Краткий справочник гальванотехника - 1993 - Ильин. Справочник гальванотехника санктПетербург " политехника"

• Название: Справочник гальванотехника санктПетербург " политехника"
• Дата: 17.07.2022
• Размер: 3.02 Mb.
• Имя файла: Краткий справочник гальванотехника - 1993 - Ильин.doc
• Тип: Справочник; #632290
• страница: 22 из 41

22. Палладирование и родирование

Палладирование. Палладий обладает большей стойкостью в аг­рессивных средах, чем серебро, и, будучи более дешевым материа­лом, широко применяется в радиоэлектронике вместо золота.
Таблица 124. Скорость осаждения палладия, мкм/ч

Катодная плотность тока, А/дм2	Выход по току, %
	40	50	60	80	90	100
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6	1,3 2,6 3,9 5,2 6,6 7,9 9,2 10,4	1,6 3,3 4,9 6,6 8,3 9,9 11,6 13,3	2 4 6 8 10 12 14 16	2,7 5,2 8,1 10,4 13,3 16,0 18,6 21,6	3,0 6,0 9,0 12,0 14,9 17,9 21,0 24,0	3,3 6,6 9,9 13,2 16,6 20,0 23,2 26,4

Этому также способствует повышенная твердость и износоустойчивость. В герметизируемых системах при наличии органических продуктов из-за высокой каталитической активности палладия на его поверхности образуются продукты полимеризации, которые повышают переходные сопротивления до недопустимо большой величины.

Палладиевые покрытия наносятся на детали из медных сплавов непосредственно или же по подслою никеля или серебра. Принимаются следующие значения: толщины покрытия: для защиты серебра от потемнения — 1—2 мкм; для трущихся контактов подслою никеля — 3—6 мкм.

Для осаждения палладия и его сплавов применяют аминохлоридные, сульфаматные, фосфатные, хлоридные электролиты. Разряд палладия происходит из двухвалентного иона при различных выходах по току. Скорость осаждения палладия при различных плотностях тока представлена в табл. 124.

Состав аминохлоридных электролитов (г/л) следующий: хлорид палладия — 15—25; хлористый аммонии — 15—20; аммиак водный до рН = 8,8÷9,5. Режим осаждения: температура 15-25 °С, катодная плотность тока 0,7—1,0 А/дм², выход по току 80—98%. При перемешивании плотность тока может быть повышена до 4—5 А/дм², однако выход по току при этом падает до 80%. Аноды нерастворимые: палладий, платинированный титан. Палладиевые аноды частично растворяются, из общего количества палладия в электролите около 2% приходится на долю анодов.

Для приготовления электролита расчетное количество РdCl₂ следует растворить в концентрированном растворе аммиака, взятом в трехкратном избытке, до получения прозрачного раствора тетрааминохлорида палладия желтого цвета. Процесс протекает по реакции

PdCl₂ + 4NH₄OH Pd(NH₃)₄C1₂ + 4H₂О.
Таблица 125. Основные неполадки при палладировании в тетрааминохлоридном электролите

Характеристика неполадок	Причина	Способ устранения
Хрупкость покрытия, шелушение покрытия	Присутствие примесей меди или железа; плохая подготовка поверхности; присутствие органических примесей	Регенерировать электролит; улучшить подготовку поверхности; обработать электролит углем
На анодах желтая соль диаминохлорида палладия	Недостаток аммиака, завышена анодная плотность тока	Добавить NH4OH, увеличить площадь анодов
На покрытии кристаллическая сетка	Большая объемная плотность тока	Уменьшить площадь загрузки

Неполадки, встречающиеся при палладировании в тетрааминохлоридном электролите, приведены в табл. 125.

Состав сульфаматного электролита (г/л) следующий: хлорид палладия (в пересчете на металл) — 10—14; хлорид аммония — 50; сульфаминовая кислота — 70—100; нитрит натрия — 40—80; аммиак до рН = 8,0÷9,0. Режим осаждения: температура 28—35 °С, катодная плотность тока 0,5—1,5 А/дм², выход по току 40—50%. Электролит обеспечивает возможность получения глад­ких покрытий толщиной до 50—100 мкм без трещин при повышении концентрации палладия. Аноды нерастворимые — палладий или платинированный титан.

Для приготовления сульфаматного электролита расчетное количество NН₄С1 и NaNO₃ растворяют в воде, затем в отдельном сосуде растворяют PdCl₂ в минимальном объеме аммиака (25%-ного) при нагреве. Оба раствора сливают, вводят сульфат аммония и доводят раствор до рН 8÷9 аммиаком.

Состав фосфатного электролита (г/л) следующий: хлорид пал­ладия — 15—20; натрий фосфат двузамещенный — 100—120; аммо­ния фосфат двузамещенный—50÷60; кислота бензойная — 1,5—3,0. Величина рН 6,5÷7,0, температура электролита 45—55 °С, катод­ная плотность тока 0,1—0,3 А/дм². Аноды нерастворимые. Выход по току 75—80%. Фосфатные электролиты характеризуются стабильностью и меньшей чувствительностью к примесям, чем аминохлоридные и сульфаматные. Очень важно поддерживать величину рН в указанных пределах: при рН < 6,3 образуются пятнистые покрытия, при рН > 7 электролит мутнеет.

В настоящее время разработано большое количество различных сплавов палладия; наиболее широкое применение получил сплав палладия с никелем, содержащий до 20% никеля. Этот сплав отличается более высокой твердостью и износостойкостью, но несколько меньшим переходным сопротивлением. Большим пре-
Таблица 126. Состав электролитов и режимы осаждения сплавов

Компоненты и режим	Концентрация, г/л
	1	2
Компоненты: Хлорид палладия Хлорид никеля Хлорид аммония Сульфат аммония Аммиак (250%-й) до величины рН Режим: Температура, °С Катодная плотность тока, А/дм2	18–20 20–30 20–30 – 8,8–9,3 20–30 1,5–2,0	2–12 25–30 50–100 60–150 8,3–8,7 25–35 1,5–3,0

имуществом сплава является отсутствие каталитических свойств, что делает это покрытие более надежным в контактных системах. Для осаждения сплава Pd—Ni применяют аминохлоридный или сульфаматный электролит, представленные в табл. 126.

Регенерация палладия из отработанных растворов осуществляется следующим образом: к отфильтрованному раствору доба­вить небольшими порциями 20—35%-ный раствор НС1 до рН 1. При этом происходит разрушение тетрааминохлорида палладия и образование желто-оранжевого осадка диаминохлорида палла­дия. Осадок отфильтровать и во влажном виде растворить в воз­можно малом количестве NH₄OH. Полученный тетрааминохлорид использовать для добавки к рабочим электролитам. В фильтрате остается до 15% палладия от содержания его в электролите, который восстанавливается из кислого раствора металлическим цинком в виде черного порошка. Осадок промыть 10%-ным раствором НС1, а затем растворить в смеси концентрированной НС1 и 30%-ной H₂О₂. Полученный раствор PdCl₂ прокипятить для разложения избытка Н₂О₂ и затем PdCl₂ использовать для при­готовления тетрааминхлорида палладия.

Родирование. Родий обладает особо высокой стойкостью к воздействию кислот, щелочей, сернистых соединений и других агрессивных соединений. Родиевые покрытия длительное время coxpaняют неизменной высокую проводимость в контактах. Сочетание большой твердости и износостойкости родиевых покрытий с высокой электропроводностью определяет основное применение этого покрытия в электронике

Толщина слоя родия для декоративных целей, мкм 0,12—0,25

Покрытия малонагруженных контактов, мкм . . . . 0,3—0,5

» нагруженных контактов, мкм ...... 4—5

Покрытия контактов, подвергающихся сильному ме­-
ханическому воздействию, мкм. ........ . . 10—20


Для электроосаждения родия применяют главным образом сульфатные, сульфаматные и фосфатные электролиты. Ниже приведен состав (г/л) и режим работы сульфатного электролита как наиболее распространенного. Сульфат родия — 4—40 г/л, кислота серная — 50—160 г/л. Катодная плотность тока 0,5— 1,5 А/дм² при температуре 18—25 °С; 2 А/дм² при температуре 40—50 °С и 4—5 А/дм² — при 80 °С. Аноды платиновые или из платинированного титана. Выход по току зависит от концентрации родия и серной кислоты — он увеличивается с увеличением кон­центрации родия и падает с ростом концентрации серной кислоты. Эти зависимости показаны на рис. 14.

Наиболее простой и надежный способ приготовления электролита — растворение родия под воздействием переменного тока в присутствии пере­киси водорода. Перед растворением родиевые пластины активируют в рас­творе НС1 (1:2) переменным током плотностью 50 А/дм² в течение 5—10 мин, затем промывают, погружают в раствор H₂SО₄ (50 г/л) и включают в сеть переменного тока через понижающий трансфор­матор напряжением 12—18 В. Через 10—20 мин при плотности тока 20—30 А/дм² вводят в раствор Н₂О₂, поддерживая ее кон­центрацию исходя из данных о скорости разложения Н₂О₂, при­веденных в табл. 127.

Из приготовленного таким образом электролита получают плотные осадки родия толщиной от 2 до 20 мкм без трещин и пор. Электрохимическим способом можно так же и корректировать электролит по родию.

Таблица 127. Скорость разложения Н₂О₂ в зависимости от режимов растворения родия

Плотность тока, А/дм2	Скорость растворения родия, г/см2∙ч	Скорость разложения Н2О2, г/см2∙ч	Рекомендуемая концентрация Н2О2 в электролите, г/л
20 40 60	0,002–0,005 0,006–0,007 0,008–0,009	0,002 0,003–0,004 0,005–0,100	0,8–1,0 1,2–1,5 1,5–2,0

Вредными примесями в электролите являются органические вещества и катионы Сu, Zn, Fe. При концентрации их более 0,001—0,002 г/л возникают трещины, питтинг. В присутствии Pb, Ag, Hg при содержании их до 0,001 г/л покрытия становятся темно-серыми, пятнистыми.