Электролит для осаждения покрытий из сплавов алюминий-олово

 

ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСМСДЕНИЯ ПОКРЕЛИЙ ИЗ СПЛАВОВ АЛЮМИНИЙ-ОЛОВО, содержащий бромид алюминия, источник ионов олова и алкилбензольный растворитель, отличающийс я тем, что, с целью повышения качества покрытий, интейсифи гадии и упрощения процесса осаждения, в качестве источника ионов олова QH содержит бромид двухвалентного олова, в качестве алкилбензольного растворителя - меэитилен и дополнительно содержит фенилимин-5-гидронси-2 ,3-тетрё1метилен-4-бензо ЛЗ- фуранкарбгшьдегид при следукхцём соотношении компонентов, моль; Бромид алкжшния 2-3 Бромид двухвалентного олова 3,0 , Фенилимин-5-гидрокси-2 ,3-тетраметилен-4-бензс фуранкарбальдегид2 lo-З-10 Мезитилен До 1 л

09) (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

3<59 С 25 D 3 56

-1 -)

00ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (54 ) (57) ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ

ПОКР) )ТИЙ H3 CIIJIABOB ATIIONHHHA-OJIOBO содержащий бромид алюминия, источник ионов олова и алкилбензольный

2 10 -3.10.

До 1 л

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3302930/22-02 (22) 19.06.81 (46) 30.01.84. Бюл. 9 4

:(72) В.В.Кузнецов, В.П.Рригорьев, Л.М.Скибина, В.A.Брень, В.П.Рыбалкин и И.А.Абельян (71) Ростовский ордена Трудового

Красного Знамени государственный университет (53) 621.357.7:669.718 68(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 178257, кл. С 25 D 3/66.

2. Beue R,D., Mathers F.Ñ.

ElectrodepositioIn of Aluminium Alloys.- J.Electrochem. Бос., 1936, 69, 529 . растворитель, о т л и ч а ю щ и йс я тем,,что, с целью повышения качества покрытий, интенсифиэацяи и упрощения процесса осаждения, в качестве источника ионов олова он содержит бромид двухвалентного олова, в качестве алкнлбензольного растворителя — меэитилен и дополнительно содержит фенилнмин-5-гидронси-2,3-тетраметилен-4-бенэо Ч- фуранкарбальдегид при следуккцем соотношении компонентов, моль:

Бромид алюминия 2-3

Бромид двухвалейтного олова 3,0 ° 10 -5 8 10

Фенилимин-5-гидрокси-2,3-тетраФ е метилен-4-бензо Й) фуранкарбальдегид

Ме энти ле н

1070218

Изобретение относится к электролитическому осаждению покрытий из сплавов алюминий-олово и может быть использовано в приборостроении и других отраслях техники.

Известен электролит для осаждения покрытия из сплавов алюминийолово из расплавленных хлоридных солей 111 .

Недостатками известного электролита являются получение покрытий с содержанием олова, не превышающим

0,5 нес.Ъ, проведение процесса при высоких температурах в защитной атмосфере азота, требующих больших энергозатрат и сложного айпаратур- 15 ного оформпения, нестабильность состава электролита, приводящая к сокращению срока службы электролита и невозможности получения покрытия с заданным содержанием компонентов. 29

Наиболее близким к предлагаемому является электролит для осаждения покрытий из сплавов алюминийолово, содержащий бромид алюминия и алкилбензольный растворитель, а 25 также хлорид алюминия, этилбромид, бензол, а в качестве алкилбензоль ного растворителя — ксилол t:21 .

Недостатками такого электролита являются его большая чувствительностьЗО к воздействию атмосферного воздуха и влаги, а также то, что он требует проработки электрическим током, для создания определенной концентрации олова для получения равномерных 35 покрытий на катоде необходимо постоянное перемешивание электролита, так как образующиеся соли олова имеют тенденцию скапливаться в этих условиях на дне электролитической 4() ванны. Покрытия, полученные из такого электролита, неровные, пористые, имеют низкую твердость и плохую адгезию к основе. В этих условиях невозможно получить осадки заданного 45 состава, так как концентрация олова в электролите не регулируется, и получаются покрытия, имеющие высо-. кое содержание олова (от 30 до 60% при Dg- =0,1-1,5 й/дм ), что отрицательно сказывается на их качестве и снойствах. Кроме того, наблюдается сильная зависимость состава сплава от плотности катодного тока.

Электролит характеризуется низкими выходами по току (20-40%) и работает в узком интервале плотностей тока .(D<= 1,5-1,6 A/äüÐ)

Цель изобретения - повышение качества покрытий; интенсификация и упрощение процесса осаждения. . 60

Поставленная цель достигается тем, что электролит, содержащий бромид алюминия, источник ионов олова и алкилбензольный растворитель, в качестве источника ионов олова содержит бромид двухналентного олова, в качестве алкилбензольного растворителя - мезитилен и дополнительно содержит фенилимин-5-гидрокси-2,3-тетраметилен-4-бензо ЙТфуранкарбальдегид при следующем соотношении компонентов, моль:

Бромид алюминия 2-3

Ю

Бромид двухвалентного олова 3,0 10 -5,8-10

Фенилимин-5-гидрокси-2,3-тетраметилен-4-бензо ® фуранкарбальдегид 2 - 10- 3.10

Мезитилен До 1

Электролит готовят совместным растворением бромида алюминия и бромида олова (п) н мезитилене, н котором предварительно растворяют добавку и выдерживают 15-20 ч в закрытой ячейке. При этом цвет электролита меняется от прозрачного, малинового до густого, темно-коричневого, электролит не токсичен и безопасен в работе.

Синтез фенилимин-5-гидрокси-2 3-тетраметилен-4-бензо Ü1 фуранкарбальдегида, имекицего структурную формулу ведут следующим образом.

Смесь 4 г 21 ммоль) 2,3-тетраметилен-5-гидроксибензофурана и

8 г (53 ммоля) этилового эфира N-фенилимидомуравьиной кислоты нагревают при 190-195 С в течение 8 ч.

Окраска раствора постепенно углубляется до темно-красной. Затнердевающий при охлаждении план переносят на фильтр, трижды промывают небольшим количеством холодного эфира и кристаллизуют из пропанола. Выход продукта 3,3 r (62%), 154-155 С.

Найдено, %: С 78,7; Н 5,7;

N 4,8.

Вычислено, Ъ: С 78,3, Н 5,8;

N 4,8.

Процесс электроосаждения сплава Al-Sn проводят при 15-20 С и катодной плотности тока .0,5-2,0 A/äè.

Катодом может служить медь или алюминий марки РД-1М. В качестве анодов используют алюминий марки АД-1М или графитовые стержни.

При концентрации Al Br меньше

2 моль/л наблюдается расслоение электролита в ходе электролиза, что затрудняет работу с ним. Концентрация SnBr определяется тем, чтобы содержание олова в сплане составляло 4-8В с И.-анолами и 7-17% с графитовыми анодами, именно в этих

1070218 пределах получают осадки наилучшего качества и оптимальным набором свойств по твердости, пористости, плотности, блеску и адгезии к основе.

Рассеивающая способность электро5 лита, определенная по методу Херинга-Блюма, составляет 50%. Электролит обладает хорошей кроющей спо . собностью, стабилен в работе при пропускании 90 А ° ч/л в отсутствие атмосферы сухого инертного газа и без строгой герметизации; в этих пределах состав осадков сплава практически не меняется. Выход по току снижается с 98% при 0,5 A/äì, до 4бВ при 2,0 A/дм . Электролит позволяет получать осадки сплава алюминий-олово с повышенным блеском и пониженной пористостью с хорошей адгезией (покрытие не отслаивается 20 при изгибе вплоть до излома основного металла). Микротвердость покрытий из сплава алюминий-олово по сравнению с Al-покрытиями, полученными из подобных электролитов, 25 примерно в 2-2,5 раза выше.

Пример. Для осаждения покрытия из сплавов Al-Sn приготовляют несколько электролитов, состав которых и режимы осаждения приведе- 30 ны в таблице. у полученных покрытий определяют содержание олова в покрытии, катодный выход по току и скорость осаждения, пористость, микротвердость, блеск и адгезию.

При этом контроль прочности сцепле.ния покрытий проводят по методу изгиба и методу нанесения сетки царапин на покрытие до основного металла (ГОСТ 9.302-79) .

Контроль пористости покрытий 40 проводят по методу паст с применением индикатора кадиона П.

Пасту готовят следующим образом кадион П растворяют в воде из расчета 2 r на 10 мл раствора (раствор 1) . йммоний надсернокислый и аммиак <плотность 0,91 г/см 3 растворяют в воде из расчета 10 г первого и 10 мл второго на 100. мл раствора (раствор 2). Растворы 1 50 и 2 смешивают в отношении объемов 1:1 и добавляют пропиловый спирт в отношении объемов 4:1. Двуокись титана замешивают на получе ной смеси из расчета 12-15 г на

10 мл смеси.

Перед проведением испытаний образец с покрытием обезжирнвают спиртом. Обезжиривание не проводят только при условии проведения испыта. ний непосредственно после получения покрытия.

Пасту наносят на поверхность покрытия волосяной кистью, что обеспечивает равномерность слоя (иэ расчета 50-120 г/см ), После выдержки пасты в течение

1 мнн производят визуальный подсчет пор, среднее число которых рассчитывают по формуле

N (yr@ ср =

$ I где N общее число пор на контролируемой поверхности, S — - площадь контролируемой поверхности см °

Микротвердость покрытия измеряют на приборе ПМТ-3, а измерение блеска покрытий производят с помощью фотоэлектрического блескометра ФБ-2.

Перед замером образец протирают сухой мягкой фланелью. Коэффициент отражения света определяют следующим образом. Общая интенсивность отраженного и диффузно рассеянного от поверхности образца света измеряют посредством фотоэлемента и сравнивают с интенсивностью такого же светового луча, отраженного от палладиевого зеркала, т.е.

К = ------ .100

1<

Ig где К вЂ” коэффициент отражения, I„ — величина фототока для излучаемой поверхности, I — величина фототока для зеркальной поверхности.

Ъ

Как видно из таблицы, предлагаемый электролит позволяет получить с высоким выходом по току блестящие практически беспористые, обладающие высокой адгезией покрытия из сплавов алюминий-олово, которые могут найти применение при изготовлении отражателей, прецизионных зеркал, немагнитных оптических схем, различных изделий в микроэлектронике.

1070218

I I

333 о э н )» хо н ц оо

= Ope обью

):) н ф х э но

3 ф аo х н о ое

»с) !

Ц м о эо х хйо

БЙ м оо2м

ЭФЦ о к 5 m В . иофан

I I

В и

I I

Р) Ф !

Ю с оа

4«Ъ Ф

4«Ъ N

1 1 а м эо ф C омк

) ) «

М а!

» 1

U I

О) I н И I оо I х I а а 1 со I

I:l 4

aaI 1 I

I И 1 о э.о о д a м о 3 к и х

x o x 2 ã. иоха н

Э х а о

)-)

Ф 4 н !» !»

Э Э Э х х х!!ъ а

- о

4 4.4 а

«4 ! хо

3 М»!Ъ х

Ц Ц с о о." ецио дафн

I I X aa4a еоо

Ц Д с ао х

Э ф

Ц Э охам охфа о о йе5 ох о»

Й

44) н 1 х х

) Э о):): р х

493 б) g

I ф Э

Э ф I но I ох I оо о с Ч еО о

»-4

4Ч и о

»-4

4«Ъ

an с (Ч о о с

»4»-4 о с с !

" 4

D с

%4 о а с с о о о, о с !«

»"4 »Ч !«Ъ и, и о о

% 4 9 о

O 4«Ъ

° O Ю

»-4

° »««»4 о о

»-4 т4

«

Г«Ъ 4Ч

Р ,о

»4 о ф !4 ,4Ъ 4«Ъ ь

».4 ф о а ч. с аА 4«Ъ. о !

»Ъ

D ф с

4 Ъ

:-4 аА с

4«Ъ

1

1 !

1 !

1 !

1

I аА с с

4«Ъ »с3 о с

»с) »с) an ю с (с) »с4

В!! . а 4

Ф !4 о»!»

4!

) !4! 1 !

I

° н .) олаф 1

Э Он О оац

R II! aA 1»

1 ) 1. фф. нХ а Э а хХ

g5gCIМ

BI! Oa43

aA CO ч) дъ

4Ч N ф а 4 44Ъ ф с C) а а о о о

ВИ Ф 1=) 4 4с»

44 ф О о г»»-4 Ф-!»-4,г4

4 Ъ ф rl D an

Оа \О !4! <с4 ф

Х I 4 Х)н

1 щ

I °

I ф

)Н

)о

)О

I 4!4

I ф ! Э !.х

I,)

1

1 ! Э

1 х

1 ф

1 о

1 ф

1 );.

1 о

1 д

1 O

1 и

1 о

1 О

I ), 1 о

1 1

3 1».

1 !хф х а

" "Р

I а, хн ! оа ! х

К Э ха х х о ц ! оо ф

1 3 ! хо ф М

) sC

1 Рф

1 )» х

) Э g

I ХФ х ««в.

1 ) 5

I- —