RU2361969C2 - Aqueous electrolyte for bright copper coating of steel backplates - Google Patents
Aqueous electrolyte for bright copper coating of steel backplates Download PDFInfo
- Publication number
- RU2361969C2 RU2361969C2 RU2004118766/02A RU2004118766A RU2361969C2 RU 2361969 C2 RU2361969 C2 RU 2361969C2 RU 2004118766/02 A RU2004118766/02 A RU 2004118766/02A RU 2004118766 A RU2004118766 A RU 2004118766A RU 2361969 C2 RU2361969 C2 RU 2361969C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- copper
- mmol
- steel
- chloride
- electrolyte
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к гальваностегии, в частности к нанесению медных покрытий на стальные подложки без применения промежуточного подслоя, и может найти применение в машиностроении, радио- и приборостроении.The present invention relates to electroplating, in particular to the deposition of copper coatings on steel substrates without the use of an intermediate sublayer, and may find application in mechanical engineering, radio and instrument making.
Известны электролиты меднения на основе пирофосфатных солей [1-3], позволяющие получать блестящие, равномерные, пластичные покрытия с хорошей адгезией.Copper electrolytes based on pyrophosphate salts are known [1-3], which make it possible to obtain shiny, uniform, plastic coatings with good adhesion.
Однако эти электролиты не позволяют получать качественные зеркальные покрытия в широком интервале плотностей тока без наводороживания стальной основы.However, these electrolytes do not allow to obtain high-quality mirror coatings in a wide range of current densities without hydrogenation of the steel base.
Наиболее близким по техническому решению и составу компонентов является электролит, содержащий медь сернокислую, натрий пирофосфорнокислый, натрий кислый фосфорнокислый [4].The closest in technical solution and composition of the components is an electrolyte containing copper sulfate, sodium pyrophosphate, sodium phosphate [4].
Недостатком указанного электролита является невозможность получения качественных зеркальных медных покрытий (блеск 27-66 отн. ед.) без наводороживания стальной основы (пластичность стальных образцов составляет 75-80%), выход по току равен 71-79%, а рассеивающая способность электролита - 29-32%. Осадки достаточно пористы (число пор составляет от 4-12 на 1 см2), что не препятствует диффузии водорода в стальную основу. При Дк 3-4 А/дм2 осадки крупнокристаллические, полублестящие, имеется питтинг и нитевидные дендриты, частично отслаивающиеся от основы.The disadvantage of this electrolyte is the impossibility of obtaining high-quality mirror copper coatings (gloss 27-66 rel. Units) without hydrogenation of the steel base (ductility of steel samples is 75-80%), the current efficiency is 71-79%, and the dissipation capacity of the electrolyte is 29 -32%. Precipitation is sufficiently porous (the number of pores ranges from 4-12 per 1 cm 2 ), which does not prevent the diffusion of hydrogen into the steel base. At DK 3-4 A / dm 2, the sediments are coarse-crystalline, semi-brilliant, there is pitting and whisker dendrites, partially peeling from the base.
Задача изобретения заключается в повышении качества беспористых медных покрытий с зеркальной поверхностью.The objective of the invention is to improve the quality of non-porous copper coatings with a mirror surface.
Поставленная задача достигается тем, что электролит, включающий сернокислую медь, натрий пирофосфорнокислый, натрий кислый фосфорнокислый, дополнительно содержит в качестве ингибитора наводороживания - N-аллилдиэтилентриамин солянокислый, имеющий структурную формулу:This object is achieved in that the electrolyte, including copper sulfate, sodium pyrophosphate, sodium phosphate, additionally contains, as a hydrogenation inhibitor, N-allyldiethylenetriamine hydrochloride, having the structural formula:
и блескообразователь - пиридинсульфотриэтиламмоний хлорид, имеющий структурную формулу:and the brightening agent is pyridinesulfotriethylammonium chloride having the structural formula:
при следующем соотношении компонентов:in the following ratio of components:
Совместное присутствие в пирофосфатном электролите ингибитора наводороживания - N-аллилдиэтилентриамина солянокислого и блескообразователя - пиридинсульфотриэтиламмония хлорида при их С=5 ммоль/л обеспечивает получение качественных гальванических осадков, хорошо сцепленных с основой, без применения промежуточного подслоя, с минимальной пористостью и зеркальной поверхностью, с минимальным наводороживанием стальной основы. Полученный электролит обладает высокой рассеивающей способностью.The combined presence in the pyrophosphate electrolyte of a hydrogenation inhibitor, N-allyldiethylenetriamine hydrochloride and a brightener, pyridine sulfotriethylammonium chloride at their C = 5 mmol / L, provides high-quality galvanic precipitates that are well bonded to the base, without the use of an intermediate sublayer, with a minimum porosity and a minimum mirror hydrogenation of a steel base. The resulting electrolyte has a high dispersing ability.
Для получения пирофосфатного электролита были приготовлены три состава компонентов (табл.1).To obtain pyrophosphate electrolyte, three component compositions were prepared (Table 1).
Электролит готовят следующим образом: каждый из компонентов растворяют отдельно в дистиллированной воде при температуре 60°С, и растворы соединяют путем перемешивания. Готовый раствор имеет темно-синий цвет. С целью удаления примесей электролит прорабатывают в течение 4-6 ч, фильтруют и прибавляют ингибитор наводороживания и блескообразователь. Условия электроосаждения: катодная плотность тока - 1,2,3,4 А/дм2, рН 7,5-8,9, температура 40-50°С, механическое перемешивание с помощью магнитной мешалки.The electrolyte is prepared as follows: each of the components is dissolved separately in distilled water at a temperature of 60 ° C, and the solutions are combined by stirring. The finished solution has a dark blue color. In order to remove impurities, the electrolyte is worked out for 4-6 hours, the hydrogenation inhibitor and brightener are filtered and added. Electrodeposition conditions: cathodic current density - 1.2.3.4 A / dm 2 , pH 7.5-8.9, temperature 40-50 ° C, mechanical stirring using a magnetic stirrer.
Наводороживание стальной основы изучали по изменению пластичности стали, характеризуемой числом оборотов при скручивании проволочных образцов из углеродистой стали У8А ⌀ 1 мм, длиной 110 мм до разрушения на машине К-5 с растягивающей нагрузкой 1,2 кг. Подготовка образцов заключалась в полировке микронной шкуркой и обезжиривании их венской известью. Такой вид обезжиривания не влияет на механические свойства стали, сопровождается удалением поверхностного слоя оксидов и исключает наводороживание стали в процессе подготовки поверхности образца.Hydration of the steel base was studied by changing the ductility of steel, characterized by the number of revolutions when twisting wire samples of carbon steel U8A ⌀ 1 mm, length 110 mm to failure on a K-5 machine with a tensile load of 1.2 kg. Sample preparation consisted of polishing with micron skin and degreasing them with Viennese lime. This type of degreasing does not affect the mechanical properties of the steel, is accompanied by the removal of the surface layer of oxides and eliminates the hydrogenation of steel in the process of preparing the surface of the sample.
Пластичность стальных образцов (N) определяли по формуле N=(а/а0)·100%, где а и а0 - число оборотов проволочных образцов до разрушения соответственно покрытого и непокрытого слоем меди.The ductility of steel samples (N) was determined by the formula N = (a / a 0 ) · 100%, where a and a 0 are the number of revolutions of wire samples to failure of the respectively coated and uncoated copper layer.
Физико-механические свойства катодных осадков изучали на пластинках 40×40×0,3 мм из стали 3. Нерабочая сторона изолировалась клеем БФ-2. Потенциал катода определяли с помощью потенциометра Р-375 относительно хлорсеребряного электрода. Качество медных осадков описывалось с помощью микроскопа. Пористость покрытий определяли по ГОСТу 9.302-79. Блеск электролитических покрытий измеряли с помощью фотоэлектрического блескомера ФБ-2 относительно увиолевого стекла, блеск которого составляет 65 отн. ед. Твердость осадков измеряли методом статического вдавливания алмазной пирамиды на приборе ПМТ-3 под нагрузкой на индентор 20 г. Рассеивающую способность электролита изучали по методу Херинга-Блюма. Сцепляемость медного покрытия с основой (адгезия) определяли методом изгиба проволочных образцов на 180°С и нанесением царапин. Адгезия считалась хорошей, если отслаивание покрытия от основы не происходило.The physicomechanical properties of cathodic deposits were studied on 40 × 40 × 0.3 mm plates of steel 3. The non-working side was insulated with BF-2 glue. The cathode potential was determined using a R-375 potentiometer relative to a silver chloride electrode. The quality of copper precipitation was described using a microscope. The porosity of the coatings was determined according to GOST 9.302-79. The gloss of electrolytic coatings was measured using an FB-2 photoelectric gloss meter relative to uvolev glass, the brightness of which is 65 rel. units Precipitation hardness was measured by static indentation of the diamond pyramid on a PMT-3 device under a load of 20 g. The scattering capacity of the electrolyte was studied by the Hering-Blum method. The adhesion of the copper coating to the base (adhesion) was determined by bending wire samples at 180 ° C and applying scratches. Adhesion was considered good if peeling of the coating from the substrate did not occur.
Результаты экпериментального анализа приведены в табл.2 и 3.The results of the experimental analysis are given in tables 2 and 3.
Блескообразующий и ингибирующий эффект исследованных органических добавок определяется способностью их адсорбироваться на катоде. Эта способность зависит от строения молекул. Органические добавки, адсорбируясь на поверхности катода, образуют адсорбционные слои из молекул этих веществ, изолирующих металл катода от подхода к нему ионов гидроксония или молекул воды для разряда [5].The bright-forming and inhibitory effect of the investigated organic additives is determined by their ability to adsorb on the cathode. This ability depends on the structure of the molecules. Organic additives adsorbed on the surface of the cathode form adsorption layers of molecules of these substances that isolate the cathode metal from the approach of hydroxonium ions or water molecules for discharge [5].
Сущность предлагаемого изобретения поясняется примерами.The essence of the invention is illustrated by examples.
Пример 1Example 1
Электроосаждение меди из электролита-прототипа состава I, табл.1, сопровождается высокой катодной поляризацией (φ=-0,57-0,70 В). Образующиеся гальваноосадки мелкокристаллические, равномерные, блестящие (блеск 66-45 отн. ед.), хорошо сцепленные с основой при Дк=1-2 А/дм2. С увеличением плотности тока до 4 А/дм2 осадки получаются крупнокристаллические, полублестящие, на поверхности питтинг, нитевидные дендриты, частично отслаивающиеся от основы. Твердость осадков составляет 110-130 кгс/мм2. Электролит обладает хорошей рассеивающей способностью (29-32%). Образующие осадки достаточно пористы (число пор от 4-12 на 1 см2), и водород, свободно диффундируя в стальную основу, приводит к сильному наводороживанию стальных катодов. Пластичность стальных образцов падает на 20-25%. Выход по току уменьшается с 71 до 79% (табл.2 и 3, № 1).The electrodeposition of copper from the electrolyte of the prototype composition I, table 1, is accompanied by high cathodic polarization (φ = -0.57-0.70 V). The resulting galvanic precipitation is finely crystalline, uniform, brilliant (gloss 66-45 rel. Units), well adhered to the base at Dk = 1-2 A / dm 2 . With an increase in current density up to 4 A / dm 2, precipitation results in large-crystalline, semi-shiny, pitting, filamentous dendrites on the surface, partially peeling from the base. The hardness of the precipitation is 110-130 kgf / mm 2 . The electrolyte has a good dispersing ability (29-32%). The precipitates forming are quite porous (the number of pores is from 4-12 per 1 cm 2 ), and hydrogen, freely diffusing into the steel base, leads to a strong hydrogenation of the steel cathodes. The ductility of steel samples falls by 20-25%. The current efficiency decreases from 71 to 79% (Tables 2 and 3, No. 1).
Пример 2Example 2
Электроосаждение меди проводили из электролита состава II табл.1. Введение органической добавки пиридинсульфотриэтиламмоний хлорид в исследуемый электролит позволяет увеличить катодный потенциал от -0,82 - до 0,90. В результате образуются более качественные осадки. Причем, при всех режимах электролиза образуются осадки мелкокристаллические, хорошо сцепленные с основой, с зеркальной поверхностью (блеск - 100 отн.ед.). Твердость гальваноосадков увеличивается от 113 до 155 кгс/мм2. Выход по току составляет 78-83%. Однако катодные осадки получаются достаточно пористыми (число пор от 2,3 до 8,9 на 1 см2), поэтому пластичность вследствие наводороживания падает с 91 до 85%. С увеличением концентрации добавки до 5 ммоль/л качество гальваноосадков улучшается (табл.2 и 3, № 2).The electrodeposition of copper was carried out from an electrolyte of composition II of Table 1. The introduction of the organic additive pyridinesulfotriethylammonium chloride into the studied electrolyte allows increasing the cathodic potential from -0.82 to 0.90. The result is better precipitation. Moreover, under all electrolysis conditions, fine-crystalline precipitates are formed, well adhered to the base, with a mirror surface (gloss - 100 rel. Units). The hardness of galvanic deposits increases from 113 to 155 kgf / mm 2 . The current efficiency is 78-83%. However, the cathodic precipitation is quite porous (pore number from 2.3 to 8.9 per 1 cm 2 ), therefore, ductility due to hydrogenation decreases from 91 to 85%. With an increase in the additive concentration to 5 mmol / L, the quality of galvanic precipitation improves (Tables 2 and 3, No. 2).
Пример 3Example 3
Электроосаждение меди проводили из состава I табл.1. В присутствии в электролите двух добавок N-солянокислого и пиридинсульфотриэтиламмония хлорида эффективность ингибирующего и блескообразующего действия возрастает, т.е. проявляется синергизм их действия. Потенциал катода сильно смещается в область отрицательных значений от 0,92 до 1,1 В. При этом при всех режимах электролиза образуются мелкокристаллические осадки, хорошо сцепленные с основой, с зеркальной поверхностью (блеск 93-100 отн. ед.). Твердость гальваноосадков изменяется от 143 до 189 кгс/мм2. Высокая рассеивающая способность электролита (57-59%) обеспечивает равномерные осадки по всей поверхности образца.The electrodeposition of copper was carried out from composition I of table 1. In the presence of two additives of N-hydrochloric acid and pyridine sulfotriethylammonium chloride in the electrolyte, the effectiveness of the inhibitory and brightening action increases, i.e. the synergy of their action is manifested. The cathode potential shifts strongly to the region of negative values from 0.92 to 1.1 V. In this case, under all electrolysis conditions, fine-crystalline precipitates are formed, well adhered to the base, with a mirror surface (brightness of 93-100 rel. Units). The hardness of galvanic deposits varies from 143 to 189 kgf / mm 2 . The high dissipating ability of the electrolyte (57-59%) provides uniform precipitation over the entire surface of the sample.
Выход по току достаточно высок 89-93%. Осадки получаются качественными, с минимальным содержанием пор (0,7 до 4 поры на 1 см2), поэтому диффузия водорода в стальную основу минимальна, и наводороживание практически отсутствует. Пластичность стальных образцов составляет 94-99% при С=5 ммоль/л и Дк 1-4 А/дм2 (табл.2 и 3).The current efficiency is quite high 89-93%. Precipitation is obtained with high-quality, with a minimum pore content (0.7 to 4 pores per 1 cm 2 ), so the diffusion of hydrogen into the steel base is minimal, and there is practically no hydrogenation. The ductility of steel samples is 94-99% at C = 5 mmol / L and Dk 1-4 A / dm 2 (Tables 2 and 3).
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Авторское свидетельство СССР, 433242, кл. С23D.1. Copyright certificate of the USSR, 433242, cl. C23D.
2. Авторское свидетельство СССР, 466297, кл. С23D.2. Copyright certificate of the USSR, 466297, cl. C23D.
3. Авторское свидетельство СССР, 479823, кл. С23D.3. Copyright certificate of the USSR, 479823, cl. C23D.
4. Кудрявцев Н.Т. Электролитические покрытия металлами. М.: Химия, 1979, с.259-267.4. Kudryavtsev N.T. Electrolytic coatings with metals. M .: Chemistry, 1979, p. 259-267.
5. Милушкин А.С., Белоглазов С.М. Ингибиторы наводороживания и электрокристаллизации при меднении и никелировании. - Л.: Изд-во ЛГУ, 1986, с.164.5. Milushkin A.S., Beloglazov S.M. Hydrogenation and electrocrystallization inhibitors during copper plating and nickel plating. - L .: Publishing house of Leningrad State University, 1986, p.164.
Claims (1)
а в качестве блескообразователя - пиридинсульфотриэтиламмоний хлорид формулы:
при следующем соотношении компонентов:
and as a brightening agent - pyridinesulfotriethylammonium chloride of the formula:
in the following ratio of components:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004118766/02A RU2361969C2 (en) | 2004-06-21 | 2004-06-21 | Aqueous electrolyte for bright copper coating of steel backplates |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004118766/02A RU2361969C2 (en) | 2004-06-21 | 2004-06-21 | Aqueous electrolyte for bright copper coating of steel backplates |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004118766A RU2004118766A (en) | 2006-01-10 |
| RU2361969C2 true RU2361969C2 (en) | 2009-07-20 |
Family
ID=35871605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004118766/02A RU2361969C2 (en) | 2004-06-21 | 2004-06-21 | Aqueous electrolyte for bright copper coating of steel backplates |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2361969C2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114717616B (en) * | 2022-03-31 | 2024-01-05 | 北京天宜上佳高新材料股份有限公司 | A composite electroplating solution and its preparation method and application |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU953012A1 (en) * | 1980-05-28 | 1982-08-23 | Калининградский государственный университет | Copper-plating electrolyte |
| RU2194097C1 (en) * | 2001-06-22 | 2002-12-10 | Калининградский государственный университет | Electrolyte for brightened copper plating |
-
2004
- 2004-06-21 RU RU2004118766/02A patent/RU2361969C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU953012A1 (en) * | 1980-05-28 | 1982-08-23 | Калининградский государственный университет | Copper-plating electrolyte |
| RU2194097C1 (en) * | 2001-06-22 | 2002-12-10 | Калининградский государственный университет | Electrolyte for brightened copper plating |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КУДРЯВЦЕВ Н.Т. Электролитические покрытия металлами. - М.: Химия, 1979, с.259-266. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004118766A (en) | 2006-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6687331B2 (en) | Electrolytic bath for the deposition of a bright nickel layer, or a mixture for use in an electrolytic bath for the deposition of a bright nickel layer, and a method of making an article having a bright nickel layer | |
| CN111155153B (en) | Copper electroplating solution and copper electroplating method | |
| TW201000673A (en) | Ni-P layer system and process for its preparation | |
| WO2012081274A1 (en) | Nickel plating solution and nickel plating method | |
| US3500537A (en) | Method of making palladium coated electrical contacts | |
| Bhat et al. | Studies on electrodeposited Zn-Fe alloy coating on mild steel and its characterization | |
| RU2361969C2 (en) | Aqueous electrolyte for bright copper coating of steel backplates | |
| RU2194097C1 (en) | Electrolyte for brightened copper plating | |
| RU2237755C2 (en) | Electrolyte for copper plating of steel parts | |
| RU2215829C1 (en) | Bright copper plating electrolyte | |
| RU2385366C1 (en) | Electrolyte for copper coating steel pads | |
| RU2194803C2 (en) | Electrolyte for bright nickel plating | |
| RU2237754C2 (en) | Electrolyte for bright copper plating | |
| Jiang et al. | Effect of direct current density on performance of tungsten coating electroplated from Na2WO4-WO3-B2O3 system | |
| RU2175999C2 (en) | Aqueous bright copper plating electrolyte for | |
| RU2363774C1 (en) | Electrolyte for bright nickel plating | |
| RU2194098C1 (en) | Electrolyte for brightened copper plating | |
| RU2308553C1 (en) | Method for electrochemical deposition of cadmium | |
| RU2239008C2 (en) | Aqueous bright copper plating electrolyte | |
| RU2179203C2 (en) | Bright copper plating electrolyte | |
| RU2176292C2 (en) | Electrolyte for bright nickel plating | |
| RU2323275C2 (en) | Aqueous electrolyte for bright copper plating | |
| CN1448538A (en) | Bath and method for coating bright and high anticorrosion alloy layer on metal surface | |
| Reid | Some experimental and practical aspects of heavy Rhodium plating | |
| JP5340590B2 (en) | Plating method using non-cyanide copper-tin alloy plating bath |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081007 |