиривание, активирование в соляной кислоте и межоперационные промывки.Surface preparation includes degreasing, activation in hydrochloric acid and inter-operative washing.
Предложенный электролит свободен от токсичных цианид-ионов и представляет собой щелочной раствор на основе тетрагидроксокупритных комплексов и смешанных пропандиоловых гидроксокомплексов Cu(II).The proposed electrolyte is free of toxic cyanide ions and is an alkaline solution based on tetrahydroxocupritic complexes and mixed propanediol hydroxocomplexes Cu (II).
Электролит готовят следующим образом: расчетные количества компонентов растворяют в отдельных порциях воды, нагретой до 30-40°С, и смешивают при температуре растворов не более 50°С. Для приготовления раствора используют реактивы квалификаций "ч.д.а." и "х.ч.", тетрабутиламмония гидроксид (ТУ6-09-1369-76) - квалификации "ч". Свежеприготовленный электролит рекомендуется прорабатывать 2-3 А·ч/л, затем периодически корректировать по всем компонентам.The electrolyte is prepared as follows: the calculated amounts of the components are dissolved in separate portions of water heated to 30-40 ° C, and mixed at a temperature of solutions of not more than 50 ° C. For the preparation of the solution, reagents of the “analytical grade” qualifications are used. and "chemically pure", tetrabutylammonium hydroxide (TU6-09-1369-76) - qualifications of "h". Freshly prepared electrolyte is recommended to be worked out 2-3 A · h / l, then periodically adjusted for all components.
Контроль прочности сцепления медных покрытий со сталью проводили методом нанесения сетки царапин по ГОСТ 9.302-88, микротвердость определяли при нагрузке 10 г на микротвердомере ПМТ-3, пористость покрытия определяли по ГОСТ 9.302-88.The adhesion strength of copper coatings to steel was controlled by applying a network of scratches according to GOST 9.302-88, microhardness was determined at a load of 10 g on a PMT-3 microhardness tester, coating porosity was determined according to GOST 9.302-88.
Пример 1. Стальную деталь обезжирили, промыли проточной, затем дистиллированной водой, активировали в растворе соляной кислоты и снова промыли дистиллированной водой. Электроосаждение проводили при температуре 20°С и катодной плотности тока 0,5 А/дм2 из электролита следующего состава, моль/л:Example 1. The steel part was degreased, washed with running, then distilled water, activated in a solution of hydrochloric acid and washed again with distilled water. The electrodeposition was carried out at a temperature of 20 ° C and a cathodic current density of 0.5 A / DM 2 from an electrolyte of the following composition, mol / l:
Было получено мелкокристаллическое розовое покрытие толщиной 5 мкм с пористостью 1 пор/см2 и микротвердостью 720 МПа. Скорость осаждения покрытий в этих условиях составила 2,8 мкм/ч. Прочность сцепления покрытия со сталью удовлетворяет требованиям ГОСТ 9.302-88.A finely crystalline pink coating was obtained with a thickness of 5 μm with a porosity of 1 pore / cm 2 and a microhardness of 720 MPa. The deposition rate of the coatings under these conditions was 2.8 μm / h. The adhesion strength of the coating to steel meets the requirements of GOST 9.302-88.
Пример 2. Стальную деталь обезжирили, промыли проточной, затем дистиллированной водой, активировали в растворе соляной кислоты и снова промыли дистиллированной водой. Электроосаждение проводили при температуре 40°С и катодной плотности тока 3 А/дм2 из электролита следующего состава, моль/л:Example 2. The steel part was degreased, washed with running, then with distilled water, activated in a solution of hydrochloric acid and washed again with distilled water. The electrodeposition was carried out at a temperature of 40 ° C and a cathodic current density of 3 A / DM 2 from an electrolyte of the following composition, mol / L:
Было получено мелкокристаллическое покрытие розового цвета толщиной 10 мкм с пористостью 0,2 пор/см2 и микротвердостью 750 МПа. Скорость осаждения покрытия в этих условиях составила 12 мкм/ч.A pink crystalline coating of a color 10 μm thick with a porosity of 0.2 pore / cm 2 and a microhardness of 750 MPa was obtained. The deposition rate of the coating under these conditions was 12 μm / h.
Прочность сцепления покрытия со сталью удовлетворяет требованиям ГОСТ 9.302-88.The adhesion strength of the coating to steel meets the requirements of GOST 9.302-88.
Пример 3. Электроосаждение проводили при температуре 35°С и катодных плотностях тока от 1,0 до 3,0 А/дм2 из электролита следующего состава, моль/л:Example 3. Electrodeposition was carried out at a temperature of 35 ° C and cathodic current densities from 1.0 to 3.0 A / dm 2 from an electrolyte of the following composition, mol / l:
Были получены мелкокристаллические розовые покрытия толщиной 0,5 мкм до 15 мкм. Увеличение толщины медных покрытий от 0,5 мкм до 10 мкм приводит к уменьшению пористости с 5 пор/см2 до полного их отсутствия. При плотности тока 2 А/дм2 микротвердость медных покрытий достигает максимума и составляет 950 МПа. 720 МПа. Прочность сцепления покрытия со сталью удовлетворяет требованиям ГОСТ 9.302-88.Fine crystalline pink coatings were obtained with a thickness of 0.5 μm to 15 μm. An increase in the thickness of copper coatings from 0.5 μm to 10 μm leads to a decrease in porosity from 5 pores / cm 2 to their complete absence. At a current density of 2 A / dm 2, the microhardness of copper coatings reaches a maximum of 950 MPa. 720 MPa. The adhesion strength of the coating to steel meets the requirements of GOST 9.302-88.
Влияние плотности тока на скорость осаждения медных покрытий приведено в таблице.The effect of current density on the deposition rate of copper coatings is given in the table.
Независимость скорости осаждения меди от плотности тока обеспечивает нанесение равномерных по толщине медных покрытий по поверхности сложнопрофилированных деталей.The independence of the copper deposition rate on the current density ensures the application of uniformly thick copper coatings on the surface of complex profiles.
Таким образом, предложенный способ с использованием бесцианидного щелочного электролита на основе тетрагидроксокупритных и гидроксопропандиоловых комплексов позволяет получать твердые мелкокристаллические покрытия высокого качества, имеющие низкую пористость при толщинах более 2 мкм и высокую равномерность покрытий по поверхности сложнопрофилированных деталей.Thus, the proposed method using a cyanide-free alkaline electrolyte based on tetrahydro-cuprite and hydroxopropanediol complexes allows to obtain solid fine-crystalline coatings of high quality with low porosity at thicknesses of more than 2 μm and high uniformity of coatings on the surface of complex profiles.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005112853/02A RU2282682C1 (en) | 2005-04-28 | 2005-04-28 | Method and electrolyte for copper plating |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005112853/02A RU2282682C1 (en) | 2005-04-28 | 2005-04-28 | Method and electrolyte for copper plating |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2282682C1 true RU2282682C1 (en) | 2006-08-27 |
Family
ID=37061310
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005112853/02A RU2282682C1 (en) | 2005-04-28 | 2005-04-28 | Method and electrolyte for copper plating |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2282682C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2539895C2 (en) * | 2009-07-30 | 2015-01-27 | Басф Се | Metal coating composition containing suppressing agent for void-free filling of submicron surface elements |
RU2539897C2 (en) * | 2009-07-30 | 2015-01-27 | Басф Се | Metal coating composition containing suppressing agent for void-free filling of submicron surface elements |
-
2005
- 2005-04-28 RU RU2005112853/02A patent/RU2282682C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2539895C2 (en) * | 2009-07-30 | 2015-01-27 | Басф Се | Metal coating composition containing suppressing agent for void-free filling of submicron surface elements |
RU2539897C2 (en) * | 2009-07-30 | 2015-01-27 | Басф Се | Metal coating composition containing suppressing agent for void-free filling of submicron surface elements |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI439580B (en) | Pyrophosphate-based bath for plating of tin alloy layers | |
CN110592626A (en) | Cyanide-free electroplating brass liquid and use method thereof | |
Naik et al. | Electrodeposition of zinc from chloride solution | |
US8110087B2 (en) | Production of a structured hard chromium layer and production of a coating | |
RU2282682C1 (en) | Method and electrolyte for copper plating | |
Correia et al. | Anodic linear sweep voltammetric analysis of Ni–Co alloys electrodeposited from dilute sulfate baths | |
US7300563B2 (en) | Use of N-alllyl substituted amines and their salts as brightening agents in nickel plating baths | |
Protsenko et al. | Electrodeposition of lead coatings from a methanesulphonate electrolyte | |
RU2334833C1 (en) | Electrolyte for sedimentation of coatings out of cadmium-cobalt alloy | |
US4411744A (en) | Bath and process for high speed nickel electroplating | |
Ravindran et al. | Zinc-Nickel Alloy Electrodeposition-Influence of Triethanolamine | |
US4740277A (en) | Sulfate containing bath for the electrodeposition of zinc/nickel alloys | |
Fukumoto et al. | Pulse plating of Pd-Ni alloys: Dependence on current density | |
RU2133306C1 (en) | Electrolyte for deposition of coatings from copper-tin alloy | |
RU2350696C1 (en) | Electrolyte for coating deposition from cadmium and manganese melt | |
RU2248414C1 (en) | Low-concentration electrolyte for nickel plating | |
RU2237757C1 (en) | Electrolyte for simultaneous etching and plating of aluminum and its alloys | |
RU2346088C1 (en) | Electrolyte for indium deposition | |
JPH06346272A (en) | Sulfuric acid bath for tinning at high current density and tinning method | |
RU2291230C1 (en) | Lead plating electrolyte | |
JPS644598B2 (en) | ||
SU876797A1 (en) | Chrome-plating electrolyte | |
KR100940669B1 (en) | Zinc-nickel alloy electroplating composition, plated steel sheet manufacturing method and zinc-nickel alloy electroplated steel sheet produced according to the surface appearance, adhesion and low temperature chipping of the coating layer | |
US4048024A (en) | Bright levelling zinc plating | |
SU1737024A1 (en) | Electrolyte for bright nickel plating |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090429 |