1tom312

12. ELEKTROCHEMIA 626

Miedziowanie

Powłoki miedziane osadza się zarówno w celach ochronno-dekoracyjnych, jako jedną z warstw powłoki miedź-nikicl-chrom, jak i technicznych, np. przy produkcji obwodów drukowanych.

Do miedziowania stosuje się kąpiele alkaliczno-cyjankowe (gdy miedzią pokrywa się bezpośrednio w'yroby stalowe) lub kąpiele kwaśne. Tc ostatnie stanowią roztwór siarczanuj) miedzi(ll) o stężeniu 100-250 g/l, zakwaszony kwasem siarkowym(VI) w ilości 35-70 g/l. Celem uzyskania z tego elektrolitu powłok błyszczących dodaje się do niego wybłyszczacza, np. Cu-177 (produkcji GALW-IMP).

Niklowanie

Powłoki niklowe są stosowane przede wszystkim jako warstwy dekoracyjne i dekora-cyjno-ochronne. Do niklowania galwanicznego powszechnie stosuje się kwaśne kąpiele siarczanowe typu Waltsa, oparte na trzech podstawowych składnikach: siarczanie niklu, chlorku niklu i kwasie borowym. Po wprowadzeniu do tego typu kąpieli specjalnego dodatku blaskotwórczego można otrzymać pokrycie niklowe o wysokim, lustrzanym połysku, dobrze przyczepne, plastyczne i gładsze od podłoża.

W przemyśle krajowym pracuje wiele tego typu kąpieli, np. kąpiel oznaczona symbolem KG-67 o następującym składzie [12.13]:

250-350 g/l 30-60 g/l 20-40 g/l 30-40 g/l 12-15 ml/1

siarczan(VI) niklu(II), NiSO^^HjO chlorek niklu(ll), NiCl, ■ 6H,0 siarczan(VI) sodu, Na₂S0₄ kwas borowy, H₃B0₃ dodatek blaskotwórczy DR

i pracuje przy parametrach: pH 3,5-r4,2, temp. 45 —50°C, gęstość prądu 3—10 A/dm².

Srebrzenie

Jedynymi kąpielami do srebrzenia, które znalazły praktyczne zastosowanie przemysłowe, są kąpiele alkaliczno-cyjankowe. Powłoki srebrne otrzymywane z tego typu kąpieli prostych są matowe, barwy mlccznobiałej, nie mają wyglądu metalicznego i wymagają polerowania mechanicznego.

Bezpośrednio z kąpieli cyjankowych można również osadzać powłoki srebrne z metalicznym połyskiem. W tym celu wprowadza się do tego typu kąpieli np. tiosiarczan sodu oraz sól sodową kwasu izopropylonaftalenosulfonowego (1PNS2), która jest wprawdzie substancją zwilżającą, spełnia jednak w kąpieli rolę substancji zwiększającej połysk osadzanych powłok. Kąpiel ma następujący skład [12.13]:

cyjanek srebra, AgCN	30	g/l
cyjanek potasu, K.CN	60	g/l
węglan potasu, K2C03	30	g/l
tiosiarczan sodu, Na2S203	1	g/l
zwilżacz IPNS2	0,1	g/l

i pracuje przy parametrach: temp. 18 25 C, gęstość prądu 0,7 — 3,5 A/dm ², przy czym jak wszystkie nowoczesne kąpiele galwaniczne, również wymaga intensywnego mieszania.

Złocenie

Złoto, używane do lat pięćdziesiątych naszego wieku głównie w przemyśle jubilerskim, znalazło w ostatnich dziesiątkach lat zastosowanie jako pokrycie techniczne elementów elektronicznych, mikroclektronicznych i półprzewodnikowych. W tych gałęziach przemysłu stosuje się:

— kąpiele alkaliczno-cyjankowe oraz slabokwaśne (głównie) do osadzania twardych powłok złotych na elementach stykowych,

kąpiele neutralne do osadzania powłok złotych dużej czystości chemicznej przy produkcji diod energetycznych (do pokrywania elementów półprzewodnikowych, np. płytek krzemowych) oraz do złocenia obudów przyrządów półprzewodnikowych stosowanych przy produkcji diod, tranzystorów i układów scalonych.

przykładem slabnkwaśnej kąpieli do osadzania twardych powłok złotych, stosowanej _np. do złocenia ścieżek kontaktowych obwodów drukowanych, może być kąpiel do nakładania stopowych powłok złota z kobaltem, o składzie [12.17]: cyjanozłocin potasu, K[Au(CN)₂]    10    g/l

kwas cytrynowy, HÓC(CH₂COOH)₂COOH 100    g/l

cytrynian potasu, K₃C₆H_s0₇ H,0    50    g/l

dodatek ZG    '    100    ml/1

i pracuje przy parametrach: pH 3,8-^4,5, temp. 20 —40⁼C, gęstość prądu 0,51,0 A/dm². W skład dodatku ZG (prod. IMP) wchodzi m.in. kobalt w związku kompleksowym. Przykładem neutralnej kąpieli do osadzania powłok złotych wysokiej czystości może być elektrolit o składzie [12.17]:

cyjanozłocin potasu, K[Au(CN)₂]    15    g/l

cytrynian potasu, K₃C₆H₅0₇ H₂0    100    g/l

dodatek ZN    100    ml/1

i parametrach pracy: pH 5,5-hó,5, temp. 60+70°C,    gęstość prądu 0,30,5 A/d.n².

Ostatnio coraz częściej stosuje się w omawianych gałęziach przemysłu złocenie selektywne, tzn. osadzanie powłoki złotej tylko na wybranych, ściśle określonych fragmentach powierzchni pokrywanych przedmiotów. Proces selektywnego złocenia prowadzi się przy zastosowaniu specjalnych kąpieli w nowoczesnych urządzeniach galw'anizerskich charakteryzujących się wysokim stopniem automatyzacji, dzięki czemu przy' intensywnym ruchu kąpieli można osiągnąć duże szybkości osadzania powłok złotych, rzędu 1 pm w ciągu 5 -=-10 s. W wyniku zastosowania selektywnego złocenia natryskowego uzyskuje się znaczne oszczędności złota, ok. 90-97% w stosunku do klasycznego złocenia całych elementów elektronicznych.

12.2.6. Bezprądowe osadzanie metali

Bezprądowym osadzaniem metali nazywa się takie procesy, przy których nic doprowadza się prądu ze źródła zewnętrznego.

Do bezprądow'ego osadzania powłok metalowych stosuje się metody: pokrywania przez reakcję wymiany lub przez redukcję chemiczną, a także metodę kontaktową lub katalityczną.

Pokrywanie przez reakcję wymiany opiera się na znanym powszechnie zjawisku polegającym na tym, że metale o niższym potencjale normalnym wypierają z roztworu metale o wyższym potencjale normalnym. I tak np. przedmiot stalowy (żelazny) po zanurzeniu w roztworze siarczanu miedzi pokrywa się miedzią. Naturalnie pokrywanie miedzią tego przedmiotu zachodzi tylko do momentu, gdy cała jego powierzchnia zostanie pokryta tym metalem i przedmiot (żelazo) nie będzie miał już styku z kąpielą. Powłoki otrzymane w ten sposób są bardzo cienkie (0,02 -=- 0,5 pm) i mogą być stosowane głównie w celach dekoracyjnych, a tylko niekiedy jako powłoki o wartości technicznej.

Z kolei przedmiot miedziany zanurzony do roztworu soli srebra pokryje się cienką warstewką srebra. Odtłuszczone i zaktywowane przedmioty miedziane można w tym celu zanurzyć do roztworu o składzie:

chlorek srebra, AgCl    7 g/l

cyjanek sodu, NaCN    20 g/l

Temperatura 30^-40'C.

Kąpiel sporządza się przez roztarcie obu składników z małą ilością wody, a po ich rozpuszczeniu uzupełnia wodą do żądanej objętości.

Przy pokrywaniu przez redukcję chemiczną przyczyną powodującą przejście metalu z postaci związanej (w związku chemicznym) w postać metaliczną jest substancja chemiczna o właściwościach redukujących (zazwyczaj reduktor organiczny).

Reakcja redukcji rozpoczyna się w momencie dodania do kąpieli reduktora i przebiega w całej objętości roztworu, ale tylko pewna część wydzielonego metalu osadza się w postaci powłoki na przedmiocie.

40>