РАСТВОР ДЛЯ КОНТАКТНОГО МЕДНЕНИЯ
SOLUTION FOR CONTACT COPPER COATING

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для получения медных покрытий из растворов, например для металлизации стальной проволоки.
Известен кислый раствор для контактного меднения проволоки, содержащий сульфат меди, предназначенный для контактного меднения стальной проволоки [Белалов Х.Н, Клековкина Н.А, Клековкин А.А и др. Производство стальной проволоки. - Магнитогорск: МГТУ, 2005. С.344-348]. Недостатком данного раствора при контактном меднении является его относительно короткий срок службы, пористость медного покрытия и плохое сцепление со сталью.
Известен раствор для контактного меднения изделий из стали, содержащий (% по массе):
Сульфат меди
1,5-2,5
Серная кислота
2,0-4,0
Продукт конденсации уротропина с
анилином в присутствии
меламина и хлористого бензила
0,05-0,15
Вода
Остальное
Недостатком данного раствора при контактном меднении является его относительно короткий срок службы, пористость медного покрытия и плохое сцепление со сталью. [А.С. №595423].
Наиболее близким по технической сущности и выбранным за прототип является раствор для контактного меднения стальной поверхности, содержащий, г/л:
Сульфат меди
44-55
Серная кислота
50-70
2,4-ди (ниридиний-N-метил)
метиленсалигениндихлорид
0,01-1,0
Недостатком данного раствора при контактном меднении является низкое качество медного покрытия: пористость покрытия и плохое сцепление со сталью, что приводит к низкому качеству сварного шва, а также относительно короткий срок службы раствора меднения (40-45 дней), что снижает производительность процесса меднения. [А.С. №475421].
Задачей изобретения является улучшение качества медного покрытия и увеличение срока службы раствора меднения.
Предложен раствор для контактного меднения проволоки, включающий сульфат меди, серную кислоту, органическую добавку - комплексон и воду, при следующем соотношении компонентов (% по массе):
сульфат меди
5-10
серная кислота
8-10
комплексон
0,01-6
вода
остальное
В качестве комплексона используют этилендиаминтетрауксусную кислоту и (или) ее натриевые соли.
Комплексон в растворе уменьшает активность ионов железа и меди за счет образования соответствующих комплексов. Тем самым уменьшается вероятность образования гидроксидов железа и меди и последующее их выпадение в осадок, что повышает срок эксплуатации ванны. Снижение активности ионов меди за счет комплексообразования способствует более плотному и равномерному осаждению меди на поверхность проволоки, что приводит к исключению пористости медного покрытия и исключению плохого сцепления покрытия со сталью.
Кроме того, образование комплексов и высокая концентрация сульфата меди и серной кислоты дополнительно способствует увеличению срока службы раствора меднения и, соответственно, за счет уменьшения времени простоя ванны увеличивает производительность процесса меднения.
Совокупность отличительных признаков позволяет получить высокое качество омедненной проволоки, увеличить срок службы раствора меднения и тем самым повысить производительность процесса производства.
При концентрации (% по массе) сульфата меди меньше 5, серной кислоты меньше 8 и комплексона меньше 0,01 раствор меднения не будет обеспечивать требуемое качество медного покрытия из-за низкой активности ионов меди и серной кислоты, а также неэффективности комплексона. Концентрация сульфата меди и серной кислоты (% по массе) выше 10 нецелесообразна, т.к. высокая активность ионов меди и водорода приводит к интенсивному взаимодействию указанных катионов с материалом проволоки и образованию некачественного (пористое, неравномерное медное покрытие с плохим сцеплением со сталью) медного покрытия. При концентрации комплексона выше 6% по массе происходит образование осадка комплексона.
Пример 1. Готовили раствор, содержащий (% по массе):
сульфат меди
10
серная кислота
10
двунатриевую соль
этилендиаминтетрауксусной кислоты
1
вода
остальное
Для меднения использовали проволоку ⌀1,22 мм из стали марки св. 08Г2С. После промывки проволоки и последующей химической активации в 15% серной кислоте осуществляли ее контактное меднение в растворе. Скорость осаждения меди 0,047-0,063 мкм/с, срок службы раствора составил 60-70 дней согласно проведенным испытаниям.
Последующие примеры выполняли аналогично примеру 1, изменяя количество сульфата меди, серной кислоты, а также количество и тип комплексона. Результаты испытаний приведены в таблице.
Таблица
№ опыта
Состав раствора меднения, % по массе
Пористость покрытия
Сцепление со сталью
Срок службы, дней
1
Сульфат меди - 10; серная кислота - 10; двунатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты - 1; вода - остальное
Минимальная
Хорошее
60-70
2
Сульфат меди - 5; серная кислота - 8; этилендиаминтетрауксусная кислота - 0,01; вода - остальное
Минимальная
Хорошее
60-70
3
Сульфат меди - 6; серная кислота - 9; натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты - 0,14; вода - остальное
Минимальная
Хорошее
60-70
4
Сульфат меди - 8; серная кислота - 10; тринатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты - 4,65; вода - остальное
Минимальная
Хорошее
60-70
5
Сульфат меди - 10; серная кислота - 9; тетранатриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты - 6; вода - остальное
Минимальная
Хорошее
60-70
Контроль прочности сцепления покрытия проводили методом изгиба. При проведении контроля проволоку с покрытием изгибали вручную под углом 90 градусов в одну сторону, затем в другую до излома. В месте излома не было отслаивания покрытия. Растрескивание покрытия не учитывалось. Контроль пористости покрытия проводили металлографическим методом. Таким образом, способ позволяет получить прочное сцепление покрытия с проволокой, сделать покрытие плотным и равномерным, тем самым улучшить качество медного покрытия. При проведении испытаний срок службы раствора составил 60-70 дней, что говорит об увеличении срока службы раствора меднения по сравнению с прототипом.