close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY10424

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.04.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 25D 3/56
ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ
ПОКРЫТИЙ НИКЕЛЬ-БОР (ВАРИАНТЫ)
(21) Номер заявки: a 20060874
(22) 2006.09.01
(71) Заявитель: Учреждение Белорусского
государственного университета "Научно-исследовательский институт
физико-химических проблем" (BY)
(72) Авторы: Цыбульская Людмила Сергеевна; Гаевская Татьяна Васильевна; Бекиш Юлия Николаевна (BY)
BY 10424 C1 2008.04.30
BY (11) 10424
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Учреждение Белорусского государственного университета "Научно-исследовательский институт физико-химических проблем" (BY)
(56) BY 30 C1, 1994.
RU 2124072 C1, 1998.
US 5336567 A, 1994.
US 4440609, 1984.
SU 527488, 1976.
RU 2113554 C1, 1998.
RU 2080422 C1, 1997.
SU 346394, 1972.
(57)
1. Электролит для получения функциональных покрытий никель-бор, содержащий никель сернокислый семиводный, никель хлористый шестиводный, борную кислоту, натрий
сернокислый десятиводный, сахарин, борсодержащее соединение и воду, отличающийся
тем, что в качестве борсодержащего соединения содержит морфолин-боран при следующем соотношении компонентов, г/л:
никель сернокислый семиводный
180-240
никель хлористый шестиводный
20-40
борная кислота
25-35
натрий сернокислый десятиводный
50-100
сахарин
0,5-2,0
морфолин-боран
0,1-0,5
вода
остальное.
2. Электролит для получения функциональных покрытий никель-бор, содержащий никель сульфаминовокислый четырехводный, никель хлористый шестиводный, борную кислоту, натрий лаурилсульфат, борсодержащее соединение и воду, отличающийся тем,
что в качестве борсодержащего соединения содержит морфолин-боран и дополнительно
содержит сахарин при следующем соотношении компонентов, г/л:
никель сульфаминовокислый четырехводный 300-400
никель хлористый шестиводный
10-20
борная кислота
25-35
натрий лаурилсульфат
0,05-0,10
морфолин-боран
0,1-0,5
сахарин
0,5-2,0
вода
остальное.
BY 10424 C1 2008.04.30
Изобретение относится к гальванотехнике, в частности к электрохимическому осаждению никелевых покрытий, легированных бором, и может быть использовано в качестве
защитного, функционального покрытия в радиотехнике и электротехнике, микроэлектронике, точном электронном машиностроении, приборостроении и др.
Известен электролит для получения покрытий никель-бор, содержащий никель сернокислый семиводный 160-300 г/л, никель хлористый шестиводный 25-50 г/л, борную кислоту 25-50 г/л, натрий сернокислый десятиводный - 50-100 г/л, 1,4-бутиндиол 0,05-0,25 г/л,
сахарин 0,5-2,0 г/л, 6-метилурацил - 0,0004-0,002 г/л, декагидроборат натрия 0,05-2,0 г/л и
вода остальное [1]. Он обеспечивает получение покрытий никель-бор с достаточно низким
переходным (контактным) сопротивлением (R = 4-9 мОм), однако после многократных
сочленений-расчленений контактов R возрастает до 12-16 мОм и приводит к ухудшению
их работоспособности. Кроме того, по этому покрытию не обеспечивается достаточно качественная пайка навесных элементов при использовании низкотемпературного припоя
ПОС-61 и неактивного спирто-канифольного флюса. Более того, борсодержащее соединение декагидроборат натрия снято с промышленного выпуска с 2003 г., что не позволяет
использовать данный раствор в производстве различных деталей радиотехники, микроэлектроники, точного электронного машиностроения и приборостроения.
Известен электролит, содержащий никель сульфаминовокислый четырехводный 300500 г/л, никель хлористый шестиводный - 13-25 г/л, борную кислоту - 25-40 г/л, лаурилсульфат натрия - 0,01-0,05 г/л, декагидроборат натрия - 0,02-0,1 г/л и вода остальное [2].
Он обеспечивает получение покрытий с комплексом полезных для практики параметров.
Покрытия блестящие, мелкокристаллические, со сглаженным рельефом поверхности, пластичные, с малыми внутренними напряжениями. Характеризуются высокой микротвердостью и коррозионной стойкостью, хорошей свариваемостью и паяемостью. Основными
недостатками данного раствора является то, что получаемое покрытие характеризуется
недостаточно низким переходным сопротивлением. Оно выше серебряного и золотого покрытия практически в 2 раза, более того оно повышается до 15-20 мОм в процессе эксплуатации изделий радиотехники и микроэлектроники. Свежеосажденные покрытия
хорошо паяются при использовании низкотемпературного припоя ПОС-61 и неактивного
спирто-канифольного флюса. В процессе хранения активность покрытия к пайке ухудшается из-за образования оксидных пленок никеля на его поверхности.
Задача заявляемого изобретения - разработка электролита, обеспечивающего получение защитных, функциональных покрытий никель-бор с низким переходным сопротивлением 2,5-4,5 мОм (на уровне золотого и серебряного покрытия), которое увеличивается до
4,5-6,5 мОм в результате проведения 1000 сочленений-расчлений изделий электротехники,
хорошей паяемостью и свариваемостью ультразвуком, высокой коррозионной стойкостью.
Поставленная задача достигается тем, что электролит по первому варианту, содержащий никель сернокислый семиводный, никель хлористый шестиводный, борную кислоту,
натрий сернокислый десятиводный, сахарин, борсодержащее соединение и воду, в качестве борсодержащего соединения содержит морфолин-боран при следующем соотношении
компонентов, г/л:
никель сернокислый семиводный
180-240
никель хлористый шестиводный
20-40
борная кислота
25-35
натрий сернокислый десятиводный
50-100
морфолин-боран
0,1-0,5
сахарин
0,5-2,0
вода
остальное.
Согласно второму варианту изобретения электролит, содержащий никель сульфаминовокислый четырехводный, никель хлористый шестиводный, борную кислоту, натрий
лаурилсульфат, борсодержащее соединение и воду, в качестве борсодержащего соединения содержит морфолин-боран и дополнительно содержит сахарин при следующем соотношении компонентов, г/л:
2
BY 10424 C1 2008.04.30
никель сульфаминовокислый
четырехводный
300-400
никель хлористый шестиводный
10-20
борная кислота
25-35
натрий лаурилсульфат
0,05-0,1
сахарин
0,5-2,0
морфолин-боран
0,1-0,5
вода
остальное.
Из предлагаемых электролитов можно получать плотные, беспористые, мелкокристаллические покрытия с содержанием бора от 0,8 до 1,8 мас. %.
Включение бора в кристаллическую решетку никеля при формировании покрытия из
электролитов указанных составов приводит к получению такой морфологии поверхности,
которая обеспечивает наиболее хорошее растекание припоя по поверхности покрытия,
обеспечивая тем самым качественную и надежную пайку навесных элементов к покрытию
при использовании низкотемпературного припоя ПОС-61 и неактивного спирто-канифольного флюса. Использование морфолин-борана в качестве поставщика бора в покрытие в указанных составах растворов обеспечивает ему низкое переходное сопротивление 2,5-4,5 мОм, которое в процессе эксплуатации изделий электротехники возрастает до
4,5-6,5 мОм. Получаемые покрытия никель-бор характеризуются высокой коррозионной
стойкостью и соответствуют требованиям раздела Y ГОСТ 9.308-85 "Ускоренные коррозионные испытания". Покрытия хорошо свариваются ультразвуком с алюминиевым проводником, при этом усилие отрыва проволоки от покрытия достигает 13,8-18,2 г.
Пример конкретного выполнения.
Предлагаемые электролиты готовят следующим образом. Расчетное количество солей
никеля и натрия растворяют в горячей (50-60 °С) дистиллированной воде и фильтруют в
емкость для приготовления раствора. Навеску борной кислоты и сахарина по отдельности
растворяют в кипящей дистиллированной воде и добавляют в емкость с солями никеля и
натрия. В последнюю очередь вводят в полученный раствор лаурил-сульфат натрия и
морфолин-боран в виде водного 5 % раствора. Если pH > 5,0 электролит корректируют
5 % раствором серной кислоты (по первому варианту) или сульфаминовой кислоты (по
второму варианту), если pH < 3-5 % раствором гидроксида натрия (по первому варианту)
или основного карбоната никеля (по второму варианту).
Пределы концентраций солей никеля и борной кислоты, а также их соотношение позволяют уменьшить концентрационные ограничения, повысить рассеивающую способность электролита и предельно допустимые токи, изменять скорость осаждения от 0,1 до
1,0 мкм/мин, вести процесс при pH 3,0-5,0 в достаточно широком интервале плотностей
тока - 0,5-5,0 А/дм2.
Предлагаемый в качестве поставщика бора морфолин-боран выпускается промышленностью (ТУ 2439-001-10645057-99), обеспечивает получение покрытий никель-бор с содержанием бора в сплаве 0,8-1,8 мас. %, способствует измельчению структуры в 2-3 раза,
выравниванию микропрофиля осадков в 1,5-2 раза по сравнению с никелевыми покрытиями. Пределы концентрации морфолин-борана обусловлены получением пластичного
покрытия (верхняя граница) с комплексом необходимых физико-механических свойств:
низким переходным сопротивлением, хорошей паяемостью и свариваемостью ультразвуком, высокой коррозионной стойкостью (нижняя граница).
Осаждение покрытий никель-бор осуществляют на медь и ее сплавы (латунь, бериллиевая бронза), при температуре 20-50 °С, катодной плотности тока 0,5-5,0 А/дм2 в течение 10-50 минут в зависимости от плотности тока и требуемой толщины покрытия, с
использованием никелевых анодов марки НП или НПА. Предварительная подготовка поверхности меди и ее сплавов включает обезжиривание химическое или электрохимическое, травление и декапирование с промежуточными операциями промывки в проточной и
дистиллированной воде.
3
BY 10424 C1 2008.04.30
Данные по составам электролитов, условиям электролиза для известных и предлагаемых нами растворов, по свойствам получаемых покрытий никель-бор показаны в табл. 1
по первому варианту и в табл. 2 по второму варианту.
Скорость осаждения оценивали гравиметрическим методом по ГОСТ 9.302-88. Паяемость определяли по отношению площади растекания нормированной дозы припоя ПОС61 по покрытию никель-бор и медному покрытию при использовании неактивного спирто-канифольного флюса. Способность покрытия к ультразвуковой сварке, проведенной на
автоматической установке ЭМ-4020Б, оценивали по усилию отрыва приваренной алюминиевой проволоки марки АК 09ПТ диаметром 35 мкм к поверхности покрытия никельбор. Переходное (контактное) электрическое сопротивление определяли по ГОСТ 9.30288, приложение 9. Измерение проводили при силе тока 50 мА, нагрузке 50 г. Коррозионную стойкость оценивали по ГОСТ 9.308-85, раздел 5, выдерживая покрытие в камере тепла и влаги в течение 10 суток при относительной влажности 95 ± 3 % и температуре
40 ± 1 °С. Содержание бора в покрытии определяли методом потенциометрического титрования, после растворения точно взвешенной навески покрытия в 50 % растворе серной
кислоты с добавлением 1-2 капель азотной кислоты.
Как следует из приведенных примеров и данных таблиц 1 и 2, техническое решение по
изобретению обеспечивает получение покрытий никель-бор (рабочая толщина ~ 6 мкм), с
низким переходным (контактным) сопротивлением (на уровне золотого и серебряного покрытий), которое остается стабильным в процессе хранения изделий и незначительно возрастает при их эксплуатации (до 4,5-6,5 мОм после 1000 сочленений-расчленений),
высокой коррозионной стойкостью, хорошей паяемостью и свариваемостью ультразвуком, что позволяет их применять в радиоэлектронной промышленности, электротехнике,
приборостроении, точном электронном машиностроении.
Таблица 1
Компоненты раствора, г/л,
режим осаждения
Никель сернокислый семиводный
Никель хлористый шестиводный
Борная кислота
Натрий сернокислый десятиводный
1,4-бутиндиол
6-метилурацил
Сахарин
Декагидроборат натрия
Морфолин-боран
pH
Температура, °С
Катодная плотность тока, А/дм2
Скорость осаждения мкм/час
Содержание бора, мас. %
Переходное сопротивление, мОм
Переходное сопротивление после 1000
сочленений-расчленений, мОм
Паяемость (коэффициент растекания
припоя ПОС-61, от. ед.)
Свариваемость (усилие отрыва приваренных алюминиевых выводов, г)
Коррозионная стойкость
Раствор
Предлагаемый
180
220
20
30
25
30
50
75
0,5
1,0
0,1
0,2
3,0
4,0
20
25
0,5
1,5
10
18
0,8
1,2
2,5
3,3
240
40
35
100
2,0
0,5
5,0
30
2,0
24
1,8
4,0
12,0
4,5
5,0
6,0
1,2
1,1
1,2
1,2
16
Без измен.
14,0
Известный
200
30
30
75
0,1
0,0008
1,0
0,2-1,0
4,4
45
3,5
22
1,5
5,0
4
16,2
18,2
Без изменения
BY 10424 C1 2008.04.30
Таблица 2
Компоненты раствора, г/л, режим осаждения
Никель сульфаминовокислый четырехводный
Никель хлористый шестиводный
Борная кислота
Натрий лаурилсульфат
Сахарин
Декагидроборат натрия
Морфолин-боран
pH
Температура, °С
Катодная плотность тока, А/дм2
Скорость осаждения мкм/мин
Содержание бора, мас. %
Переходное сопротивление, мОм
Переходное сопротивление после 1000 сочленений-расчленений, мОм
Паяемость (коэффициент растекания припоя
ПОС-61,от. ед.)
Свариваемость (усилие отрыва приваренных
алюминиевых выводов, г)
Коррозионная стойкость
Известный
400
20
30
0,05
0,02-0,1
4,0
40
2,0
0,4
0,2-1,0
5,2-5,6
16,0
4,5
5,4
6,5
1,0-1,16
1,1
1,2
1,2
11,6-14,4
Без измен.
Источники информации:
1. Патент РБ 30, МПК С 25D 3/56, 1994.
2. Патент РФ 2124072, МПК С 25D 3/56, 1998.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Раствор
Предлагаемый
300
350
400
10
13
20
25
30
35
0,05
0,08
0,1
0,5
1,0
2,0
0,1
0,2
0,5
3,0
4,0
5,0
40
45
50
2,0
4,0
5,0
0,4
0,8
1,0
0,8
1,3
1,8
3,0
4,2
4,5
13,8
15,6
17,8
Без изменения
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
99 Кб
Теги
патент, by10424
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа