

Механизм и технология химического меднения. Растворы, отличие от гальваники.
Содержание:
1. Что такое химическое меднение?
2. Состав растворов для химического меднения.
3. Механизм процесса химического меднения поверхности.
4. Особенности и скорость процесса химического меднения.
5. Стабильность растворов для химического меднения.
1. Что такое химическое меднение?
В основе химического меднения лежит каталитический механизм, при котором осаждение меди происходит на активированной поверхности и продолжается автокаталитически уже на медном слое. При металлизации диэлектриков по палладиевой классической активации меднение происходит при наличии на поверхности диэлектрика 0,3-0,5 г/м2 палладия.
Удельное электрическое сопротивление химически осажденной меди выше, чем у металлургической и зависит от состава раствора химического меднения.
2. Состав растворов для химического меднения.
Для осуществления процесса химического меднения рекомендуется много разнообразных растворов. В целом состав раствора химического меднения обычно включает в себя:
- соль двухвалентной меди (сульфат меди);
- комплексообразователь;
- восстановитель;
- ускоряющие и стабилизирующие добавки;
- гидроксид натрия для регулирования рН.
Виды растворов меднения различают по тому, какой используется комплексообразователь: виннокислый (тартратный), трилонатный (этилендиаминтетрауксусный), лимоннокислый, глицериновый и т.д.
Наибольшее распространение получил виннокислый раствор химического меднения. Он содержит тартрат калия-натрия, который образует с ионами меди прочный комплексный анион [CuC4H4O6(OH)2]2-. Значительное распространение получили также трилонатные растворы, содержащие комплексообразователь трилон Б (ЭДТА). Остальные растворы применяются ограниченно.
Кроме формалина в качестве восстановителей в процессе химического меднения могут использоваться гипофосфит, гидразин, боргидрид, однако растворы меднения на их основе уступают растворам с формалином по выраженности автокаталитических свойств у осаждаемой меди, а также по стабильности, и, поэтому, не нашли практического применения.
Стабилизаторами в растворе могут выступать различные тиосоединения: тиосульфат натрия, тиомочевина, сульфид свинца, цистин, роданин, 2-меркаптобензотриазол, диэтилдитиокарбамат, а также цианистые соединения, роданиды, фенантролины и их производные, полисульфиды, соединения селена, ртути, некоторые окислители (в т.ч. кислород), высокомолекулярные вещества. На виннокислые растворы химического меднения стабилизирующее действие оказывают аммиак и углекислый натрий.
3. Механизм процесса химического меднения поверхности.
При химическом меднении происходят следующие реакции.
• Восстановление меди (целевая реакция):
2H2CO + Cu2+ + 4OH- → Cu + H2 + 2HCOO- + 2H2O
Реакция протекает при комнатной температуре и в щелочной среде при рН>10,5. Однако для ее начала на активированной поверхности необходима более щелочная среда при рН>11,0 - 12,5.
• Реакция Канниццаро, в результате которой происходит окисление формалина в формиат-ион и метиловый спирт:
2H2CO + OH- → HCOO- + CH3OH
• Реакция восстановления двухвалентной меди в одновалентную медь с образованием закиси:
2Cu2+ + 5OH- + H2CO → Cu2O + HCOO- + 3H2O
4. Особенности и скорость процесса химического меднения.
При увеличении концентрации щелочи скорость побочных реакций увеличивается. При их протекании может расходоваться в 1,5-3 раза больше формалина, чем на реакцию восстановления меди. В растворе непрерывно накапливаются сульфат натрия, метиловый спирт и формиат натрия. Концентрации ионов меди, соответственно, падает.
На скорость осаждения медного покрытия и устойчивость раствора химического меднения влияет природа комплексообразователя и его концентрация в растворе. Чем выше прочность образующихся комплексов и концентрация комплексообразователя, тем меньше скорость роста осадка меди и тем стабильнее раствор химического меднения.
Скорость химического меднения можно увеличить:
- Повышением концентрации ионов меди;
- Повышением рН в допустимых пределах;
- Повышением температуры (одновременно падает стабильность раствора);
- Введением добавок. Пиридин или карбонат натрия в виннокислом растворе. Диэтилдитиокарбамат натрия, этилендиамин и железистосинеродистый калий в трилонатных растворах.
Повышение же концентрации формалина в виннокислых растворах мало влияет на скорость химического меднения. Однако, при снижении концентрации формальдегида в растворе химического меднения ниже 10 г/л значительно замедляется начало процесса.
Главным недостатком растворов химического меднения является их невысокая стабильность. В процессе химического меднения (особенно если раствор загрязнен механическими примесями) восстановление ионов меди может происходить и в объеме раствора. Этому способствует и примесь закиси меди. Выделившаяся в растворе медь при этом будет образовывать новые центры кристаллизации и раствор химического меднения довольно быстро разложится, выйдя из строя.
5. Стабильность растворов для химического меднения.
Увеличение стабильности растворов химического меднения можно применять следующие способы:
- Поддерживать кислотность и концентрацию стабилизаторов в установленных пределах;
- Не допускать превышение оптимальной плотности загрузки;
- Не допускать присутствия в растворе металлических поверхностей, кроме покрываемых;
- При химическом омеднении диэлектриков исключить возможность занесения активатора в ванну химического меднения;
- Удалять механические примеси из раствора механическим фильтрованием;
- Перекачивать раствор в конце смены в запасную емкость, после чего очищать старую;
- Использовать перемешивание раствора химического меднения сжатым воздухом;
- Использовать покачивание штанг с омедняемыми деталями.;
- Исключать образование газовых мешков на омедняемых деталях;
- Удалять металлические остатки с подвесок.
Читайте также статьи
Механизм и технология меднения
Что такое медь? Механизм меднения. Основные электролиты и режимы процесса.
Заказать гальваническое меднение (М.б)
Сделать заказ меднения с сертификатом качества на заводе
Декоративное меднение с чернением (состариванием)
Декоративное покрытие, придающее изделию антикварный внешний вид.
Хотите стать нашим клиентом?
Просто оставьте Вашу заявку, заполнив форму справа и мы свяжемся с Вами в ближайшее время. Спасибо!
Отправляя заявку, Вы даете согласие на обработку Ваших персональных данных. Ваши данные под защитой.