6

ЭФХМО ТХОМ Лекция 4

2.5. Электролитическое меднение

2.5.1. Физико-химические свойства и назначение медных покрытий

Медные гальванические покрытия применяются в основном как компоненты многослойных систем с целью повышения их защитной способности, для увеличения электропроводности поверхностного слоя деталей, улучшения их паяемости, при изготовлении деталей гальванопластическим способом.

Гальванически осаждаемая медь характеризуется кристаллической структурой и пористостью. Медь, осаждаемая из цианистых электролитов, более мелкокристаллична и менее пориста, чем при осаждении её из кислых электролитов. Микротвёрдость из цианистых электролитов 150–200 кГс/мм² (15–20×10^–6 Па), из кислых – 80–120 кГс/мм² (0,8–12×10^–6 Па). После отжига пластичность электролитически осаждённой меди значительно улучшается.

В химических соединениях и электролитах для её осаждения медь одновалентна или двухвалентна. Соответственно электрохимический эквивалент меди равен 2,372 (при +1) и 1,186 (при +2) г/(А·ч).

Гальванически осаждённая медь имеет розовый цвет, но в атмосферных условиях легко реагирует с влагой и углекислотой воздуха, с сернистыми промышленными газами, покрывается окислами и темнеет. Медь интенсивно растворяется в азотной, медленнее в хромовой кислоте, значительно слабее в серной и почти не реагирует с соляной кислотой. Из органических кислот на медь не действует уксусная, а из щелочей её легко растворяет аммиак.

Благодаря своей пластичности и легкой полируемости медь широко применяется в многослойных защитно-декоративных покрытиях типа Cu-Ni-Cr в качестве промежуточной прослойки.

В качестве индивидуального покрытия может применяться при обязательной дополнительной защите бесцветным лаком.

2.5.2. Характеристика существующих электролитов

Электролиты меднения подразделяются на две группы: простые, в основном кислотные, в которых медь находится в виде аква-иона, и комплексные, преимущественно щелочные, где она входит в состав сложного катиона или аниона.

К щелочным электролитам относятся цианистые, в которых достигается наилучшее качество покрытий, железосинеродистые, пирофосфатные и др.

Старейшим и наиболее широко применяемым кислым электролитом является сернокислый. Остальные борфтористоводородный, кремнефтористоводородный и сульфаминовый имеют ограниченное применение.

Сернокислые электролиты позволяют применять сравнительно высокие плотности тока, дают почти 100% выход по току, стабильны в работе и не требуют частых корректировок. Основные их недостатки:

1. крупнокристаллическая структура осадков;

2. вдвое более низкий электрохимический эквивалент двухвалентной меди по сравнению с одновалентной, входящей в состав цианистых электролитов;

3. относительно низкая рассеивающая способность;

4. невозможность непосредственно на железных деталях получить покрытия, имеющие прочное сцепление с основным металлом из-за контактного выделения меди на поверхности железа.

Цианистые медные электролиты обладают высокой рассеивающей способностью, позволяют осаждать медь непосредственно на железных и стальных деталях с хорошим сцеплением. Осадки мелкокристаллические и малопористые. Однако они приготавливаются из ядовитых и дорогих солей, требуют частой корректировки. Характеризуются пониженным выходом по току (60-80%). Часто требуют подогрева.

Пирофосфатные электролиты для меднения стали, цинкованного сплава и алюминия – наиболее надёжные заменители цианистых. Они обладают хорошей рассеивающей способностью, выход по току 90-95%.