Как выбрать электролит меднения ?

Электролитическое осаждение меди широко применяется в гальваническом производстве, но как самостоятельное покрытие практически не используется. Это связано с тем, что в атмосферных условиях медь легко окисляется, покрываясь налетом окислов. Однако, благодаря хорошему сцеплению свежеосажденной меди с другими металлами, гальваническая медь нашла свое применение в качестве промежуточного подслоя, для улучшения пайки черных металлов, увеличения электропроводности, защиты стальных изделий от цементации и в гальванопластике при изготовлении деталей сложного профиля.

Для электрохимического осаждения меди разработано большое количество электролитов, которые можно разделить на две основные группы: простые (кислые) электролиты и комплексные (преимущественно щелочные).

Из простых кислых электролитов наибольшее применение нашли сернокислые и борфтористоводородные. Кислые электролиты просты по составу, устойчивы в работе, позволяют вести осаждение при достаточно высоких плотностях тока, особенно при повышенной температуре и перемешивании, имеют выход по току около 100%. Медь выделяется при положительных значениях потенциала с катодной поляризацией не превышающей 50 – 60 мВ, поэтому осадки меди получаются крупнокристаллические, но достаточно плотные.

Основными компонентами сернокислых электролитов являются сернокислая медь и серная кислота содержанием:

Медь сернокислая 180 – 220 г/л

Серная кислота 40 – 60 г/л

Температура 18 – 250С

Плотность тока 1 – 4 А/дм2

Серная кислота вводится для повышения электропроводности электролита, а также предотвращения гидролиза сернокислой закисной меди, что может вызывать выпадение рыхлого осадка.

Более полные знания по выбору электролита меднения  в нашем обучающем курсе.

При получении покрытий меди толщиной до 1000мкм (гальванопластическое наращивание) в электролит добавляют органические добавки (желатин, декстрин, сульфосоединения и др.), которые обеспечивают осадкам пластичность и предупреждают образование наростов на краях деталей. При этом следует применять аноды марки АМФ с содержанием фосфора 0,03 – 0,06%, которые не дают шлама.

Для меднения печатных плат с металлизированными отверстиями рекомендуется применение электролита с пониженным содержанием сульфата меди и большой концентрацией серной кислоты состава:

Медь сернокислая 60 – 80 г/л

Серная кислота  180 – 200 г/л

Температура 18 – 250С

Плотность тока 1 – 4 А/дм2

Желательно присутствие хлоридов ~ 30 мг/л, и органических добавок.

Недостатком сернокислых электролитов является плохая рассеивающая способность и невозможность непосредственного меднения стали, цинковых сплавов, алюминия, так как эти металлы контактно вытесняют медь в виде пористого осадка.

Борфтористоводородный электролит обладает более высокой рассеивающей способностью, чем сернокислый электролит и позволяет использовать высокие плотности тока.

Состав электролита:

Медь борфтористоводородная 350 – 450 г/л

Кислота борная 25 – 30 г/л

Кислота борфтористоводородная 25 – 30 г/л

Температура 20 – 400С

Плотность тока до 40 А/дм2, перемешивание сжатым воздухом.

Недостатком борфтористоводородного электролита является повышенная токсичность реактивов и относительно большая их стоимость.

Комплексные электролиты

В комплексных щелочных электролитах медь находится в составе комплексных ионов, степень диссоциации которых мала, следовательно, требуется повышенная катодная поляризация. В связи с этим осадки меди из комплексных электролитов имеют мелкозернистую структуру. Разработано большое количество комплексных щелочных электролитов: цианистые, пирофосфатные, этилендиаминовые, аммонийные электролиты и др.

Наилучшие технические характеристики имеют цианистые электролиты: высокая рассеивающая способность, мелкозернистый осадок, медь непосредственно осаждается на стали, имеет хорошее сцепление с основой. Однако в состав цианистых электролитов входят ядовитые вещества, которые резко ограничивают их использование (см. «Безопасная гальваника»).

Достойной заменой цианистых электролитов являются пирофосфатные электролиты, которые просты по составу, устойчивы и безвредны. Медь осаждается при повышенной катодной поляризации, осадки меди получаются плотные и мелкозернистые. Рассеивающая способность этих электролитов близка к цианистым.

Хорошие пластичные осадки получаются из аммиачных электролитов, этилендиаминовых электролитов, но первые недостаточно устойчивы вследствии летучести аммиака, а этилендиаминовые электролиты экологически опасны и относительно дороги, поэтому наиболее оптимален пирофосфатный электролит меднения.

Оптимальный состав:

Медь сернокислая   30 – 35 г/л

Натрий пирофосфорнокислый  120 – 145 г/л

Натрий фосфорнокислый двухзамещенный  85 – 95 г/л

рН = 7,5 – 8,9

температура 20 – 300С

плотность тока 0,3 – 0,4 А/дм2

SА : SК = 3 : 1

Завеска под током, скорость осаждения 3 – 4 мкм/час.

Медь из прирофосфатного электролита можно осадить непосредственно на сталь, алюминий, молибден и прочие металлы, но получить хорошую адгезию можно только с соответсвующей предварительной подготовкой.

 

Медное покрытие из пирофосфатного электролита

Медное покрытие из пирофосфатного электролита

Меднение контактов

Меднение контактов

Мы готовы оказать услуги по разработке технологии осаждения меди на различные металлы, обращайтесь.

New!

Похожие публикации:

Запись опубликована в рубрике Советы молодым специалистам. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

22 комментария: Как выбрать электролит меднения ?

  1. Максим говорит:

    Доброго времени суток!
    Хотелось бы получить совет специалиста. Подскажите, как: оптимизировать процесс эл-за, проводить корректировку сернокислого электролита меднения и какое оборудование лучше подходит для анализа по цене/эффективности, какие есть методы выявления и устранения брака? У нас 4 ванны по 500л, каждая ванна капризничает по своему: в одной осадок тонкий, в другой очень неравномерный осадок на ударе, в третьей питтинг. Корректировку до меня проводили на глаз, в электролит добавляли блескообразующие добавки ЦКН от 71 до 74 (НПП СЭМ. М), Chemeta RV-T. Я только начал работать на гальванопластическом производстве и многое не знаю, надеюсь на Ваш ответ.

    • Koroleva говорит:

      Здравствуйте, Максим!
      В Вашем случае для решения всех проблем целесообразно заключить с нами договор, в объеме которого мы выясним причины брака, разработаем методики анализа и наладим техпроцесс гальванопластического наращивания меди.
      Королева Галина Владимировна.

  2. Пётр говорит:

    Как заключить с вами договор на консультации по работе с пирофосфатным электролитом (состав с калием составили, корректировка, желательно с блескообразователем? Изделия сувенирные медали, значки из ЦАМ 4-1 литьё с последующим блестящим никелированием. Раньше работали со свинцовооловянным
    сплавом ГАРТ. Какие другие работы можете выполнять?
    Спасибо.
    Директор ТОО Фабула, г. Алматы, Казахстан
    Коробкин Пётр Викторович

    • Koroleva говорит:

      Здравствуйте, Петр!
      Заключение договора необходимо:
      • в случае приобретения технологии на какой-либо процесс;
      • при анализе и ликвидации брака, если требуется наше присутствие;
      • при разработке технологии на покрытие по требованию заказчика;
      • при внедрении техпроцесса на производстве.
      Для заключения договора необходимо выслать техническое задание с подробными требованиями на покрытие. Сумма договора определяется после составления калькуляции в ходе переписки с уточнением всех характеристик покрытия и условий проведения работ.
      E-mail: koroleva@tep-nn.ru
      Королева Галина Владимировна.

  3. Наталья говорит:

    Здравствуйте! Дайте пожалуйста совет! У нас сернокислый электролит меднения ( объем ванны15 литров) и по анализу электролита все компоненты в норме, а медное покрытие получается крупно кристаллическим и красноватым. Электролит постоянно перемешивается и каждую неделю мы добавляем 50 мл спирта. В чем проблема?

    • Koroleva говорит:

      Здравствуйте, Наталья!
      Крупнокристаллический темный осадок, как правило, бывает из-за наличия закиси меди, а также при загрязнении электролита органикой.
      Советую почистить электролит активированным углем и не злоупотреблять спиртом.
      А лучше вместо спирта ввести хлористый натрий 40 – 80 мг/л, который и блеск добавит, и активирует аноды. Кроме того, следует увеличить содержание серной кислоты.
      Желаю удачи!
      Королева Галина Владимировна.

  4. Александр говорит:

    Добрый день!
    Очень недавно работаю в этой области, и возник необходимость введения процесса меднения. Раньше использовали цианистые электролиты, но сейчас это не актуально. В литературе широко освещены сернокислые электролиты и пирофосфатные электролиты. Как правильно выбрать электролит, и какой более функциональный.
    Заранее спасибо!

    • Koroleva говорит:

      Здравствуйте, Александр!
      Подробный ответ на свой вопрос Вы получите в моей статье блога «Как выбрать электролит меднения?», которая опубликована 01.04.2011г. Статью можно найти в меню «Архивы» в правой части главной страницы блога по дате публикации или в строке «Поиск» по интересующей Вас тематике.
      С уважением, Королева Галина Владимировна.

  5. Александр говорит:

    Добрый день!
    Не могли бы подсказать, из какого материала предпочтительней изготавливать ванну для пирофосфатного электролита меднения! Принципиально использовать винипласт или можно изготовить из нержавейки?
    Заранее спасибо!

    • Koroleva говорит:

      Здравствуйте, Александр!
      Для изготовления гальванических ванн более экономично и практично применять полипропилен, т.к. он достаточно термостоек, легко моется, хорошо сваривается и не требует (в отличие от нержавейки) дополнительной электроизоляции при подводке катодных и анодных шин.
      С уважением, Королева Галина Владимировна.

  6. Владимир говорит:

    Здравствуйте!
    При нанесении меди ротационным методом (заготовка вращается) толщина меди по краям больше, чем в середине. Изготавливаем клише глубокой печати, для нас это недопустимо. Как это устранить?
    Спасибо.

    • Koroleva говорит:

      Здравствуйте, Владимир!
      Толщина гальванического покрытия всегда по краям больше, особенно при толстослойном наращивании. Добиться равномерного покрытия можно путем «оттяжки» тока за счет дополнительного приспособления: это может быть медный каркас или проволока, закрепленная надежно над краем по периметру, но она не должна касаться детали, присоединенная к катодной штанге или к верхнему краю детали. В этом вопросе необходимо привлечь конструктора, т.к. расположение и крепеж требуется хорошо продумать. Таким образом, плотность тока по краям будет меньше, поскольку экран в виде проволоки заберет ее на себя.
      С уважением, Королева Галина Владимировна.

  7. Настя говорит:

    Здравствуйте Галина!!!
    Посоветуйте пожалуйста состав электролитов на трехслойное покрытие М30Н12Х!У нас возникла такая проблема,что при нанесении хрома на подслой никеля, покрытие вздувается!Очень надеюсь на вашу помощь!!
    Заранее спасибо!

    • Koroleva говорит:

      Здравствуйте, Настя!
      Вы не написали на какой металл Вы осаждаете покрытие и из каких электролитов.
      Сообщите, тогда попробую помочь.
      С уважением, Королева Галина Владимировна.
      P.S. Для оперативности сообщите точный электронный адрес.

  8. дмитрий говорит:

    Здравствуйте Галина.
    Подскажите какие лучше источники питания для гальванических процессов,
    линейные или импульсные.Зарание спасибо.

    • Koroleva говорит:

      Здравствуйте, Дмитрий!
      Для гальванических процессов применяются линейные источники питания с учетом токовых нагрузок.
      С уважением, Королева Галина Владимировна.

  9. Александр говорит:

    Здравствуйте, при составлении пирофосфатного электролита меднения, сам электролит помутнел после смешивания и приобрел густоватую консистенцию, подскажите в чем проблема? Спасибо.

    • Koroleva говорит:

      Здравствуйте, Александр!
      При составлении пирофосфатного электролита меднения необходимое количество пирофосфорнокислого калия и сернокислой меди раздельно растворить в небольших количествах дистиллированной воды при температуре 60 С. Постепенно влить раствор сернокислой меди в раствор пирофосфата, постоянно помешивая. При этом сначала образуется творожистый осадок, который при дальнейшем помешивании растворяется и получается раствор интенсивно синего цвета. Это и есть комплекс пирофосфорнокислой меди.
      Вы немного поспешили, надо было дольше и интенсивнее помешивать.
      Желаю успехов!
      С уважением, Королева Галина Владимировна.

  10. Елена говорит:

    Здравствуйте!
    Подскажите, пожалуйста, как по пластине понять, что сернокислое меднение прошло успешно, исследуя электролит в ячейке Хулла? На что обращать внимание?

    Заранее спасибо.

    • Koroleva говорит:

      Здравствуйте, Елена!
      Угловая ячейка Хулла – в известной степени это миниатюрная гальваническая ванна, в которой анод установлен под углом к контрольному образцу. Плотность тока максимальна там, где анод расположен наиболее близко к плате, и убывает по поверхности платы по мере увеличения расстояния до анода. Покрытие на образце меняется от темного с несколько губчатой структурой там, где плотность тока наивысшая, до блестящего и гладкого в той части образца, где плотность тока самая низкая. Ячейка Хулла определенным образом градуирована. Она позволяет выбрать оптимальную рабочую плотность тока для любого конкретного состава ванны.
      С уважением, Королева Галина Владимировна.

  11. Мария говорит:

    Здравствуйте, Галина Владимировна! Подскажите пожалуйста, за что отвечает натрий фосфорнокислый двузамещенный в пирофосфатном электролите меднения? И необходимо ли делать анализ на содержание натрия фосфорнокислого двузамещенного каждый месяц? Или его анализ вообще можно не делать? Заранее благодарю, Вас.

    • Koroleva говорит:

      Здравствуйте, Мария!
      От концентрации пирофосфата меди в электролите зависит допускаемая катодная плотность тока. Избыток пирофосфата натрия обеспечивает необходимую стойкость комплекса, уменьшая его диссоциацию и соответственно повышая катодную поляризацию, т.е., качество покрытия.
      С уважением, Королева Галина Владимировна.