Электролит меднения

 

Сущность изобретения: электролит меднения содержит: ацетилацетонат меди (II)- 26-52 г, пиридин - 49,2-98,3 г, уксусная кислота - до 1 л. При плотности тока 0,9 А и температуре 60°С качественное покрытие получают с выходом меди по току до 96%.

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

tsIls С 25 D 3/38

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Ф

° °

° °

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4905135/26 (22) 28.01.91 (46) 30.01.93. Бюл. ¹ 4 (71) Башкирский государственный университет им. 40-летия Октября, Институт проблем сверхпластичности металлов АН СССР и Институт химии Башкирского научного центра Уральского отделения АН СССР (72) P.Ñ.Baxèäoâ, А.M.Êàçàêîâ, У,М.Джемилев, Р,Р,Ахметшин и А.З.Хусаинов (56) 1, Фиалков Ю,Я. и Грищенко B.Ô. Электровыделение металлов из неводных рас творов. Киев: Наукова Думка, 1985, с. 256, 2. Савенко П.В. и Трачук С.B. Электроосаждение меди из неводных растворов.

Деп. в УкрНИИНТИ 06.04.88 Киев УКрНИИНТИ, ¹ 856-УК,88,17с.

3, Besenhard J,О., Eichinger G. High

energy density litium сеПз. Part!, Electrolytes

and anodes /Electroanal. Chem., 1976, v, 68, № 1, р. 1-18.

4. Казаков В.А. Журн. ВХО им. Менделеева, 1988, т, 33, N 3, с. 319.

Изобретение относится к области гальванотехники, в частности к электролитам меднения из неводных растворов, и может быть использовано для получения медных электролитических покрытий.

Известны электролиты меднения на основе неводных растворителей, таких как метанол, этанол, формамид, ацетон, фурфурол, пиридйн и др, Однако из этих электролитов, как правило, не удается получить качественные осадки с высоким выходом меди по току (1, 21, Известен электролит меднения следующего состава, г/л:, Ы,, 1791465 Al (54) ЭЛЕКТРОЛИТ МЕДНЕНИЯ (57) Сущность изобретения: электролит меднения содержит: ацетилацетонат меди (1!)—

26-52 г, пирицин — 49,2-98,3 r, уксусная кислота — до 1 л. При плотности тока 0,9 А дм 2 и температуре 60 С качественное покрытие получают с выходом меди по току до 96%. О аай трифторацетат,меди(li) 500 ф, лимонная кислота 200 О диметилформамид до1лЯ. (у

Иэ этого электролита можно получать гладкие медные покрытия с низким выхо-, дом металла по току, т.е. процесс характеризуется низкой производительностью.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату к предлагаемому техническому решению является электролит меднения состава, г/л: ацетат меди (ll) 60 пиридин 196,6 уксусная кислота до1л(4) 1791465

Гальванопокрытия меди из этого электролита получают с выходом по току не более 60%, т.е. данный электролит также характеризуется низкой производительностью. 5

Целью изобретения является повышение выхода меди по току при получении качественных медных гальванопокрытий, Поставленная цель достигается тем, что электролит меднения, включающий пири- 10 дин, уксусную кислоту и соединение меди, в качестве последнего содержит ацетилацетонат меди (П) при следующем соотношении компонентов, г/л: ацетилацетонат 15 меди (II) 26-52 пиридин 49,2-98,3 . уксусная кислота до 1 л

Анализом патентной и научно-технической литературы установлено, что ацетила- 20 цетонат меди (Ii) до сих пор никем не использовался для электроосаждения меди гальваническим способом.

Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.: 25

Электролит меднения готовят растворением ацетилацетоната меди (II), постоянно перемешивая, в заранее приготовленном растворе пиридина в уксусной кислоте. Так как свежеприготовленный электролит мало- 30 электропроводен, его необходимо выдержать при комнатной температуре в течение

24 час. Электроосаждение меди проводили в стеклянной ячейке с водяной рубашкой с рабочим обьемом 50 см . Катод из медной 35 фольги толщиной 0,5 мм помещали в тефлоновую кассету с открытой рабочей площадью 1 см . Платиновый анод завешивали

2 в злектролизере параллельно катоду на рас- . стоянии 20 мм. Анод и катод разделены ди- 40 афрагмой из пористого стекла.

B качестве источника тока использова ли универсальный (стабилизированный) источник питания УИП-2. Температура в электролитической ячейке поддерживалась 45 с помощью ультратермостата UTU-4 (ПНР) с точностью 0,5 С.

Медный катод предварительно обезжиривался в растворе 10 -го КОН при комнатной температуре, после промывки горячей 50 (60 С) водой травили в растворе состава, (г/л): азотная кислота 80-100 серная кислота 750-800 соляная кислота 2-3 55 и снова промывали водой и высушивали. Перед погружением в электролит катод декапировали в 15 -:íîé ИН40Н, промывали водой, этиловым спиртом и быстро просушивали над горячей плиткой, Выход металла по току определяли на основе закона Фарадея с использованием медного кулонометра, Выход меди па току рассчитывали по формуле

BT Cu = 100%, mg где m — масса меди, выделившейся за вре-. мя электроосаждения на катоде из исследуемого электролита;

mg — масс меди,, выделившейся за это же время на катоде медного кулонометра.

Качество получаемых электролитических осадков меди оценивалось визуально.

Использованные в работе реактивы подвергались очистке и обезвоживанию обычными препаративными методами, При электролизе раствора, содер>кащего ацетилацетоната меди 52 г/л, пиридина 49,2 г/л, растворенных в безводной уксусной кислоте, обьем которой доводился до 1 л, при катодной плотности тока 0,9 А дм 2 и температуре 60 С в течение 180 мин на катодах электролизера и кулонометра выделилась медь в количествах 0,0238 и 0,0247 г соответственно. В ыход меди по току составляет 96,2 . Злектролитический осадок представляет светлое .равномерное, в основном блестящее покрытие характерного розового цвета (опыт 3).

Другие опыты проводили аналогичным способом, Условия электроосаждения, состав электролита и результаты опытов представлены в таблице.

Наилучшие по качеству электролитические осадки меди, как видно из данных таблицы, получены из растворов, содержащих ацетилацетонат меди (П) в количествах 26 52 г/л. Наиболее качественные осадки меди получены (опыты 2 и 3) с максимальными выходами металла по току(85,8-96,2%). Снижение концентрации соли меди ниже 26 г/л ведет к ухудшению качества электролитического осадка и понижению выхода меди по току. Осадки металла получаются порошкообразными и с мелкими дендритами, матовые, неравномерно распределены по поверхности катода. Увеличение содержания соли меди в электролите выше 52 г/л невозможно из-за огоаниченной растворимости ее в исследованном растворителе.

Увеличение концентрации пиридина в электролите выше 98,3 г/л (опыты 8, 10, 12) обусловливает снижение качества и резкое падение выхода меди по току. Уменьшение концентрации пиридина ниже 49,2 г/л нецелесообразно из-за снижения электропро1791465

Составы электролитов, режимы электролиза и результаты опытов по электроосаждению меди

Компоненты растворов, г/л

Режим электролиза

Результаты опыта

Опыты

Ацетила- Пиридин цетонат меи!!

Уксусная кислота! к.

А дм

Выход меди по ток Я

Внешний вид осадка

Ацетат меди (! !) Равномерный, розовый Ilo блестя ий

1. прототип

190,5

0,65

60 до1л

60,3

0,90

49,2

85,8

49,2

0,90

96,2 до 1 л

3 по изобре4 тению

75,4

0,40

98,3 до1л

78,7

80,0

26

0,70

0,70

49,2

78,8 до1л ро 1 R

6. 74,5

1,00

787

70 о Ill

0,70

18,5

147,5 до1л, 13

0,80

30,1

98,3 до1л

9 Контрольные.

50,6

0,80

295,0

26 до 1 л

52,0

0,40

98,3 до1л

54,9

0,60

196,6 о1л

12 водности электролита и уменьшения растворимости ацетилацетоната меди (! I).

Таким образом, предлагаемый электролит позволяет получать качественные медные покрытия с более высоким (до 1,6 раза) выходом металла по току по сравнению с прототипом, что в свою очередь обеспечивает соответствующее повышение производительности технологии меднения из неводных растворов. Использование органических растворителей позволяет осуществлять электроосаждение меди совместно с активными металлами и на активных металлах, не допускающих контакта с водой или водными растворами, Формула изобретения

Электролит меднения, содержащий со5 единение меди, пиридин и уксусную кислоту, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода меди по току, он в качестве соединения меди содржит ацетилацетонат меди (!!) при следующем соотношении

10 компонентов: ацетилацетонат меди, г 26-52 пиридин, r 49,2-98.3 укоусная кислота, л до 1 л.

Равномерный, розовый блестящий

Равномерный, светлый полублестящий

Равномерный, розовый матовый

То же

Равномерный, светлый полублестящий

То же

Неравномерный, темноватый. полублестящий

Равномерный, бурый, порошкообразный

Равномерный, розовый матовый

Неравномерный, розовый матовый

То же