RU2764274C1 - Method for producing tin-indium alloy coated copper wire - Google Patents
Method for producing tin-indium alloy coated copper wire Download PDFInfo
- Publication number
- RU2764274C1 RU2764274C1 RU2021119333A RU2021119333A RU2764274C1 RU 2764274 C1 RU2764274 C1 RU 2764274C1 RU 2021119333 A RU2021119333 A RU 2021119333A RU 2021119333 A RU2021119333 A RU 2021119333A RU 2764274 C1 RU2764274 C1 RU 2764274C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- indium
- tin
- sulfate
- alloy
- electrolyte
- Prior art date
Links
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 23
- RHZWSUVWRRXEJF-UHFFFAOYSA-N indium tin Chemical compound [In].[Sn] RHZWSUVWRRXEJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 229910000846 In alloy Inorganic materials 0.000 title abstract description 15
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 41
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 33
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 22
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 18
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 13
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- FAKFSJNVVCGEEI-UHFFFAOYSA-J tin(4+);disulfate Chemical compound [Sn+4].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O FAKFSJNVVCGEEI-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 13
- 229910000337 indium(III) sulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- XGCKLPDYTQRDTR-UHFFFAOYSA-H indium(iii) sulfate Chemical compound [In+3].[In+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O XGCKLPDYTQRDTR-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims abstract description 11
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 abstract description 7
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 abstract description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005476 soldering Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 11
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 8
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- -1 indium (III) boron fluoride Chemical compound 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 4
- 229910015900 BF3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 3
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 3
- WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N boron trifluoride Chemical compound FB(F)F WTEOIRVLGSZEPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- NXOLKMZTYVYQCD-UHFFFAOYSA-N B(F)(F)F.[Cd] Chemical compound B(F)(F)F.[Cd] NXOLKMZTYVYQCD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910021594 Copper(II) fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005057 Hexamethylene diisocyanate Substances 0.000 description 1
- DAOANAATJZWTSJ-UHFFFAOYSA-N N-Decanoylmorpholine Chemical compound CCCCCCCCCC(=O)N1CCOCC1 DAOANAATJZWTSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCMIGLFZLXSHHG-UHFFFAOYSA-N [Ag+].FB(F)F Chemical compound [Ag+].FB(F)F HCMIGLFZLXSHHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- MXQRGHNSFNZNTN-UHFFFAOYSA-N copper trifluoroborane Chemical compound [Cu+2].FB(F)F MXQRGHNSFNZNTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWFAVIIMQDUCRA-UHFFFAOYSA-L copper(ii) fluoride Chemical compound [F-].[F-].[Cu+2] GWFAVIIMQDUCRA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 229910000743 fusible alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N hexamethylene diisocyanate Chemical compound O=C=NCCCCCCN=C=O RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- PSCMQHVBLHHWTO-UHFFFAOYSA-K indium(iii) chloride Chemical compound Cl[In](Cl)Cl PSCMQHVBLHHWTO-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- LCCNCVORNKJIRZ-UHFFFAOYSA-N parathion Chemical compound CCOP(=S)(OCC)OC1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 LCCNCVORNKJIRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M perchlorate Inorganic materials [O-]Cl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- VDCIDICBZYPIKZ-UHFFFAOYSA-N tin(2+) trifluoroborane Chemical compound B(F)(F)F.[Sn+2] VDCIDICBZYPIKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
- C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
- C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
- C25D3/60—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of tin
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электрохимическому осаждению сплава олово-индий из сульфатного электролита и может быть использовано при получении медной проволоки с покрытием сплавами на основе олова и индия, а также при пайке и лужении электромонтажных элементов, интегральных микросхем, металлических поверхностей печатных плат и выводов электрорадиоэлементов в изделиях бытовой аппаратуры, а также электродов, экранирующих элементов, фотоэлектрических модулей, кабельно-проводниковых изделий различного назначения.The invention relates to the electrochemical deposition of a tin-indium alloy from a sulfate electrolyte and can be used in the production of copper wire coated with alloys based on tin and indium, as well as in the soldering and tinning of electrical components, integrated circuits, metal surfaces of printed circuit boards and leads of electro-radio elements in products household appliances, as well as electrodes, shielding elements, photovoltaic modules, cable and wire products for various purposes.
Одной из важных задач повышения эффективности фотоэлектрических солнечных модулей является поиск и разработка новых электродов, обеспечивающих высокую надежность контакта с кристаллическим кремнием, а также передачу заряда в ячейке. В качестве токопроводящих электродов широко используется медная проволока, покрытая различными сплавами, которая в настоящее время является одним из основных материалов в электротехнике. Использование такой проволоки обеспечивает надежность и защищенность солнечных модулей от любых внешних воздействий и, как следствие, возрастает показатель долговечности самого изделия. Использование легкоплавкого сплава на поверхности медной проволоки позволяет получить надежный электрический контакт с серебросодержащей контактной сеткой, что способствует уменьшению омического сопротивления между фотоэлектрическими элементами.One of the important tasks of increasing the efficiency of photovoltaic solar modules is the search for and development of new electrodes that provide high reliability of contact with crystalline silicon, as well as charge transfer in the cell. As conductive electrodes, copper wire coated with various alloys is widely used, which is currently one of the main materials in electrical engineering. The use of such wire ensures the reliability and protection of solar modules from any external influences and, as a result, increases the durability of the product itself. The use of a fusible alloy on the surface of the copper wire makes it possible to obtain a reliable electrical contact with a silver-containing contact grid, which helps to reduce the ohmic resistance between photovoltaic cells.
Как правило, нанесение покрытия при изготовлении проволоки выполняется гальваническим методом или горячим погружением. Сплошность контакта электрода с монокристаллическим кремнием напрямую зависит от качества поверхности медной проволоки и прочности сцепления покрытия с медной основой, что в конечном итоге влияет на эффективность передачи преобразованной энергии света в электроэнергию. Для получения микроскопического адгезионного слоя покрытия медной проволоки можно использовать электроосаждение сплава олово-индий в различных электролитах. Невозможно прогнозировать влияние технологических добавок на свойства получаемого покрытия, поэтому в большинстве случаев состав электролита подбирается экспериментальным путем.Typically, coating in wire manufacture is done by electroplating or hot dip. The continuity of the contact of the electrode with single-crystal silicon directly depends on the quality of the surface of the copper wire and the adhesion strength of the coating to the copper base, which ultimately affects the efficiency of transferring the converted light energy into electricity. To obtain a microscopic adhesion layer of a copper wire coating, one can use the electrodeposition of an indium-tin alloy in various electrolytes. It is impossible to predict the influence of technological additives on the properties of the resulting coating, therefore, in most cases, the composition of the electrolyte is selected experimentally.
Для электроосаждения сплава олово-индий используются кислые и щелочные электролиты. Из кислых электролитов применяют перхлоратные, сульфаминовые, хлоридные, глицериновые, сульфатные, борфтористые электролиты и другие.For the electrodeposition of the tin-indium alloy, acidic and alkaline electrolytes are used. Of the acidic electrolytes, perchlorate, sulfamic, chloride, glycerin, sulfate, boron fluoride electrolytes and others are used.
Известен способ электролитического осаждения антифрикционных покрытий из сплава на основе олова в электролите, содержащем олово (II) борфтористое, медь (II) борфтористую, борфтористоводородную кислоту, борную кислоту, антиокислитель и поверхностно-активное вещество, отличающийся тем, что в электролит дополнительно добавляют сурьму (III) борфтористую, кадмий борфтористый, цинк (П) борфтористый, индий (III) борфтористый, серебро (I) борфтористое при следующем соотношении компонентов, г/л:A known method of electrolytic deposition of anti-friction coatings from an alloy based on tin in an electrolyte containing tin (II) fluoride, copper (II) fluoride, hydroboric acid, boric acid, an antioxidant and a surfactant, characterized in that antimony is additionally added to the electrolyte ( III) boron fluoride, cadmium boron fluoride, zinc (P) boron fluoride, indium (III) boron fluoride, silver (I) boron fluoride in the following ratio of components, g/l:
а покрытие осаждают при катодной плотности тока 2,0-5,0 А/дм2 и температуре электролита 18-25°С.and the coating is deposited at a cathode current density of 2.0-5.0 A/dm 2 and an electrolyte temperature of 18-25°C.
Недостатками этого способа является то, что покрытие, получаемое в результате электроосаждения электролита данного состава, не обладает достаточной электрической проводимостью.The disadvantages of this method is that the coating obtained as a result of the electrodeposition of an electrolyte of a given composition does not have sufficient electrical conductivity.
Известен сульфатный электролит для электроосаждения сплава олово-индий (Зорькина О.В., Перелыгин Ю.П. Электроосаждение сплава олово-индий из сульфатного электролита. // Материалы Всероссийской конференции "Прогрессивная технология и вопросы экологии в гальванотехнике и производстве печатных плат". - Пенза, ДНТП, 2000. - С. 48-49), содержащий, г/л: сульфат олова (в пересчете на металл) - 1-3; хлорид индия (в пересчете на металл) - 5-20; серная кислота - 180-200; препарат ОС-20 - 0,1-0,4. Режим осаждения: температура, °С - 20-50; катодная плотность тока, А/дм2 - 0,5-1,5; выход по току, % - 11-70; содержание индия в сплаве, мас. % - 12-78.Sulfate electrolyte for electrodeposition of tin-indium alloy is known (Zorkina O.V., Perelygin Yu.P. Electrodeposition of tin-indium alloy from sulfate electrolyte. // Proceedings of the All-Russian Conference "Progressive technology and environmental issues in electroplating and the production of printed circuit boards". - Penza, DNTP, 2000. - S. 48-49), containing, g / l: tin sulfate (in terms of metal) - 1-3; indium chloride (in terms of metal) - 5-20; sulfuric acid - 180-200; drug OS-20 - 0.1-0.4. Deposition mode: temperature, °С - 20-50; cathodic current density, A / dm 2 - 0.5-1.5; current output, % - 11-70; the content of indium in the alloy, wt. % - 12-78.
Недостатками этого электролита являются получение матовых покрытий, узкий интервал рабочих плотностей тока, электролит не обладает выравнивающей способностью.The disadvantages of this electrolyte are getting matte coatings, a narrow range of operating current densities, the electrolyte does not have a leveling ability.
Наиболее близким является способ получения медной проволоки с покрытием сплавом на основе олова и индия является способ электроосаждения сплава олово-индий (Патент РФ 2458188) в электролите, содержащем сульфат олова, серную кислоту и препарат ОС-20, отличающийся тем, что содержание индия в сплаве составляет 0,5-56,0 мас. %, а в электролит вводят сульфат индия, формалин (37%-ный раствор), бутиндиол-1,4 (35%-ный раствор) при следующем соотношении компонентов, г/л:The closest is the method of obtaining copper wire coated with an alloy based on tin and indium is a method of electrodeposition of a tin-indium alloy (RF Patent 2458188) in an electrolyte containing tin sulfate, sulfuric acid and OS-20 preparation, characterized in that the indium content in the alloy is 0.5-56.0 wt. %, and indium sulfate, formalin (37% solution), butyndiol-1,4 (35% solution) are introduced into the electrolyte in the following ratio of components, g/l:
и проводят осаждение при температуре 15-30°С, катодной плотности тока 0,5-7 А/дм2 с выходом по току 37-98%).and carry out the deposition at a temperature of 15-30°C, cathode current density of 0.5-7 A/DM 2 with a current output of 37-98%).
Недостатками этого способа является использование в составе электролита формалина, который обладает токсичностью и имеет небольшой срок хранения и как следствие нестабильность состава и получаемого покрытия.The disadvantages of this method is the use of formalin in the composition of the electrolyte, which is toxic and has a short shelf life and, as a result, the instability of the composition and the resulting coating.
В связи с этим разработка и использование новых технологических добавок, позволяющих усовершенствовать технологический процесс получения блестящих однородных медных проволок с покрытием сплавом на основе олова и индия является перспективным направлением.In this regard, the development and use of new technological additives, which make it possible to improve the technological process for obtaining shiny homogeneous copper wires coated with an alloy based on tin and indium, is a promising direction.
Задача изобретения - разработка способа получения медной проволоки с покрытием сплава олово-индий, позволяющего наносить тонкослойные блестящие однородные адгезионно-прочные покрытия сплава олово-индий, регулировать толщину покрытия, его физико-механические свойства.The objective of the invention is to develop a method for producing copper wire coated with a tin-indium alloy, which makes it possible to apply thin-layer shiny homogeneous adhesive-strong coatings of an tin-indium alloy, to control the thickness of the coating, its physical and mechanical properties.
Техническим результатом является увеличение сродства медной проволоки с сплавом на микрокристаллическом уровне и адгезионной прочности сцепления покрытия с медной основой, возможность регулировать толщину покрытия, его физико-механические свойства.The technical result is to increase the affinity of the copper wire with the alloy at the microcrystalline level and the adhesion strength of the adhesion of the coating to the copper base, the ability to control the thickness of the coating, its physical and mechanical properties.
Технический результат достигается тем, что способ получения медной проволоки с покрытием сплава олово-индий в электролите, содержащем сульфат олова, серную кислоту, сульфат индия, согласно изобретению, содержание индия в сплаве составляет 40-52,0 мас. %, а в электролит дополнительно вводят 1,6-(гексаметилен-бис[N,N-дипропилтриэтоксисилил]мочевину, изопропиловый спирт, глицерин при следующем содержании компонентов, г/л:The technical result is achieved by the fact that the method for producing copper wire coated with a tin-indium alloy in an electrolyte containing tin sulfate, sulfuric acid, indium sulfate, according to the invention, the content of indium in the alloy is 40-52.0 wt. %, and 1,6-(hexamethylene-bis[N,N-dipropyltriethoxysilyl]urea, isopropyl alcohol, glycerin are additionally introduced into the electrolyte at the following content of components, g/l:
Режим осаждения:Deposition mode:
Концентрацию сульфата олова (в пересчете на металл) необходимо поддерживать в пределах 17-35 г/л, а концентрацию сульфата индия (в пересчете на металл) - 20-45 г/л.The concentration of tin sulfate (in terms of metal) must be maintained within the range of 17-35 g/l, and the concentration of indium sulfate (in terms of metal) - 20-45 g/l.
Отличительными признаками, обеспечивающими достижение технического результата изобретения, является синергическое действие 1,6-гексаметилен-бис[N,N-дипропилтриэтоксисилил]мочевины, изопропилового спирта и глицерина в составе электролита. Способ получения медной проволоки с покрытием на основе сплава олова- индий с электролитом указанного состава неизвестен в научно-технической и патентной литературе и является новым.Distinctive features that ensure the achievement of the technical result of the invention is the synergistic effect of 1,6-hexamethylene-bis[N,N-dipropyltriethoxysilyl]urea, isopropyl alcohol and glycerol in the composition of the electrolyte. A method for producing coated copper wire based on an alloy of tin-indium with an electrolyte of the specified composition is unknown in the scientific, technical and patent literature and is new.
Отклонение от этих пределов приводит к изменению интервала рабочих плотностей тока и ухудшению внешнего вида покрытий. Содержание индия в сплаве в этом случае изменяется от 30 до 45 мас. %.Deviation from these limits leads to a change in the range of operating current densities and a deterioration in the appearance of the coatings. The content of indium in the alloy in this case varies from 30 to 45 wt. %.
Концентрация серной кислоты должна быть в пределах 80-120 г/л. Этот интервал концентраций обеспечивает наибольший диапазон катодной плотности тока для получения блестящих покрытий с высоким выходом по току.The concentration of sulfuric acid should be in the range of 80-120 g/l. This range of concentrations provides the largest range of cathodic current densities for obtaining shiny coatings with high current efficiency.
Концентрация 1,6-гексаметилен-бис[N,N-дипропилтриэтоксисилил]мочевины должна составлять 0,1-1 г/л. При концентрации 1,6-(гексаметилен-бис[N,N-дипропилтриэтоксисилил]мочевины меньше 0,1 г/л получаются неоднородные покрытия, а введение в количестве больше 1 г/л нецелесообразно, так как не оказывает заметного влияния на свойства получаемого покрытия.The concentration of 1,6-hexamethylene-bis[N,N-dipropyltriethoxysilyl]urea should be 0.1-1 g/l. At a concentration of 1,6-(hexamethylene-bis[N,N-dipropyltriethoxysilyl]urea less than 0.1 g/l, inhomogeneous coatings are obtained, and the introduction in an amount of more than 1 g/l is impractical, since it does not have a noticeable effect on the properties of the resulting coating .
Изопропиловый спирт и глицерин в электролите обеспечивают смачивающий эффект и получение равномерных блестящих покрытий сплава олово-индий. Концентрация изопропилового спирта должна составлять 5-20 мл/л, глицерина - 5-15 мл/л. Отклонение от этих пределов приводит к получению некачественных покрытий (неравномерный блеск, темные полосы на поверхности).Isopropyl alcohol and glycerin in the electrolyte provide a wetting effect and obtain uniform brilliant coatings of the tin-indium alloy. The concentration of isopropyl alcohol should be 5-20 ml/l, glycerol - 5-15 ml/l. Deviation from these limits leads to low-quality coatings (uneven gloss, dark stripes on the surface).
Перемешивание электролита осуществляется механическим путем с помощью мешалки или насосной станции, обеспечивающих постоянство состава электролита во всем объеме..The electrolyte mixing is carried out mechanically using a stirrer or a pumping station, which ensures the consistency of the electrolyte composition throughout the entire volume.
Температура электролита должна быть в пределах 18-35°С. С ростом температуры в этом пределе наблюдается увеличение степени блеска покрытий и незначительное снижение содержания индия в покрытии. При температурах выше 35°С наблюдается помутнение электролита и ухудшается качество покрытий.The temperature of the electrolyte should be within 18-35°C. With an increase in temperature in this limit, an increase in the degree of gloss of the coatings and a slight decrease in the content of indium in the coating are observed. At temperatures above 35°C, turbidity of the electrolyte is observed and the quality of the coatings deteriorates.
Катодная плотность тока изменяется в пределах от 0,5 до 7 А/дм2. Интервал рабочей плотности тока определяется в первую очередь концентрацией сульфата олова в электролите. При концентрации сульфата олова (в пересчете на металл) - 17-35 г/л и концентрации сульфата индия (в пересчете на металл) - 20-45 г/л рабочий интервал плотностей тока составляет 0,5-7 А/дм2. Содержание индия в сплаве составляет 40-52 мас. %.The cathode current density varies from 0.5 to 7 A/dm 2 . The operating current density interval is determined primarily by the concentration of tin sulfate in the electrolyte. When the concentration of tin sulfate (in terms of metal) is 17-35 g/l and the concentration of indium sulfate (in terms of metal) is 20-45 g/l, the working range of current densities is 0.5-7 A/dm 2 . The content of indium in the alloy is 40-52 wt. %.
Поскольку анодный выход по току в сульфатном электролите превышает 100%, то целесообразно использовать наравне с растворимыми анодами из сплава олово-индий нерастворимые из графита или свинца.Since the anode current efficiency in a sulfate electrolyte exceeds 100%, it is advisable to use insoluble graphite or lead anodes along with soluble indium-tin alloy anodes.
Во избежание загрязнения электролита анодным шламом аноды следует загружать в чехлы из полипропиленовой ткани.To avoid electrolyte contamination with anode sludge, anodes should be loaded into covers made of polypropylene fabric.
Корректирование электролита по SnSO4, In2(SO4)3, H2SO4, изопропиловому спирту, глицерину проводят по данным химического анализа.Correction of the electrolyte for SnSO 4 , In 2 (SO 4 ) 3 , H 2 SO 4 , isopropyl alcohol, glycerin is carried out according to chemical analysis.
Для приготовления электролита используют следующие компоненты: сульфат олова (ТУ 6-09-1502-7580), серную кислоту (ГОСТ 4204-77), сульфат индия (ТУ 6-09-3756-80), 1,6-гексаметилен-бис[N,N-дипропилтриэтоксисилил]мочевина, изопропиловый спирт (ГОСТ 9805-84), глицерин (ГОСТ 6259-75). 1,6-гексаметилен-бис[N,N-дипропилтриэтоксисилил]мочевину получают следующим образом: в реактор, снабженный мешалкой и ледяной баней, загружают 84,1 г (v1, 0,5 моль) гексаметилендиизоцианат, 84,1 г (v2, 0,91 моль) предварительно перегнанного толуола, 0,0074 г антиоксиданта SONGNOX 11В, перемешивают до однородности. Затем через капельную воронку в течение 3 часов при температуре продукта реакции 18°С добавляют 234,44 г (v3, 1,05 моль) 3-аминопропилтриэтоксисилан предварительно растворенного в 234,44 г (v4, 2,55 моль) толуола. Полученную смесь перемешивают в течение 60 минут, затем вакуумируют до полного удаления толуола. В результате получают 1,6-гексаметилен-бис[N,N-дипропилтриэтоксисилил]мочевину - кристаллический порошок белого цвета с выходом 95,6%. Т пл - 122°С. ПК спектр, v, см-1: 3312 (NHC(O)NH), 1691(NH), 1570(NH), 1072(SiOEt)The following components are used to prepare the electrolyte: tin sulfate (TU 6-09-1502-7580), sulfuric acid (GOST 4204-77), indium sulfate (TU 6-09-3756-80), 1,6-hexamethylene-bis[ N,N-dipropyltriethoxysilyl]urea, isopropyl alcohol (GOST 9805-84), glycerin (GOST 6259-75). 1,6-hexamethylene-bis[N,N-dipropyltriethoxysilyl]urea is prepared as follows: 84.1 g (v 1 , 0.5 mol) of hexamethylene diisocyanate, 84.1 g (v 2 , 0.91 mol) of pre-distilled toluene, 0.0074 g of SONGNOX 11B antioxidant, mix until smooth. Then, 234.44 g (v 3 , 1.05 mol) of 3-aminopropyltriethoxysilane preliminarily dissolved in 234.44 g (v 4 , 2.55 mol) of toluene are added through a dropping funnel for 3 hours at a reaction product temperature of 18°C. The resulting mixture was stirred for 60 minutes, then evacuated until complete removal of toluene. As a result, 1,6-hexamethylene-bis[N,N-dipropyltriethoxysilyl]urea is obtained - a white crystalline powder with a yield of 95.6%. T pl - 122°C. PC spectrum, v, cm-1: 3312 (NHC(O)NH), 1691(NH), 1570(NH), 1072(SiOEt)
Электролит готовят следующим образом.The electrolyte is prepared as follows.
Емкость для приготовления электролита на три четверти заполняют дистиллированной водой, и в нее небольшими порциями добавляют серную кислоту. Затем раствор охлаждают до 20-22°С и добавляют в него необходимое количество сульфата олова, интенсивно перемешивая для его растворения. Раствор фильтруют. Затем в фильтрат добавляют сульфат индия и перемешивают до полного растворения. Далее в раствор добавляют 1,6-гексаметилен-бис[N,N-дипропилтриэтоксисилил]мочевину (предварительно растворенную в небольшом количестве изопропилового спирта), добавляют глицерин и оставшееся количество изопропилового спирта до заданного уровня, и электролит готов к работе.The container for the preparation of the electrolyte is filled three-quarters with distilled water, and sulfuric acid is added to it in small portions. Then the solution is cooled to 20-22°C and the required amount of tin sulfate is added to it, vigorously stirring to dissolve it. The solution is filtered. Then indium sulfate is added to the filtrate and stirred until complete dissolution. Next, 1,6-hexamethylene-bis[N,N-dipropyltriethoxysilyl]urea (preliminarily dissolved in a small amount of isopropyl alcohol) is added to the solution, glycerin and the remaining amount of isopropyl alcohol are added to a predetermined level, and the electrolyte is ready for use.
Внешний вид покрытия проверяли путем внешнего осмотра в процессе лужения проволоки и при осмотре проволоки на катушке (без перемотки) без применения увеличительных приборов. Покрытие проволоки должно быть сплошным, на проволоке не должно быть наплывов, шишек и рисок, выводящих проволоку за пределы двойных допусков по диаметру. Измерение диаметра проволоки, его отклонения и овальности, степень выравнивания проводили по ГОСТ 12177 с помощью системы видеоизмерительной модели NVM-2010D. Определение толщины и состава покрытия проводили по ГОСТ 9.302 с применением анализатора покрытий рентгенофлуоресцентного X-STRATA 920. Определение плотности проводили гидростатическим взвешиванием. Определение предела прочности на разрыв, предела текучести и относительного удлинения при разрыве проволоки проводили по ГОСТ 10446 с применением видеоэкстензометра оптического бесконтактного М-VIEW и на разрывной машине РКМ-1.1. Определение удельного и электрического сопротивления проводили по ГОСТ 7229. Адгезионную прочность сцепления покрытия сплава олово-индий с медной основой изучали путем исследования покрытой проволоки после скручивания с помощью системы видеоизмерительной модели NVM-2010D.The appearance of the coating was checked by external examination during the tinning of the wire and by examination of the wire on a reel (without rewinding) without the use of magnifying devices. The coating of the wire must be continuous, there must be no sags, bumps and scratches on the wire that lead the wire beyond the limits of double diameter tolerances. The measurement of the wire diameter, its deviation and ovality, the degree of alignment was carried out according to GOST 12177 using the NVM-2010D video measuring model system. Determination of the thickness and composition of the coating was carried out according to GOST 9.302 using an X-ray fluorescent coating analyzer X-STRATA 920. Density was determined by hydrostatic weighing. Determination of the tensile strength, yield strength and relative elongation at break of the wire was carried out according to GOST 10446 using an optical non-contact video extensometer M-VIEW and on a RKM-1.1 tensile testing machine. The determination of specific and electrical resistance was carried out according to GOST 7229. The adhesion strength of the coating of the tin-indium alloy with a copper base was studied by examining the coated wire after twisting using the NVM-2010D video measuring model system.
На рис. 1 приведены сравнительные микрофотографии поверхности различных проволок: 1 - образец проволоки производства компании Ulbrich (Австрия); 2 - образец проволоки производства АО «Марпосадкабель» (Россия); 3 - образец проволоки, изготовленный по заявляемому способу.On fig. Figure 1 shows comparative micrographs of the surface of various wires: 1 - a sample of wire manufactured by Ulbrich (Austria); 2 - a sample of wire produced by JSC "Marposadkabel" (Russia); 3 - a wire sample made according to the claimed method.
В таблице 1 приведены составы предлагаемых электролитов и условия электроосаждения сплава олово-индий. Как видно из таблицы 1 и рис. 1, предлагаемый электролит (1-3) позволяет получать тонкослойные блестящие однородные адгезионно-прочные покрытия сплава олово-индий.Table 1 shows the compositions of the proposed electrolytes and the conditions for the electrodeposition of the tin-indium alloy. As can be seen from Table 1 and Fig. 1, the proposed electrolyte (1-3) makes it possible to obtain thin-layer shiny homogeneous adhesive-strong coatings of the tin-indium alloy.
Полученные по данному способу медные проволоки с покрытием на основе сплава олово-индий из предлагаемого электролита имеют гладкую блестящую поверхность и сплошное покрытие при толщине 0,1-1 мкм по всей длине проволоки, прочное сцепление с медной основой и способ может быть использован для получения микроскопического адгезионного слоя покрытия медной проволоки на основе сплава олово-индий.Obtained by this method, copper wires coated on the basis of an alloy of tin-indium from the proposed electrolyte have a smooth shiny surface and a continuous coating with a thickness of 0.1-1 μm along the entire length of the wire, strong adhesion to the copper base and the method can be used to obtain microscopic adhesive coating layer of copper wire based on tin-indium alloy.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021119333A RU2764274C1 (en) | 2021-06-30 | 2021-06-30 | Method for producing tin-indium alloy coated copper wire |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021119333A RU2764274C1 (en) | 2021-06-30 | 2021-06-30 | Method for producing tin-indium alloy coated copper wire |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2764274C1 true RU2764274C1 (en) | 2022-01-17 |
Family
ID=80040542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021119333A RU2764274C1 (en) | 2021-06-30 | 2021-06-30 | Method for producing tin-indium alloy coated copper wire |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2764274C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU865997A1 (en) * | 1980-01-18 | 1981-09-23 | Ивановский Химико-Технологический Институт | Electrolyte for precipitating tin-indium alloy costings |
| RU2458188C1 (en) * | 2011-06-16 | 2012-08-10 | Георгий Иосифович Медведев | Method of electroplating of stannum-indium alloy |
| TW201443294A (en) * | 2013-03-07 | 2014-11-16 | 羅門哈斯電子材料有限公司 | Tin alloy plating solution |
-
2021
- 2021-06-30 RU RU2021119333A patent/RU2764274C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU865997A1 (en) * | 1980-01-18 | 1981-09-23 | Ивановский Химико-Технологический Институт | Electrolyte for precipitating tin-indium alloy costings |
| RU2458188C1 (en) * | 2011-06-16 | 2012-08-10 | Георгий Иосифович Медведев | Method of electroplating of stannum-indium alloy |
| TW201443294A (en) * | 2013-03-07 | 2014-11-16 | 羅門哈斯電子材料有限公司 | Tin alloy plating solution |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Cai et al. | Chemically resistant Cu–Zn/Zn composite anode for long cycling aqueous batteries | |
| Carlin et al. | Nucleation and morphology studies of aluminum deposited from an ambient‐temperature chloroaluminate molten salt | |
| Wu et al. | An interface-reconstruction effect for rechargeable aluminum battery in ionic liquid electrolyte to enhance cycling performances | |
| Riede et al. | Critical zinc ion concentration on the electrode surface determines dendritic zinc growth during charging a zinc air battery | |
| Martin et al. | Understanding diffusion and electrochemical reduction of li+ ions in liquid lithium metal batteries | |
| KR101967076B1 (en) | Method for manufacturing a silicon plated metal plate | |
| Ghosh et al. | Codeposition of Cu-Sn from ethaline deep eutectic solvent | |
| EP4083270A1 (en) | Silver-plated material and method for producing same | |
| CN110205659B (en) | Electrotinning additive and preparation method thereof | |
| Li et al. | Large organic polar molecules tailored electrode interfaces for stable lithium metal battery | |
| Wang et al. | Electrodeposition of Sn powders with pyramid chain and dendrite structures in deep eutectic solvent: Roles of current density and SnCl 2 concentration | |
| RU2764274C1 (en) | Method for producing tin-indium alloy coated copper wire | |
| RU2764277C1 (en) | Method for producing tin-indium alloy coated copper wire | |
| Song et al. | Solvation structure regulation of deep eutectic solvents: stabilization of the zinc anode in rechargeable zinc–air batteries | |
| RU2768620C1 (en) | Method for producing copper wire coated on the basis of an alloy of tin-indium | |
| RU2458188C1 (en) | Method of electroplating of stannum-indium alloy | |
| CN110284163B (en) | Copper plating solution for solar cell and preparation method thereof | |
| KR20210045310A (en) | Acidic aqueous silver-nickel alloy electroplating compositions and methods | |
| Protsenko et al. | Electrodeposition of lead coatings from a methanesulphonate electrolyte | |
| Shou-guang et al. | Effect of stannum ion on the enhancement of the charge retention of single-flow zinc–nickel battery | |
| Bozzini et al. | Electrochemical cycling behaviour and shape changes of Zn electrodes in mildly acidic aqueous electrolytes containing quaternary ammonium salts | |
| US20140054175A1 (en) | Acidic aqueous composition for semiglossy tin plating and member having semiglossy tin plating film | |
| Capuano et al. | Electrodeposition of aluminium-copper alloys from alkyl benzene electrolytes | |
| US20240287697A1 (en) | Silver-plated product and method for producing same | |
| EP4155435A1 (en) | Electrolytic solution, magnesium production method, magnesium, and magnesium foil |