Начиная с 1841 г. — начала разработки электролитического палладирования — появились различные варианты этого процесса, которые, однако, не имели спроса вплоть до второй мировой войны, когда палладиевые покрытия в ряде случаев заменяли родиевые как для декоративных, так и защитных целей, поскольку ресурсы родия были ограничены. В послевоенные годы палладирование применялось и применяется в настоящее время в электронной промышленности для покрытия поверхности контактов и печатных схем, особенно в Европе, в то время как США отдают в этих случаях предпочтение родию и золоту.
Из электролитов, предложенных для палладирования, заслуживает внимания тетрааминнитритный, являющийся аналогом платинового электролита Pd(NH3)4·(NO2)2. Имеется также тетрааминнитратный электролит Pd(NH3)4·(NO3)2, работающий при температуре 60—80° С с высоким выходом по току без накапливания вредных примесей.
При использовании тетрааминпалладийхлористого электролита Pd(NH3)4Cl2 предусматривается отделение анолита от католита при помощи пористой диафрагмы. Ниже приводится состав католита и анолита, г/л:
Делаю электролит палладирования! Нанесение палладия гальваническим методом!
Католит готовят растворением Pd(NH3)2Cl2 в аммиаке и вводят в ванну как для ее приготовления, так и для корректирования после фильтрования. Пористую диафрагму устанавливают в середине стеклянной ванны, а по обе стороны ее завешивают свинцовые или угольные аноды; при больших размерах ванны, состоящей из трех отделений, ее изготовляют из дерева, футерованного резиной. При катодной плотности тока 0,5—1 А/дм 2 выход по току достигает 95%. Покрытия получаются блестящими вплоть до 0,5 мкм; более толстые покрытия приобретают молочный оттенок, но сохраняются гладкими и пластичными до толщины 25 мкм.
Ниже приведен состав (г/л) кислого электролита, позволяющего получать пластичные покрытия:
Палладиехлористоводородная кислота . 50
Хлористый аммоний. 20—50
Хлористоводородная кислота
(1,18), мл/л. 50
Но сцепление обеспечивается только с благородными металлами при следующем режиме:
Температура, °С. 50
Плотность тока, А/дм 2 . 1
Аноды. Чистые пластины из палладия
Кислый палладиевый электролит может быть и другого состава, моль/л:
(NH4)2PdCl4 . . 0,2—0,5
NH4Cl. 0,4-1,0
рН. 1,5
Температура комнатная или несколько повышенная, плотность тока при интенсивном перемешивании можно допускать до 1000 А/дм 2 (при толщине покрытия 0,1—2,0 мкм блестящее или полублестящее). Аноды палладиевые, выход по току на аноде и катоде около 100%. Электролит устойчив и не требуется его корректировать.
Химическое палладирование осуществляется восстановлением гидразином аммиачных комплексов на катализирующей этот процесс поверхности. Процесс протекает по уравнению
Катализаторами процесса восстановления палладия гидразином служат не только металлы и сплавы, легко подвергающиеся электролитическому покрытию, но и такие, для которых требуется сложная подготовка поверхности. Так, катализаторами для химического палладирования могут служить такие металлы и сплавы на их основе, как алюминий, вольфрам, железо b сталь, золото, кобальт, молибден, никель, олово, палладий, платина, родий, рутений, серебро, хром, а также германий, кремний и другие полупроводниковые материалы.
Как отличить палладий от серебра простым способом
Поскольку палладий входит в группу катализаторов, то процесс химического палладирования можно назвать автокаталитическим и принципиально при отсутствии каких-либо помех можно наращивать покрытия неограниченной толщины. В действительности, на пути наращивания толстых слоев палладия имеются серьезные помехи, которые будут разобраны ниже.
Важнейшим фактором, влияющим на скорость процесса, является температура. При температуре раствора выше 40° С наблюдается линейный рост скорости образования покрытия. Однако при повышенной температуре (выше 70° С) и продолжительности процесса, превышающей 10—15 мин, наблюдается тенденция к разложению электролита, т. е. палладий восстанавливается не на каталитической поверхности в виде плотного слоя, а выпадает в объеме электролита в виде порошка.
С увеличением концентрации палладия в электролите до 4,3 г/л скорость восстановления заметно повышается; дальнейшее повышение концентрации палладия действует аналогично повышению температуры — наблюдается тенденция к выпадению порошкообразного палладия.
Необходимо поддерживать определенное молярное отношение между концентрацией гидразина и палладия; оптимальное отношение равно 0,5. В процессе эксплуатации электролита концентрация гидразина убывает вследствие его разложения.
Разложение раствора в результате выпадения палладиевого порошка может быть предупреждено охлаждением его каждые 10—15 мин до 30—40° С с последующим нагревом до 70° С.
Для химического палладирования никелевых (никелированных) изделий рекомендуется следующий состав электролита, г/л:
Палладий (в виде аммиачного комплекса). 5,4
Гидроокись аммония . . . . . 350
Трилон Б. 33,6
Гидразин. 0,3
В 1 л электролита погружают изделия площадью 100 см 2 .
Химическое палладирование мелких изделий насыпью рекомендуется осуществлять в наклонных неперфорированных колоколах, в которых температура регулируется при помощи водяной рубашки и нагревателя из некаталитического материала. Рекомендуется следующий состав электролита (г/л) и режим:
Палладий (в виде аммиачного комплекса) . 7,5
Гидроокись аммония. 280
Трилон Б. 8
Гидразин в виде молярного раствора, мл/(л ч) . . 8
Температура, °С. 35—5
Защитные покрытия металлов
- Подготовка поверхности
- Электролитическое и химическое полирование металлов
- Электрохимическое выделение и растворение металлов и сплавов
- Макро- и микрорассеивающая способность электролитов. Выравнивание поверхности
- Цинкование
- Кадмирование
- Лужение
- Свинцевание горячее и электролитическое
- Алюминирование
- Меднение
- Никелирование
- Хромирование
- Гальванические покрытия драгоценными металлами
- Гальваническое покрытие легких металлов и сплавов
- Химическое оксидирование металлов и сплавов
- Фосфатирование
- Обезвреживание сточных вод
- Металлургия
Источник: www.stroitelstvo-new.ru
Химическое палладирование и платинирование
Палладиевое покрытие применяется для придания изделиям высокой коррозионной стойкости, электропроводности, термостойкости, износостойкости, а также в качестве замены золотых покрытий в радиоэлектронике и других отраслях промышленности. Так как электролитический способ палладирования не обеспечивает получения равномерных покрытий для изделий сложного профиля, в таких случаях используется химическое палладирование [1, 16, 36-39, 47-49].
Осаждение палладия химическим способом возможно на железе, никеле, алюминии. Процесс имеет автокаталитический характер. Первые же порции палладия, осевшие на поверхности указанных металлов, действуют как катализаторы, и процесс в дальнейшем развивается без осложнений. Для палладирования таких некаталитических металлов, как медь и ее сплавы, на поверхности изделий осаждают слой серебра или никеля (химическим или электрохимическим способом). Перед нанесением покрытия поверхность деталей должна быть подготовлена обычными способами.
При химическом палладировании в качестве восстановителя применяют гидразингидрат. Процесс основан на следующей реакции:
Растворы для химического палладирования содержат растворимую соль палладия (обычно хлористый палладий) комплексообразователь — аммиак, восстановитель — гидразингидрат. Состав раствора для химического палладирования следующий (г/л): палладий хлористый 4, аммиак (25 %-ный) 300—350 мл/л; трилон Б2, гидразингидрат 2, температура 50—55 °С, скорость покрытия 2—3 мкм/ч; отношение площади покрываемой поверхности к объему рабочего раствора 1:3.
Для приготовления раствора хлористый палладий растворяют при нагревании в 25 %-ном растворе аммиака, затем добавляют трилон Б, после чего раствор фильтруется. Гидразингидрат в виде 5 %-ного раствора добавляют непосредственно перед началом процесса. Через каждые 30 мин добавляют половину первоначального количества гидразингидрата. Для ускорения процесса палладирования применяется встряхивание покрываемых изделий или покрытие в барабанах.
Предложен следующий раствор химического палладирования, обладающий устойчивостью и обеспечивающий получение высококачественных осадков металла. Он состоит из хлористого палладия, аммиака, пирофосфата и гипофосфита натрия Восстановитель — гипофосфит натрия — вводится в предложенный раствор перед началом работы. Было установлено, что скорость химического палладирования возрастает с увеличением температуры, а стабильность уменьшается Оптимальная температура, при которой раствор достаточно устойчив а скорость процесса технологически приемлема, является 40—45 °С.
С увеличением концентрации ионов палладия и гипофосфита стабильность раствора уменьшается, а с увеличением рН среды несколько увеличивается. Увеличение концентрации пирофосфата натрия приводит к уменьшению скорости палладирования, но увеличивает стабильность раствора. Для ускорения процесса химического палладирования рекомендуется вводить в раствор фторид аммония.
Раствор химического палладирования очень чувствителен к различным примесям, содержащимся в растворе. Ионы цинка меди, железа, никеля вызывают восстановление палладия во всем объеме раствора Уже при концентрации ионов цинка 0,0004г·ион/л стабильность раствора уменьшалась в семь раз, а в присутствии ионов железа в такой же концентрации стабильность снижалась почти в три раза.
Аналогичное влияние оказывает присутствие в растворе некоторых веществ органического происхождения. Одновременно с ухудшением стабильности раствора ухудшалось и качество получаемых осадков. При восстановлении палладия параллельно протекает реакция восстановления фосфора, в результате чего последний включается в осадок палладия. Установлено, что количество фосфора в палладиевом покрытии может колебаться в пределах от 1 до 2,5 (массовые доли, %) в зависимости от условий и режима осаждения. Анализ показал также, что в процессе химического палладирования водород практически не включается в осадок палладия.
Предлагается следующий состав химического палладирования: (моль/л): палладий хлористый 0,05; пирофосфат натрия 0,11; фторид аммония 0,3; аммиак 8, гипофосфит натрия 0,05; рН 10; температура 45—55 °С; скорость осаждения 3—4 мкм/ч. Из указанного раствора были получены светлые, гладкие палладиевые покрытия толщиной до 10 мкм на меди и медных сплавах, на никеле, кобальте и их сплавах, серебре и платине.
Предложен [8] оптимальный состав раствора для химического палладирования (г/л): палладий хлористый 2; гипофосфит натрия 10; хлористый аммоний 27; аммиак (25 %-ный) 160 мл/л, соляная кислота (плотность 1,19) 4 мл/л; рН 9,8. Скорость осаждения покрытия при 30 °С равна примерно 1,0 мкм/ч, а скорость при 80 °С ~10 мкм/ч.
Платиновые покрытия обычно наносят методом погружения изделий в ванну. Возможно нанесение платины на такие непроводящие материалы, как керамика, фарфор, кварц, стекло, пластмасса.
Для приготовления рабочего раствора необходимо 2 г платины растворить в смеси концентрированных кислот соляной и азотной (соответственно 35 и 5 мл) при нагревании. Раствор упаривается до 20 мл. Для нанесения платины к 5 мл раствора прибавляется 0,5 г гидроксиламингидрохлорида. Вместо последнего можно применять гидроксиламинсульфат или формалин.
После нанесения платины поверхность изделия сушат и обжигают. Толстые покрытия получают многократным повторением процесса.
Источник: studbooks.net
ЭлХимМет
МЫ РАБОТАЕМ С 10-00 ДО 17-00 В РАБОЧИЕ ДНИ!
PreviousNextPlay/Pause
