Разработка технологии электроосаждения блестящих оловянных покрытий из электролитов на основе серной и метилсульфоновой кислот

• Автор: Смирнов, Кирилл Николаевич
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 118 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Электролиты и добавки для осаждения

блестящих покрытий оловом

1.2. Свойства неионогенных поверхностноактивных веществ

1.3. Основные теоретические модели процесса

формирования блестящих электролитических покрытий

1.4. Химические свойства карбонильных соединений

и состав блескообразующих добавок

1.5. Электрохимические свойства карбонильных соединений

и их влияние на процесс электроосаждения олова и его сплавов
1.6. Особенности влияния блескообразующих композиций
на кинетику электроосаждения олова
1.7. Особенности влияния составов электролитов
на свойства покрытий оловом и его сплавами
1.8. Свойства и применение метилсульфоновой кислоты
1.9. Особенности анодных процессов при электроосаждении блестящих покрытий сплавами на основе олова
1 Функциональные добавки для кислых
электролитов оловянирования
1 Выводы из литературного обзора
2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Приготовление электролитов
2.2. Исследование процесса окисления ионов олова
2.3. Подготовка поверхности образцов
2.4. Поляризационные измерения на твердых электродах
2.5. Методика тестирования электролитов в угловой ячейке
2.6. Методика определения катодного выхода по току
2.7. Методика определения рассеивающей способности по металлу
2.8. Анализ электролитов
2.9. Методика испытания печатных плат на паяемость
2 Методика определения пористости покрытий
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Выбор составов электролитов оловянирования
3.2. Исследование процессов окисления и гидролиза солей олова
3.3. Выбор антиоксиданта
3.4. Разработка блескообразующей композиции
3.5. Изучение катодного процесса
3.6. Оптимизация составов электролитов и условий электролиза
3.7. Изучение анодного поведения олова
3.8. Выбор флокулянта для удаления метаоловянной кислоты
3.9. Отработка режимов корректировки электролитов
3 Определение пористости и испытания паяемости покрытий
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Важнейшим компонентом электролита для осаждения блестящих покрытий оловом является блескообразующая композиция. Обычно один и тот же блескообразователь эффективен как в сернокислых, так и в борфгористоводородных электролитах. Первые электролиты для осаждения зеркально-блестящих покрытий оловом в подавляющем большинстве требовали интенсивного механического перемешивания, работали в очень узком диапазоне катодных плотностей тока и не отличались большой химической и электрохимической стабильностью. Позднее для осаждения олова были предложены более стабильные электролиты, работающие при менее интенсивном перемешивании или вообще без перемешивания, где в качестве блескообразующей добавки использовались так называемые ДБФ-композиции (система "диспергатор-блескообразователь-формальдегид"). В качестве блескообразователя в этих системах применяли преимущественно продукты конденсации альдегидов, кетонов или аминов например ацетилацетон или бензилиденацетон [5,9, ]. Зарубежными исследователями для осаждения олова разработаны и получают все большее распространение эффективные электролиты на основе органических солей олова [, ]. ПАВ. Для сернокислых электролитов оловянирования предложены такие добавки, как, 2- г/л оксиэтилированного неионогенного ПАВ, 0,-5 г/л ненасыщенной гидрофильной полиэфирной смолы, 0. С и этоксилированного нонилфенола (1:1) в качестве смачивателя и 0,2-0,4 г/л спиртового раствора продуктов конденсации бензальдегида и ацетона [, ]. В кислые галогеносодержащие электролиты для расширения диапазона ^ в котором формируются блестящие осадки, предложено вводить 0,5-4 г/л м-аминоацетоанилида или м-нитроацетоанилида []. Перспективной для осаждения блестящих покрытий оловом считаются блескообразующие композиции из неионогенного ПАВ, формалина и продукта конденсации карбонильного соединения, например, добавки БОС-2 [], "АЛСОК" [], "МХТИ-М-4М[], "Станекс ЗНЗМ [] и другие. Эти блескообразующие добавки были разработаны на кафедре ТЭП Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева. Кроме этого, в отечественной промышленности используются такие добавки, как НА-С, НА-С [], "Н-3" [], Лимеда-Бп-2 []. Все вышеописанные электролиты имеют наряду с достоинствами определенные недостатки, сужающие область их применения. Так, электролиты, предложенные в работах [И, , ], содержат в составе блескообразующей композиции исключительно высокотоксичные и канцерогенные вещества: полиамины, 2,3-диметоксибензальдегид, 2,4-хлорбензальдегид, о-хлоранилин, дигидроксибензол, фенол. Кроме того, качество осадков и интервал допустимых катодных плотностей тока для электролитов [,] оставляют желать лучшего. Электролиты с добавкой Лимеда-8п-2 [] позволяют осаждать зеркально-блестящие покрытия, сама добавка представляет собой порошок, хорошо растворимый в электролите и обладающий большим сроком хранения, что является преимуществом в условиях производства. Однако такие электролиты обладают низкой химической и электрохимической стабильностью, низкой скоростью осаждения покрытий и узким интервалом допустимых катодных плотностей тока (2-4 А/дм2), требуют тщательной очистки от хлорид-ионов. Электролиты с блескообразующими добавками "Алсок" и "МХТИ-М-4" обладают высокой стабильностью, высокой рассеивающей способностью и широким интервалом допустимых плотностей тока, Однако в их состав входят токсичные и экологически жесткие аминоспирты, кротоновый альдегид и чрезвычайно токсичный формальдегид. Кроме того эти добавки содержат высокотоксичные ароматические соединения. Анализ приведенной литературы показывает спектр применяемых блескообразующих композиций для электроосаждения покрытий оловом (и сплавами на основе олова) из кислых электролитов чрезвычайно широк, но практически всегда в их состав входят поверхностно-активные вещества (преимущественно неионогенные), обладающие свойствами эмульгаторов и ингибирующие катодный процесс, а также водонерастворимое вещество (или смесь веществ) в качестве основного блескообразователя. В связи с этим интересными для рассмотрения становятся свойства неионогенных поверхностно-активных веществ (НПАВ).