Необходимость скоростного наращивания меди связано с процессом изготовления сложных деталей, в основе которого лежит явление гальванопластического копирования, открытого в начале XIX века (см.«Что такое гальванопластика? Часть1»).
Для наращивания меди применялся сульфатный электролит, основой которого являлись медный купорос и серная кислота. Это – наиболее простой и исследованный процесс, который до сих пор используется умельцами в домашних условиях (см. «Как выбрать электролит меднения?»).
Недостаток сернокислого электролита в том, что он не позволяет нанести качественное покрытие непосредственно на стальные детали, вследствие выпадения контактной меди, образующей рыхлый осадок, плохо сцепленный с поверхностью, тогда как гальванопластика подразумевает возможность получать комбинированные детали из различных металлов и неметаллов (см. «Металлизация пластмасс. Часть1»).
Поэтому состав электролита дорабатывался с целью получения необходимой адгезии, качественного равномерного покрытия и при этом достаточно скоростного наращивания.
Изготовление декоративных изделий методом наращивания меди.
В конце XIX века был разработан электролит на основе цианистой соли меди. До сих пор этот электролит позволяет получать самые качественные равномерные медные покрытия. Но он является очень ядовитым и требует особые меры предосторожности.
Достойной заменой цианистым электролитам меднения стал пирофосфатный электролит, как наиболее экологически безопасный. Медь из прирофосфатного электролита можно осадить непосредственно на сталь, алюминий, молибден и прочие металлы, но для гальванопластического толстослойного наращивания он не подходит, т.к. скорость осаждения меди не превышает 3 – 4 мкм/час.
Решить вопрос скоростного наращивания меди позволила разработка электролита, который, как и сернокислый, состоял только из двух компонентов, но серная кислота была заменена органической кислотой – сульфаматной.
Первоначально электролит для наращивания меди содержал: 240 – 260 г/л сульфамата меди и 50 – 60 г/л сульфаминовой кислоты. При оптимальной температуре 25 – 30ºС электролит позволял осуществлять наращивание меди до 2 мм без внутренних напряжений, что уже было очень большим достижением.
Конструктивные элементы, изготовленные медной гальванопластикой.
Однако, при высоких плотностях тока по контуру покрываемых деталей происходило образование дендритов. Для устранения этого недостатка в электролит вводится добавка пирофосфата калия, анион которого, адсобируясь на поверхности катода, частично ее перекрывает, вследствие чего устраняется явление денритообразования.
В результате для наращивания меди толщиной до 8 мм оптимальным выбран электролит состава, г/л:
Сульфамат меди 240 – 260
Пирофосфат калия 2,5 – 5
Кислота серная 80 – 100
pH = 0,3 – 0,8;
температура 22 – 30ºС,
катодная плотность тока 2,0 – 4,0 А/дм2 (без перемешивания) или 4,0 – 8,0 А/дм2 (с перемешиванием).
При увеличении концентрации сульфамата меди скорость наращивания меди увеличивается. Изменение концентрации кислоты, а следовательно, pH раствора (в указанных пределах) практически не влияют на скорость наращивания меди, а повышение температуры, наоборот, приводит к значительному увеличению скорости осаждения покрытия. Присутствие в электролите пирофосфата калия не позволяет рекомендовать проведение электролиза при температуре более 40ºС.
Методом гальванопластики путем наращивания меди можно изготавливать конструктивные элементы СВЧ и КВЧ устройств, декоративные изделия, копии с гипсовых отливок и скульптур.
По вопросам разработки техпроцесса гальванопластического наращивания меди обращайтесь к нам!
Нижн. Новгород Время
Уважаемая, Галина Владимировна! У меня к
Вам вопрос по поводу процесса меднения печатных плат.
Возникла следующая проблема: при электро химическом меднении
вся поверхность платы прекрасно покрывается.
Покрытие равномерное блестящее. Но на плате находятся отверстия раз-личного размера. И вот в этих отверстиях медь наростает неравномерно,
покрытие шершавое с наростами.
Только в отверстиях. Электролит с кот мы работаем, стандартный
Серно кислый электролит меднения, добавки блескообразователей
Ток 2,5 А\дм2.
Спасибо за любой ответ.
С уважением, Алена
Здравствуйте, Алена!
В Вашем случае дело не в электролите, а в обработке отверстий.
Процесс сверления очень ответственная операция. Важно все: заточка сверла,
материал сверла, скорость при сверлении, само оборудование. При недостаточной скорости образуются шероховатости, при слишком большой скорости края отверстий «заплавляются» и не прокрываются медью.
Так что, обращайтесь к механикам, пусть разбираются.
С уважением, Королева Галина Владимировна.
Уважаемая, Галина Владимировна.
Прошу Вашего совета. При наращивании меди на диэлектрик по токопроводящему слою ( бронзовая пудра) по рецепту на основе сульфамата меди стали образовываться шишки, те неравномерное мелкозернистое осаждение меди. Подскажите в чем может быть причина этого явления и как ее устранить? Спасибо
Здравствуйте, Игорь!
При нанесении гальванического покрытия шероховатость поверхности повышается на один класс, а иногда и больше, в зависимости от толщины слоя.
При использовании бронзовой пудры в качестве токопроводного подслоя гладкое покрытие получить весьма проблематично.
Наилучший результат получается при классической схеме металлизации:
1)Сенсибилизация
2)Активация
3)Хим. меднение
4)Гальваническая затяжка в слабокислом электролите меднения
5)Наращивание из сульфаматного электролита.
Трудоемко, но очень качественно.
С уважением, Королева Галина Владимировна.