СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ СПЛАВОМ ОЛОВО-ЦИНК
METHOD OF PLATING GALVANIC COATINGS BY TIN-ZINC ALLOYS

Изобретение относится к области гальваностегии. Гальванические покрытия сплавом олово-цинк с содержанием цинка в сплаве 20…80% могут быть использованы в качестве защитных покрытий, в том числе как альтернатива кадмиевым покрытиям. Высокая коррозионная стойкость покрытий данным сплавом в растворах, моделирующих морскую среду наблюдается при содержании цинка в сплаве 15…50% [1-3]. Учитывая хорошую паяемость, низкие значения переходного электросопротивления, а также незначительное изменение данных свойств при проведении ускоренных климатических испытаний, покрытия сплавом олово-цинк можно рассматривать как альтернативу финишного покрытия печатных плат сплавом ПОС (бессвинцовая технология) [4].
2
Известен [1] способ нанесения гальванических покрытий сплавом олово-цинк из электролита следующего состава (г/л): хлорид олова (II) - 30…35, хлорид аммония - 50…100, сульфат цинка - 7…8, триполифосфат натрия - 220…230, желатин - 1…2. Электроосаждение проводят при температуре 20…30°С и катодной плотности тока 6,5 А/дм. При указанном режиме электролиза из данного электролита формируются покрытия сплавом олово-цинк с содержанием цинка 20%.
Приведенный электролит имеет ряд недостатков, среди которых можно выделить низкую рассеивающую способность, а также высокую экологическую опасность раствора, обусловленную наличием токсичных добавок.
2
Из применяемых в настоящее время электролитов наиболее близким по составу и технологическим характеристикам является электролит [1]: хлорид олова (II) - 30…36, оксид цинка - 4…6, хлорид аммония - 100…125, пирофосфат калия - 140…160, желатин - 0,4…0,5. Электроосаждение рекомендуется проводить при температуре 18…25°С и катодной плотности тока 0,5…6,0 А/дм.
Наличие в электролите пирофосфат ионов, а также ионов аммония делает данный электролит экологически опасным и создает трудности при утилизации промывных вод и концентрированных растворов.
Техническим результатом предлагаемого способа является получение равномерных, полублестящих, хорошо сцепленных с основой покрытий с высоким выходом по току. Электролит должен быть простым в приготовлении и корректировке, а также не содержать токсичных добавок. Рабочая температура электролита не должна быть выше 25…30°С.
2
Это достигается тем, что в способе нанесения гальванических покрытий сплавом олово-цинк из электролита, содержащего ионы цинка, олова и воду при катодной плотности тока 0,5…1,5 А/дм, согласно предлагаемому изобретению, в состав электролита входит хлорид олова (IV) - 30 г/л (в пересчете на металл), оксид цинка - 2,5 г/л (в пересчете на металл), молочная кислота (80% раствор) - 50 мл/л. Процесс электроосаждения проводят при рН 2,5 и температуре 20…25°С. Аноды инертные.
В качестве добавки в электролит выбрана молочная кислота, применяющаяся в пищевой промышленности [5]. Она широко распространена в природе, является интермедиатом процессов обмена в биологических тканях, легко биоразлагаема и, следовательно, экологически малоопасна.
Не выявлены решения, имеющие признаки заявляемого способа.
Способ нанесения гальванических покрытий сплавом олово-цинк осуществляется следующим образом: расчетное количество тетрахлорида олова растворяют в молочной кислоте, затем добавляют дистиллированную воду и вводят оксид цинка. Полученный раствор тщательно перемешивают, при необходимости корректируют значение рН (до 2,5) растворами соляной кислоты или гидроксида натрия, после чего доводят объем раствора до необходимого уровня дистиллированной водой.
2
На основании выполненных исследований для осаждения полублестящих покрытий сплавом олово-цинк можно рекомендовать электролит следующего состава: тетрахлорид олова - 30 г/л (в пересчете на олово), оксид цинка - 2,5 г/л (в пересчете на цинк), молочная кислота (80% раствор) - 50 мл/л. Электроосаждение проводят при температуре 20…25°С и катодной плотности тока 0,5…1,5 А/дм. При указанном режиме формируются равномерные, мелкокристаллические полублестящие покрытия без дополнительного введения блескообразующих добавок.
Преимущества промышленного использования заявленного способа:
1. Комплексы олова и цинка с молочной кислотой могут быть легко разрушены на стадии очистки сточных вод путем смещения значения рН выше 5,0.
2. Электролит сравнительно прост по составу, не содержит токсичных органических добавок, ионов аммония и пирофосфат ионов, позволяет получать покрытия хорошего качества с высокими значениями выхода по току.
3. Молочная кислота, в отличие от других, применяемых в электролитах для осаждения сплава олово цинк, добавок, легко окисляется и не создает дополнительных трудностей при утилизации сточных вод и отработанного электролита.
ЛИТЕРАТУРА
1. Беленький М.А. и др. Электроосаждение металлических покрытий. Справочник. М., Металлургия, 1985, с. 170.
2. Федотьев Н.П., Бибиков Н.Н., Вячеславов П.М., Грихилес С.Я. Электролитические сплавы // М.: - Л.: Машгиз, 1962, 198 с.
3. Шохмайер С, Холмстед Т., Бауэр Р., Ньютэн Д. Поиск альтернативных процессов процессу электролитического кадмирования// Гальванотехника и обработка поверхности. -1993. Т.2. №3. - с. 14-18.
4. Киреев, С.Ю. Формирование и исследование свойств финишных покрытий печатных плат сплавом олово-цинк взамен покрытий сплавом олово-свинец /С.Ю. Киреев// Коррозия: материалы, защита. 2015, №8, с.7-12.
5. ГОСТ 490-2006. Кислота молочная. Технические условия. М.: Госстандарт, 2007. 28 с.