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: 25 из 41

25. Покрытия с заданными магнитными свойствами

По составу, магнитным характеристикам, области применения ферромагнитные покрытия делятся на магнитомягкие и магнито­твердые. К первым относятся сплавы железо—никель и железо-никелевые сплавы с добавками фосфора, кобальта и ряда других
Таблица 130. Составы электролитов и режимы осаждения магнитотвердых сплавов на основе кобальта

Компоненты и режим	Концентрация, г/л
	Co–Ni	Co–P	Co–Ni–P	Co–W
Компоненты: Сульфат кобальта (кристаллогидрат) Сульфат никеля (кристаллогидрат) Хлорид кобальта (кристаллогидрат) Хлорид никеля (кристаллогидрат) Кислота борная Хлорид калия Хлорид аммония Гипофосфит натрия Сульфат магния Вольфрамовокислый калий Режим: рН Температура, °С Катодная плотность тока, А/дм2	120 120 – – 20 15 – – – – 5,2–5,4 40 1,5	– – 110 – – – 100 7,5 – – 4,40 40 2	– – 110 110 – – 100 8,75 – – 4,25 35 3,6	125 – – – – 30 – – 100 10 5,8–6 32 0,5

металлов. Магнитомягкие покрытия применяют в виде очень тонких пленок для магнитной записи в вычислительной технике в качестве запоминающих элементов. В гальванических цехах находят применение магнитотвердые сплавы (коэрцитивная сила более 1000 А/м) в виде покрытий магнитных барабанов и дисков, изготовленных из латуни или алюминия, а также лент из полимер­ных материалов.

Магнитотвердые материалы, используемые в качестве носителей магнитной записи, в своей основе содержат кобальт. Это сплавы Со—Ni, Co—P, Со—W, Co—Mo, Co—Ni—Р. В табл. 130 приве­дены составы электролитов и режимы осаждения некоторых магнитотвердых сплавов.

Глава 10

МЕТАЛЛИЗАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИКОВ

26. Подготовка поверхности

В современной технике широко применяется химико-гальвани­ческая металлизация диэлектриков для декоративных целей или придания поверхности этих материалов специальных свойств: электропроводности, износостойкости, способности к пайке. Чаще всего металлизации подвергаются пластмассы, так как это позво­ляет сочетать дешевое сырье и методы формообразования со мно­гими качествами металлических изделий.

Основным процессом в технологии металлизации является химическая (бестоковая) металлизация для создания тонкого электропроводного слоя, на который затем можно наносить галь­ванические покрытия в любых сочетаниях.

Процесс металлизации диэлектриков состоит из следующих основных операций: подготовки поверхности; активации; хими­ческой металлизации меднением или никелированием; гальвани­ческого наращивания металлов.

Подготовка поверхности преследует своей целью удаление жировых загрязнений, смазочных материалов, а также изменение физико-химических свойств поверхности и создание микрошерохо­ватостей для лучшего сцепления покрытия с основой.

Для обезжиривания диэлектриков, как пластмасс, так и неорга­нических материалов (ферритов, кварца, ситаллов, керамики и т. д.) используются слабощелочные растворы с добавками поверх­ностно-активных веществ, приведенных в гл. 2 настоящего спра­вочника под рубрикой «химическое обезжиривание». Обработка поверхности пескоструйной или гидроабразивной обдувкой при­меняется в исключительных случаях, когда средства химической технологии не достигают цели. При необходимости применения растворителей для удаления, например, разделительных смазок пресс-форм с поверхности пластмассовых деталей можно пользо­ваться растворителями: эталоном, уайт-спиритом, бутанолом и другими веществами, не растворяющими пластмассу.

Операция травления проводится с целью создания микрошероховатости за счет селективного растворения отдельных компонентов диэлектрика, а также придания поверхности гидрофильности и образования полярных групп, обеспечивающих увеличе­ние адгезии покрытия с основой. j

В качестве травильного раствора для пластмасс применяют смеси сильных окислителей, таких как хромовый ангидрид с серной кислотой. Так, например, при травлении пластмассы АБС раствора травления взаимодействует с полибутадиеновой фазой по месту двойных связей в бутадиене, разрушая их и образуя кислородныемостики по схеме



Серная кислота, в свою очередь, сульфирует и образует сульфогруппы:



Составы растворов для травления пластмасс различного типа
представлены в табл. 131. Травильные растворы для неорганических диэлектриков даны в табл. 132.

Раствор № 1 предназначен для травления ферритовых материалов, раствор № 2 — для травления силикатных материалов (кварца, стекла), раствор № 3 — для травления стеклопластиков типа стеклотекстолита на основе эпоксидных смол. Керамический детали имеют шероховатость, достаточную для обеспечения прочности сцепления, поэтому необходимость в травлении отпадает.

Приготовление растворов, содержащих хромовый ангидрид, производят следующим образом: расчетное количество СrО₃ растворяют в минимальном количестве горячей воды (50—60 °С), к полученному раствору добавляют при интенсивном перемешивании и охлаждении необходимое количество серной и фосфорной кислот. Во избежание перегрева раствора серную кислоту следует добавлять небольшими порциями. После введения всех компонентов в раствор доливается вода до расчетного объема. Используемая вода должна быть питьевого качества.

В процессе травления происходит накопление продуктов реакций и Сr³⁺, что вызывает необходимость увеличения продолжительности травления. После накопления Сr³⁺ более 40 г/л или ионов тяжелых металлов более 3 г/л раствор становится вязкий и его заменяют или регенерируют.

Таблица 131. Составы растворов для травления пластмасс

Пластмасса	Концентрация, г/л				Режим
	CrO3	H2SO4	H3PO4	NaOH	Темпера-тура, °С	Продолжи-тельность, мин
АБС 2020 Полиэтилен и полипропилен Полистирол Ударопрочный полистирол Поликарбонат » Полиэтилентерефталат Поливинилхлорид Полиамид* Прессматериалы АГ-4, ДСВ Стеклонаполненый АБС	370–390 80 20–30 10–15 500 – – до насы-щения до насы-щение 10–15 10–15	380–400 1450 600 1650 300 – – 1840 400 770 810–830	– – 200 – – – – – – 460 380–410	– – – – – 300 240–250 – – – –	63–68 80–85 50–70 70–80 20–30 85–100 80 50–60 60–80 105–110 50–60	10–15 30–40 8–15 15–130 10–15 15–20 5 1–3 10–20 15–20 5–15
________ * Для деталей из полиамида ПА 610-1-108 рекомендуеться раствор состава, г/л: калий марганцевокислый — 50—60, кислота серная — 180—200, кислота фтористоводородная — 180—200. Температура травления 50—60 °С, продолжительность 5—10 мин.

Простейшим способом регенерации раствора является электро­химический способ, который сводится к следующему: в ванну травления завешивают свинцовые аноды или, если она футерована свинцом, ее корпус подключают к положительному источнику тока. Катодами служат свинцовые пластины, площадь поверх-
Таблица 132. Состав растворов и режим травления неорганических диэлектриков и стеклопластики

Компоненты и режим	Концентрация, г/л
	1	2	3
Компоненты: Кислота серная Кислота соляная Кислота фтористоводородная Режим: Температура, °С Продолжительность, мин	730 240 220 18–25 0,1–0,2	1470 – 230 18–25 5–10	1000–1300 – 90–200 50–70 0,2–0,8

Таблица 133. Состав растворов для нейтрализации (обезжиривания)

Компоненты	Концентрация, г/л
	1	2	3	4
Кислота соляная Натрий серноватистокислый Железо сернокислое (закисное) Натрия пиросульфит (Na2S2O5)	100–200 – – –	– – 50–60 –	– 25–50 – –	– – – 10–20

ности которых должна быть в 30 раз меньше анодной. Через раствор пропускают ток от источника с напряжением 18 В. Плотность тока на аноде должна составлять 2—2,5 А/дм², соответственно, катодная плотность тока будет 60—65 А/дм². В процессе электролиза Сr³⁺ окисляется в Сr⁶⁺. Восстановление хрома на катодной поверхности ограничивается ее малыми размерами. Однако для более эффективной регенерации катоды следует заключать в пористые диафрагмы.

После промывочных операций, следующих за операцией травления, не всегда удается отмыть поверхность от остатков хромовых соединений, которые, попадая в последующий раствор активирования, отравляют его. Нейтрализацию следует производить в растворах, приведенных в табл. 133.

Температура растворов должна составлять 18—25 °С. Порядок применения растворов-восстановителей обусловливается характером деталей и эффективностью промывочных операций. Раствор № 1 обязателен к применению, если последующее активирование производится в совмещенном растворе активирования, называемом иногда раствором прямого активирования, или коллоидным раствором.

Активация — процесс, в результате выполнения которого поверхность диэлектрика приобретает каталитические свойства, необходимые для начала химического меднения. В дальнейшем образовавшиеся частицы меди катализируют восстановление меди, так как процесс является автокаталитическим.

Активация состоит из двух операций: сенсибилизации и активирования. Сенсибилизация — обработка поверхности диэлектрика восстановителем — солями двухвалентного олова (обычно SnCl₂). Во время промывки SnCl₂ подвергается гидролизу:

SnCl₂ +H₂O Sn(OH)Cl +HCl.

Малорастворимый продукт Sn(OH)Cl прочно адсорбируется поверхностью диэлектрика, обеспечивая выполнение операции активирования.

Активирование – погружение деталей в раствор хлористого палладия и в результате реакции восстановления образуются
Таблица 134. Составы растворов и режим сенсабилизации

Компоненты и режим	Концентрация, г/л
	1	2
Компоненты: Олово двухлористое (SnCl2∙2H2O) Кислота соляная (плотность 1,19 г/см3), мл/л Режим: Температура, °С Продолжительность, мин.	40–50 40–80 18–25 0,5–15	10–25 40–60 18–25 1–15

мельчайшие частицы металлического палладия по всей поверхности деталей:

Sn²⁺ + Pd²⁺ Pd° + Sn⁴⁺.

В табл. 134 приведены состав растворов и режим сенсибилиза­ции.

Раствор со временем мутнеет и становится желтым из-за накопления Sn⁴⁺ вследствие окисления Sn²⁺ кислородом воздуха. Для предупреждения этого явления в раствор вводят гранулы олова, которые переводят Sn⁴⁺ в Sn²⁺:

Sn + Sn⁴⁺ 2Sn²⁺.

Раствор № 1 рекомендуется для обработки полимерных мате­риалов, раствор № 2 — для обработки деталей из стекла, ферри­тов, полистирола, поликарбоната. После промывки деталей в про­точной воде и дистиллированной воде детали подвергают активи­рованию в растворе следующего состава: палладий двухлористый — 0,2—1,0 г/л и кислота соляная — 15—20 г/л. Более эконо­мично поддерживать концентрацию PdCl, на нижнем пределе и многолетняя практика предприятий подтвердила эту целесооб­разность. После промывки в ванне-улавливателе и в проточной холодной воде детали должны без промедления загружаться в ванну химического меднения или химического никелирования.

Активирование в совмещенном растворе позволяет сократить количество операций в цикле подготовки поверхности, обеспечить высокую каталитическую способность поверхности и дать воз­можность активирования деталей с металлической арматурой. Состав раствора (г/л) следующий:

Палладий двухлористый 0,5—0,8

Олово двухлористое двух водное 40—45

Кислота соляная 75—80

Калий хлористый 150—200

Эффективность действия этого раствора зависит от способа его приготовления и корректирования. Необходимо, чтобы палладий
всегда присутствовал в форме коллоидной частицы в своеобразной оболочке из хлористого олова. Значительное количество хлоридов в растворе необходимо для стабилизации коллоида.

Механизм действия активирования в несколько упрощенной виде заключается в следующем: в результате погружения деталей в раствор активирования на их поверхности остается пленку раствора; после промывочных операций SnCl₂ гидролизуется образующийся продукт Sn(OH)Cl прочно адсорбируется на поверхности вместе с частицами палладия. Далее следует операция, имеющая название «аксельрация», или «ускорение», которая осуществляется погружением деталей в кислоту или щелочной раствор; эти растворы в силу амфортерности соединений олова растворяют Sn(OH)Cl, вследствие чего частицы палладия обнажаются и служат катализатором последующего химического меднения или никелирования. В качестве раствора «ускорителя» служат NaOH (20—25 г/л) или НС1 (100—140 г/л). Температура растворов 18—22 °С, продолжительность обработки 2—5 мин.

Для приготовления 1 л совмещенного раствора активирования рецептурное количество PdCl₂ растворить в 6 мл НС1 (плотностью 1,19 г/см³), нагретой до температуры 50—60 °С. Раствор охладить, разбавить водой до 20 мл. Отдельно растворить SnС1₂∙2Н₂О в 20 мл НС1 (плотностью 1,19 г/см³), нагретой до температуры 40—50 °С. Раствор охладить, разбавить водой до 50 мл, затем раствор SnCl₂ медленно малыми порциями влить в раствор PdCl₂. Нагреть полученный раствор до температуры 90—100 °С, выдержав при этой температуре 10—15 мин. По охлаждении ввести в объеме 900 мл оставшуюся НС1, КС1 (или NaСl), долить водой до 1 л. Воду для этой цели следует брать обессоленную или дистиллированную. Раствор анализировать на содержание PdCl₂ один раз в неделю, на содержание НС1 — один раз в две недели. Корректировку следует осуществлять концентрированным раствором, содержащим все компоненты в количестве, в 4—5 раз большем, чем в исходном растворе. Предельно допустимые концентрации компонентов в рабочем растворе, г/л: PdCl₂ — 0,2; SnCl₂ — 10,0; НС1 — 60.

В случае образования осадка в рабочем растворе или ослабления активирующей способности необходимо откорректировать раствор по данным анализа и прогреть раствор при температуре 80—90 °С в течение 15—20 мин. После обработки в щелочном растворе «ускорителя» детали можно без промывки переносить в ванну химического меднения.

Для извлечения палладия из отработанных растворов активирования и ванн сборников отработанные растворы слить в одну емкость и подкислить НС1 до рН 2,0—2,5. В этот раствор завесить цинковые пластинки по 20—30 г. Осажденный на пластине и на дне емкости черный осадок хорошо просушить, проанализировать на содержание палладия и направить на завод вторичных драгоценных металлов для переработки.