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: 26 из 41

27. Химическое меднение

Процесс химического (бестокового) меднения основан на восста­новлении меди из раствора до металла действием простейшего и легко доступного восстановителя формальдегида (НСОН). Восста­новление протекает в щелочной среде. Для того чтобы медь не выпадала в осадок в виде Сu(ОН)₂, вводят комплексообразователи — сегнетову соль (калий — натрий виннокислый) или Трилон Б (натриевую соль этилендиамин тетрауксусной кислоты).

Восстановление меди происходит по реакции

[Pd]

Cu²⁺ + 4ОН^– + 2НСОН Сu + 2НСОО^– + Н₂ + 2Н₂O.

Реакция катализируется палладием, а затем она катализируется восстановленной медью, поэтому процесс называют авто­каталитическим. Продуктами реакции являются кроме металли­ческой меди соль муравьиной кислоты и газообразный водород. Одновременно с реакцией восстановления меди происходит побоч­ная реакция Канниццаро:

2НСОН + NaOH СН₃ОН + HCOONa.

Кроме того, возможна реакция неполного восстановления меди до одновалентной формы:

2Сu²⁺ + 5ОН^– + НСОН Cu₂O + HCOO^– + 3H₂O.

В свою очередь, ионы из одновалентной меди в результате реакции диспропорционирования создают мельчайшие частицы металлической меди:

2Сu⁺ Сu + Сu²⁺.

Частицы металлической меди, будучи катализаторами медне­ния, служат причиной разложения раствора с выделением всей меди из раствора в осадок, на стенки ванны и т. п. Чтобы воспре­пятствовать этому явлению, в состав растворов в небольших количествах вводят стабилизаторы, которые, комплексуя одно­валентную медь, исключают возможность разложения раствора. К таким веществам относятся многие соединения, в том числе: тиосульфат натрия, диэтилдитиокарбомат натрия, тиомочевина и др. В табл. 135 приведены наиболее распространенные составы растворов химического меднения.

Раствор № 1 является наиболее распространенным, он приме­няется для покрытия как пластмасс, так и неорганических диэлек­триков, раствор стабилен, легко корректируется. Раствор № 2 отличается повышенной стабильностью, скорость осаждения меди несколько меньше. Раствор рекомендуется для меднения мелких деталей насыпью или в барабанах. Растворы № 3, обладая повы­шенной стабильностью, допускает возможность осаждения более толстых слоев меди.
Таблица 135. Состав растворов и режимы химического меднения

Компоненты и режим	Концентрация, г/л
	1	2	3
Компоненты: Медь сернокислая, кристаллогидрат Калий-натрий виннокислый Трилон Б Натрий гидроокись Формалин (37%-ный), мл/л Никель двуххлористый Натрий углекислый Натрия тиосульфат Натрия диэтилдитиокарбомат Калий железосинеродистый Этилендиамин (1%-ный), мл/л Добавка, мл/л Режим: рН Температура, °С Плотность загрузки, дм2/л Продолжительность, мин Скорость осаждения меди, мкм/ч	10–20 50–60 – 10–20 10–15 2–4 2–4 0,001–0,002 – – – – 12,6–12,8 18–22 2 15–30 0,8–1,0	6–10 40–50 – 8–10 8–10 – 2–4 – – – – 0,8–1,0 12,2–12,5 18–25 1,5–2 15–20 0,4–0,6	10–15 – 20–25 10–15 10–15 – – – 0,001–0,015 0,02–0,03 1–2 – 12,6–12,8 18–25 1 3–10 3,0–4,0

Для приготовления растворов в отдельной порции воды растворяют CuSО₄∙5H₂О (для раствора №1 туда же вводят NiCl₂, в другой порции воды — NaOH, Na₂CO₃, и KNaC₄H₄O₆ (или трилон Б). Раствор CuSO₄ необходимо вливать порциями в щелочной раствор при перемешивании. В полученный раствор вводят стабилизаторы, после чего раствор фильтруют и доводят до заданного объема, формалин вводится за 10—15 мин* до начала работы. Корректирование растворов производят концентрированными растворами CuSO₄, NaOH, KNaC₄H₄O₆ и др. Анализ на содержание формалина, NaOH и CuSO₄ рекомендуется производить ежедневно. Возможные неполадки при химическом меднении и способы их устранения приведены в табл. 136.

Тонкий слой химически осажденной меди в дальнейшем усиливается гальваническим осаждением меди, никеля, хрома или других видов покрытий. Основной особенностью осаждения первого слоя электролитической меди является необходимость xopошего контакта по значительно большей поверхности, чем при покрытии металлических деталей. Кроме того, начальная плотность тока должна быть в пределах 0,2—0,3 А/дм². При загрузке деталей в ванну гальванического меднения необходимо исключить возможность экранирования деталей, так как в этом случае вследствие биполярного эффекта тонкий слой меди легко растворяется.

Таблица 136. Основные неполадки и способы их устранения при химическом меднении

Характеристика неполадок	Причина	Способ устранения
Покрытие не осаждается	Слишком низкое значение рН; избыток стабилизаторов; очень низкая температура; непригодность раствора активирования; недостаток формалина	Добавить NaOH; заменить 30–50%-ный раствор свежим без добавок стабилизаторов, подогреть раствор; проверить пригодность раствора активирования и заменить его; увеличить содержание формалина
Медь осаждается на отдельных местах	Дефекты литья пластмасс; плотная загрузка деталей в растворе меднения; образование газовых «мешков»	Откорректировать режим литья пластмасс; улучшить конструкцию приспособлений; изменить положение деталей на подвеске
Осадок меди темный и шероховатый	Перетравлена поверхность деталей; завышена рН раствора	Сократить время травления; подкислить H2SO4
Покрытие пятнистое	Плохая промывка после сенсабилизации	Улучшить качество промывки
Раствор меднения мутнеет, в неработающей ванне выделяется водород	Начинается саморазложение раствора; раствор загрязнен механическими примесями; занос активатора в раствор меднения; наличие меди на стенках ванны и в коммуникациях	Перемешивать раствор сжатым воздухом, отфильтровать, добавить стабилизатор; отфильтровать раствор; улучшить промывку после активирования; очистить стенки от меди раствором HNO3 (1:1)
Отслаивание покрытия	Низкая концентрация компонентов травильного раствора; зажарена поверхность деталей	Откорректировать состав травильного раствора; улучшить обезжиривание
Покрытие образуется очень медленно	Занижена концентрация растворов сенсабилизации и активирования; занижена температура растворов меднения, активирования; низкая концентрация меди или формалина в растворе меднения; низкое значение рН; завышена концентрация стабилизатора в растворе меднения	Откорректировать растворы сенсабилизации или активирования; подогреть растворы; откорректировать растворы; добавить NaOH в раствор меднения; временно не вводить стабилизаторы

Электролиты для осаждения медных покрытий принимаются того же состава, что и для покрытия металлических деталей. Медные покрытия наносят из кислых сульфатных электролитов или пирофосфатных. Для наиболее распространенного декоратив­ного хромирования применяют электролиты блестящего меднения с добавками в качестве блескообразователей Б-7211, ЛТИ, БЭСМ и др., по слою меди наносят слой никеля также из электролитов с блескообразующими добавками и слой хрома из стандартного электролита.

Химическое никелирование диэлектриков производится по активированной палладием поверхности вместо химического мед­нения. Эту операцию применяют чаще для металлизации неорга­нических диэлектриков, но возможно использование ее и для металлизации пластмасс. Растворы для химического никелирова­ния представлены в гл. 14 настоящего справочника; щелочные растворы являются предпочтительными.

На диэлектрики типа кварца, керамики, фарфора можно нано­сить никелевое покрытие из стандартного электролита, подготовив поверхность диэлектрика следующим образом: после обезжирива­ния и травления детали погружаются в раствор состава, г/л: сульфат никеля — 20; уксуснокислый натрий — 10; гипофосфит натрия — 20; уксусная кислота (ледяная) — 5 мл/л. Детали, не промывая, нагревают до температуры 320—400 °С в течение 2—3 мин. В результате термообработки никель восстанавливается до металла и атомы никеля диффундируют в поверхность диэлек­трика, создавая подслой, обеспечивающий прочное сцепление гальванически осаждаемого никеля.