Комплексные электролиты меднения

Цианидный электролит

Основным компонентом цианидный медного электролита является комплексная цианидный соль меди CuCN-nNaCN или CuCN-nKCN, где n= 1-3 в зависимости от концентрации свободного цианида.

Предполагают, что в растворе, содержащем даже небольшое количество свободного цианида, медь находится преимущественно в виде Na₂Cu(CN)₃ или К₂Сu(CN)₃[4].

В таких растворах степень диссоциации, а, следовательно, и активность ионов меди очень мала. Поэтому потенциал выделения меди в них примерно на 0,9—1,2В отрицательнее, чем в сульфатных рас­творах.

Для приготовления электролита следует исходить из цианида CuCN, который при взаимодействии с цианидом натрия или калия в растворе образует соответствующую комплексную соль меди.

На практике концентрация меди в цианидном электролите колеблется в пределах 10- 40 г/л, концентрация свободного цианида поддерживается в интервале 10-20 г/л. Избыток цианида необходим для обеспечения устойчивости комплексной соли меди в растворе и для предотвращения пассивирования анодов. Чем выше концентрация свободного цианида и меньше концентрация меди в растворе, тем резче выражена катодная поляризация, в большей степени снижается катодный выход металла по току при повышении плотности тока и, следовательно, тем равномернее по толщине осадки[3].

При повышенной температуре электролита, а также при относительно высоких плотностях тока избыток свободного цианида следует уменьшить примерно в 2—2,5 раза.

Постоянным компонентом цианидных электролитов является карбонат. Он накапливается в результате окисления цианида кислородом воздуха, особенно при нагревании:

2NaCN + 2Н₂O + 2NaOH + O₂ = 2Na₂CO₃+ 2NH₃↑.

Присутствие карбонатов в небольших количествах полезно, поскольку при этом повышается электропроводность электроли­тов.

Однако при их накоплении свыше 70 г/л, а в концентрирован­ных — до 140 г/л аноды проявляют склонность к пассивированию, а покрытия получаются пористыми. Карбонаты можно удалять при помощи хлорида бария и вымораживанием [1].

Достоинствам цианистых электролитов меднения является высокая рассеивающая способность и возможность посадить медь непосредственно на стальные детали, при этом создается хорошее сцепление меди с основным металлом.

К недостаткам цианистых электролитов можно отнести то, что они приготовляются из ядовитых, дефицитных и дорогих солей и требуют частой кор­ректировки. Кроме того, цианидные электролиты характеризуются пониженным выходом по току.

Цианидные электролиты могут работать при комнатных тем­пературах и невысоких концентрациях только при довольно низ­ких плотностях тока. Выход по току при меднении в цианидных электролитах обычно не превышает 60—70 % [1].

Таблица 2 - Составы цианидных электролитов меднения [1]

Компоненты электролита и режим работы	Номер электролита
СuCN	50-70	20-30	40-45
NaCN	10-25	5-10	12-15
NaOH		5-10	10-15
NH4C4H4O6·4H2O			5-10
MnSO4·5H2O			0,01-0,05
NH4CNS			10-15
ik, A/дм2	1-5	0,3-2,0	1,0-3,0
pH	10-11
T, oC	40-50	15-55	50-60

Пирофосфатные электролиты

Из пирофосфатных электроли­тов получают медные осадки с мелкозернистой структурой. При нанесении тонких слоев осадки получаются гладкими, блестящими или полублестящими.

Эти электролиты содержат в основном комплексные пирофосфаты меди и избыток пирофосфата натрия или калия. Так как растворимость Na₄P₂O₇ в воде значительно меньше, чем К₄Р₂О₇, предпочтение отдают калиевой соли.

В зависимости от pH и концентрации свободного Р₂O₇^4- в растворе могут существовать в различных относительных количествах ионы меди CuP₂O₇^2- и Сu(Р₂O₇)₂^6-.

В щелочном растворе при pH = 8 и избытке ионов Р₂O₇^4- медь находится преимущественно в виде комплексных ионов Сu(Р₂O₇)₂^6-[3].

В пирофосфатные электролиты вводят NH₄NO₃, который спо­собствует повышению допустимой катодной и анодной плотностей тока и улучшает качество осадков. Из пирофосфатных электроли­тов можно получать блестящие осадки.

В качестве блескообразую­щих добавок вводят Na₂SeO₃совместно с лимонной или триоксиглутаровой кислотой, 2-меркаптотиазол и другие вещества.

При повышенных плотностях тока может происходить пассива­ция анодов за счет образования на их поверхности труднораствори­мой оксидной или солевой пленки. Введение в электролит NH₄OH, Na₂HPO₄*12*Н₂O, NH₄NO₃, сегнетовой соли, лимонной кислоты и других добавок улучшает работу анодов и повышает допустимую анодную плотность тока [1].

Достоинства пирофосфорных электролитов перед кислыми заключается в высокой рассеивающей способности и возможности покрывать медь стальные детали.

Таблица 3 - Составы пирофосфатных электролитов меднения [1]

Компоненты электролита и режим работы	Номер электролита
СuSO4·5·H2O	60-90	70-90	70-90
K2P2O7	300-330	330-380	330-370
Сульфосалицилат натрия	25-30
Лимонная кислота		15-25
Na2SeO3		0,01-0,03	0,002	0,002
Триоксиглутаровая кислота
NH4OH				1-2
pH	8,2-8,9	8,3-8,7	8,3-8,5	7,8-8,5
t,oC	18-50	30-40	35-40	50-60
ik, A/дм2	0,5-2,0	0,8-3,0	0,8-3,5	0,8-1,7

Для изучения процесса меднения был выбран сульфатный электролит, так как он содержит наиболее доступные вещества, прост в приготовлении и обслуживании.

Электролит состоит из следующих компонентов:

СuSO₄·5·H₂O 200 г/л

H₂SO₄ 60 г/л