Электролит для получения никелевых покрытий

 

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к получению никелевых покрытий с низким переходным сопротивлением, используемых в радиоэлектронике, вычислительной технике и технике средств связи. Предложенный электролит для получения никелевых покрытий содержит компоненты в следующем соотношении в моль/л: сернокислый никель 0,5 - 1,0, хлорид никеля 0,06 - 0,11, винную кислоту 0,03 - 0,35 и иленгликоль 0,03 - 0,1. Техническим результатом изобретения является снижение переходного сопротивления при низких сдавливающих нагрузках, расширение диапазона рабочих токов, увеличение коэффициента паяемости никелевых покрытий, уменьшение разности потенциалов между электродами и обеспечение стабильности процесса.

Изобретение относится к гальваностегии, в частности к получению никелевых покрытий с низким переходным сопротивлением, используемых в радиоэлектронике и технике средств связи.

Известен сернокислый раствор никелирования, содержащий ионы хлора и борную кислоту /см. Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник под ред. М.А. Шлугера - М.: Машиностроение, 1985. Т.1, с. 107/.

Максимальная скорость осаждения никелевого покрытия 2 мкм/мин при катодной плотности тока 10 А/дм².

Данный раствор не обеспечивает низкого значения переходного сопротивления у осаждаемых никелевых покрытий (не менее 30 мОм при сдавливающем усилии на контакт 0,05 Н), что является его недостатком.

Известен раствор для электролитического получения никелевых покрытий из водных растворов, содержащий сернокислый никель до 0,14 моль/л и винную кислоту 0,45 моль/л. Электролиз ведут при плотности тока 5,0-7,5 А/дм², температуре 60-70^oC. Покрытия, получаемые из этого раствора, имеют переходное сопротивление (2-5)·10³ Ом при нагрузке на контакт 0,2 Н и 24,6·10^-3 Ом при нагрузке 0,05 Н /см. в кн. Совершенствование технологии гальванических покрытий. Киров, 1983, с. 39-40/.

Недостатком этого раствора являются низкая допустимая плотность катодного тока, высокое сопротивление раствора, низкая паяемость покрытия.

Известен состав раствора для электролитического получения никелевых покрытий из водного раствора, содержащий никель сернокислой до 1,0 моль/л, винную кислоту - 0,35 моль/л и глицерин 0,022 моль/л. Режимы электролиза: плотность тока 3-15 А/дм², температура 50^oC, pH 2,0-2,6 /см. авторское свидетельство 1320263 СССР, C 25 D 3/12, 1987, Бюл. N 24. Электролит для получения никелевых покрытий // А.В. Бондаренко, Е.И. Бубликов, А.В. Уфимцева/.

Этот электролит позволяет получить покрытие с переходным сопротивлением не ниже 3,9·10^-3 Ом (при сдавливающей нагрузке на контакт 0,07 H) в диапазоне катодных токов 3-15 А/дм².

Недостатками этого раствора являются: нестабильность процесса, вследствие чего увеличивается переходное сопротивление получаемых покрытий; низкие плотности тока; узкий диапазон по концентрации глицерина, высокая разность потенциалов между электродами.

Задачей данного изобретения является снижение переходного сопротивления при более низких сдавливающих нагрузках, расширение диапазона рабочих токов, увеличение коэффициента паяемости никелевых покрытий, уменьшение разности потенциалов между электродами и обеспечение стабильности процесса.

Поставленная задача достигается тем, что электролит дополнительно содержит хлорид никеля и этиленгликоль при следующем содержании компонентов моль/л: никель сернокислый 0,5-1,0; винная кислота 0,03-0,35; никель хлористый 0,06-0,11; этиленгликоль 0,03-0,1. Условия электролиза: pH 1,8-2,6; температура 50-70^oC; плотность катодного тока 1,0-50,0 А/дм².

Предложенный раствор апробирован в лабораторных условиях.

Пример 1. Электрохимическое осаждение никелевых покрытий проводили в электролите, содержащем, моль/л: сернокислый никель - 1,0 хлорид никеля - 0,11 винная кислота - 0,35 этиленгликоль - 0,1 при pH 1,8, температуре 50^oC и катодной плотности тока 50 А/дм².

Получены полублестящие никелевые покрытия с переходным сопротивлением (6,0-6,6)·10^-3 Ом при сдавливающей нагрузке на контакт 0,05 Н и силе тока через контакт 0,05 А. Коэффициент растекания припоя ПОС-61 составляет 3,5.

Пример 2. Электрохимическое осаждение никелевых покрытий в электролите, содержащем, моль/л: сернокислый никель - 0,7 хлорид никеля - 0,08 винная кислота - 0,1 этиленгликоль - 0,05
при pH 2,0, температуре 60^oC, катодный плотности тока 5 А/дм².

Получены полублестящие никелевые покрытия, переходное сопротивление которых (3,0-4,0)·10^-3 Ом при сдавливающей нагрузке на контакт 0,05 Н и силе тока через контакт 0,05 А. Коэффициент растекания припоя ПОС-61 составляет 4,3.

Пример 3. Электрохимическое осаждение никелевых покрытий проводили в электролите, содержащем, моль/л:
сернокислый никель - 0,5
хлорид никеля - 0,06
винная кислота - 0,03
этиленгликоль - 0,03
при pH 2,6, температуре 70^oC, катодной плотности тока 1,0 А/дм².

Получены полублестящие никелевые покрытия, обладающие переходным сопротивлением (5,0-5,8)·10^-3 Ом при сдавливающей нагрузке на контакт 0,05 Н и силе тока через контакт 0,05 А. Коэффициент растекания припоя ПОС-61 4,3.

Использование предлагаемого раствора для получения электролитическим способом никелевого покрытия, легированного углеродом, имеет ряд преимуществ:
- высокие скорости процесса осаждения покрытия;
- расширение диапазона рабочих плотностей тока;
- высокое значение коэффициента растекания припоя;
- стабильность раствора и возможность его регенерации.

Формула изобретения

Электролит для получения никелевых покрытий, содержащий сернокислый никель и винную кислоту, отличающийся тем, что он дополнительно содержит этиленгликоль и хлорид никеля при следующем соотношении компонентов в моль/л:
Сернокислый никель - 0,5 - 1,0
Хлорид никеля - 0,06 - 0,11
Винная кислота - 0,03 - 0,35
Этиленгликоль - 0,03 - 0,1