Спосіб нанесення гальванічних покриттів оловом

Власники патенту UA 2341592:

Винахід відноситься до галузі гальваностегії і може бути використане для нанесення оловом покриттів на металеві вироби. Спосіб включає приготування електроліту та осадження олова, при цьому електроліт готують розчиненням у дистильованій воді 13-17 г/л п'ятиводного хлориду олова (IV) у перерахунку на метал та 140-160 г/л молочної кислоти (80%-ної) з витримкою електроліту 24 години при температурі 17-25°З освіти лактатного комплексу олова, а осадження проводять при катодної щільності струму 0,5-1,0 А/дм 2 , температурі електроліту 20-28°З використанням графітового анода. Технічний результат - отримання напівблискучих, добре зчеплених з основою покриттів, підвищення виходу струмом. 4 табл.

Винахід відноситься до гальванічного способу одержання оловом покриттів.

Електрохімічне олов'янення проводиться як і кислих, і у лужних розчинах. В якості кислих електролітів застосовують розчини солей олова на основі сірчаної, соляної, борфтористоводневої, фенолсульфонової кислот, як лужні - станнатні та пірофосфатні.

У кислих електролітах, що використовуються в даний час у промисловості, олово знаходиться у двовалентному стані.

Як приклад можна навести електроліти наступних складів (г/л) [3]:

1. Сульфат олова (II) – 51; сірчана кислота – 100; клей столярний – 2; фенол технічний - 30. Процес проводять при температурі 20-30°З катодної щільності струму 1-3 А/дм 2 [3].

2. Сульфат олова (II) – 25-50; сірчана кислота – 80-100; о-крезол технічний – 8-10; клей столярний – 1-2; 1,4-бутіндіол (35%-ний розчин) - 25-50 мл/л. Процес проводять при температурі 18-25°З катодної щільності струму 2-7 А/дм 2 при інтенсивному перемішуванні [3].

За відсутності ПАР з цих електролітів олово виділяється без помітної поляризації. У зв'язку з цим опади, отримані з кислих електролітів без спеціальних органічних добавок, виходять крупнокристалічними і вже за невеликої товщини стають пухкими. Щільні, дрібнокристалічні оловом покриття можна отримати з кислих електролітів, тільки вводячи в них спеціальні органічні речовини, що підвищують катодну поляризацію. Причому опади найкращої якості утворюються при введенні в електроліт одночасно кількох органічних добавок [1, 2, 3]. Так, наприклад, в електроліті 1 обов'язковою умовою є застосування саме технічного фенолу, в якому містяться як домішки різні органічні речовини, які сприяють отриманню олов'яних покриттів хорошої якості. Зміст розчинах лудіння великої кількості різних органічних речовин як ускладнює процес утилізації відпрацьованого електроліту і промивних вод, а й дозволяє підтримувати концентрації більшості органічних добавок на постійному рівні, оскільки більшість цих добавок є лише методики якісного аналізу.

Ще одним значним недоліком кислих електролітів, що містять солі олова зі ступенем окислення +2, є їхня нестабільність у роботі, оскільки олово (II) окислюється, що значно погіршує якість покриття. У зв'язку з цим дані електроліти часто в процесі нанесення покриттів необхідно додавати пероксид водню або пергідрол і стежити за станом олов'яних анодів (вони повинні мати золотисто-жовтий колір).

З відомих електролітів найбільш близьким за складом та технологічними характеристиками є електроліт, що містить: 20-51 г/л сульфату олова (II), 100 г/л сірчаної кислоти, 2 г/л столярного клею, 30 г/лфенолу. Діапазон робочих температур – 20-30°С. Робоча густина струму 1,0-3,0 А/дм 2 [3].

Даний електроліт, крім іонів олова, містить у своєму складі токсичні органічні речовини, що ускладнює утилізацію даного електроліту та очищення промивних вод.

Технічним результатом запропонованого способу є отримання напівблискучих, добре зчеплених з основою оловних покриттів з високим виходом по струму. Електроліт має бути стабільним у роботі, простим у приготуванні та коригуванні, а також не містити токсичних органічних добавок. Робоча температура електроліту має бути вище 30°С.

Це досягається тим, що електроліт готують розчиненням у дистильованій воді 13-17 г/л п'ятиводного хлориду олова (IV) у перерахунку на метал та 140-160 г/л молочної кислоти (80%-ної) з витримкою електроліту 24 години при температурі 17 -25°З освіти лактатного комплексу олова, а осадження проводять при катодної щільності струму 0,5-1,0 А/дм 2 , температурі електроліту 20-28°З використанням графітового анода.

У кислому електроліті здійснюють заміну олова (II) на олово (IV), що запобігає окисленню його на аноді та в об'ємі електроліту та заміну токсичних комлексоутворювачів на менш токсичний – молочну кислоту. Молочна кислота широко поширена в природі, вона є інтермедіатом в процесі обміну в біологічних тканинах, легко біорозкладається і тому екологічно безпечна.

Приготування електроліту ведуть в такий спосіб. У дистильованій воді розчиняють згідно складу електроліту п'ятиводний хлорид олова (IV). Потім доливають молочну кислоту, доводять до робочого об'єму дистильованою водою та перемішують. Електроліт необхідно витримати 24 години за нормальної температури 17-25°З освіти лактатного комплексу олова.

Приклад конкретного способу виконання.

Для електрохімічного осадження якісних напівблискучих, добре зчеплених з основою покриттів олова, приготували електроліт наступного складу: п'ятиводний хлорид олова (IV) (у перерахунку на метал) – 15 г/л, молочна кислота (80%-на) – 150 г/л.

Осаду проводили при катодної густини струму 1,0 А/дм 2 і температурі 20°З без перемішування, т.к. перемішування даного розчину різко погіршує якість осаду та знижує катодний вихід струму. Як матеріал анода був використаний графіт. Катодний вихід по струму склав 95-98%, а здатність, що розсіює пропонованого електроліту по металу - 43%, по струму - 90%.

У таблицях 1-4 представлені експериментальні дані залежностей катодного виходу струму від параметрів способу осадження.

Перевага промислового використання електроліту, що заявляється:

1. Олово перебуває у вищому ступені окислення і, отже, не окислюється. Таким чином, виходить стабільний у роботі електроліт.

2. Комплекси олова з молочною кислотою можуть бути легко зруйновані на стадії очищення стічних вод шляхом усунення значення рН вище 6.

3. Електроліт порівняно простий за складом, не містить токсичних органічних добавок, має хорошу розсіювальну здатність, дозволяє отримувати покриття хорошої якості.

Таблиця 1.
Залежність катодного виходу струмом олова від катодної щільності струму.
ik, А/Дм 20,30,50,711,21,523
ВТ, %9596908782787357
Таблиця 2.
Залежність катодного виходу струмом олова відконцентрації іонів олова при катодної густини струму 0,5 А/Дм 2 .
[Sn +4], г/л5101520
ВТ, %79959186
Таблиця 3.
Залежність катодного виходу струму олова від концентрації іонів олова при катодної щільності струму 1 А/Дм 2 .
[Sn +4], г/л5101520
ВТ, %68,5879793
Таблиця 4
Залежність катодного виходу струмом олова від концентрації молочної кислоти.
[Hiact], мл/л50100150200250
ВТ, %93,795,598,697,384

1. Ямпільський AM, Ільїн В.А. Короткий довідник гальванотехніка. - 3-тє вид., перероб. та дод. – Л.: Машинобудування, Ленінгр. отд-ня, 1981. з 124.

2. Ларін І.О., Максименко С.А., Тютіна К.М., Кудрявцев В.М. Вплив деяких органічних речовин на окислення олова в кислих електролітах для осадження олова та його сплавів. Прогресивна технологія та питання екології у гальванотехніці та виробництві друкованих плат: Матеріали конференції. Пенза, 1996. с.6.

3. Гальванічні покриття у машинобудуванні. Довідник У 2-х томах/За ред. М.А.Шлугера. - М: Машинобудування, 1985. - T.1. 1985. 240 с., З іл.

Спосіб нанесення гальванічних покриттів оловом, що включає приготування електроліту та осадження олова, який відрізняється тим, що електроліт готують розчиненням у дистильованій воді 13-17 г/л п'ятиводного хлориду олова (IV) у перерахунку на метал і 140-160 г/л молочної кислоти (80 %-ний) з витримкою електроліту 24 год при температурі 17-25°З освітилактатного комплексу олова, а осадження проводять при катодної щільності струму 0,5-1,0 А/дм 2 температури електроліту 20-28°З використанням графітового анода.