Гальваническое меднение: процессы, составы и применение.
Copper electroplating
Медное гальваническое покрытие: процесс, составы электролитов (фторборат, пирофосфат), свойства и применение медных покрытий. Защита от коррозии и электропроводность.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Процесс электроосаждения меди
Process of electroplating copper
Электроосаждение меди – это процесс нанесения слоя меди на поверхность металлического изделия посредством электролиза. Медь используется как самостоятельное покрытие, так и в качестве подслоя для последующего нанесения других металлов. Медный слой может быть декоративным, обеспечивать коррозионную стойкость, повышать электрическую и теплопроводность или улучшать адгезию последующих покрытий к основе.
Copper electroplating is the process of electroplating a layer of copper onto the surface of a metal object. Copper is used both as a standalone coating and as an undercoat onto which other metals are subsequently plated. The copper layer can be decorative, provide corrosion resistance, increase electrical and thermal conductivity, or improve the adhesion of additional deposits to the substrate.
Фторинобороновая кислота
Медные фториборатные ванны аналогичны кислотным сульфатным ваннам, но в них в качестве аниона используется фторидборат, а не сульфат. Пирофосфатные ванны содержат пирофосфат меди в качестве источника ионов меди(II), пирофосфат калия – в качестве источника свободного пирофосфата, который повышает электропроводность ванны и способствует растворению анода, аммиак – для увеличения растворения анода и измельчения структуры осадка, а также источник ионов нитратов, например, нитрат калия или аммония, для снижения катодной поляризации и повышения максимально допустимой плотности тока. При приготовлении ванны пирофосфат меди и пирофосфат калия реагируют с образованием комплекса [K6Cu(P2O7)2], который диссоциирует с образованием аниона Cu(P2O7)26−, из которого происходит осаждение меди. Вариации пирофосфатного электролита включают ванны общего назначения, импульсные ванны и ванны для печатных плат. Ванны для печатных плат обычно содержат органические добавки для улучшения пластичности и способности покрывать труднодоступные участки. Медное покрытие также используется для чеканки монет.
Copper fluoroborate baths are similar to acid sulfate baths, but they use fluoroborate as the anion rather than sulfate. Pyrophosphate baths contain cupric pyrophosphate as a source of copper(II) ions, potassium pyrophosphate as a source of free pyrophosphate that increases bath conductivity and helps with anode dissolution, ammonia for increased anode dissolution and deposit grain refinement, and a source of nitrate ions such as potassium or ammonium nitrate to decrease cathode polarization and increase the maximum allowed current density. When the bath is made up, the copper pyrophosphate and potassium pyrophosphate react to form a complex, [K6Cu(P2O7)2], which dissociates to form the Cu(P2O7)26− anion from which copper deposits. Variations of the pyrophosphate electrolyte include general purpose baths, strike baths, and printed circuit baths. Printed circuit baths typically contain organic additives to improve ductility and throwing power. Copper plating is also used for minting currency.
Инженерные приложения
Электролитическое осаждение меди широко используется в производстве электрических и электронных устройств благодаря высокой электропроводности меди – она является вторым по электропроводности металлом после серебра. Медь наносят на печатные платы для металлизации сквозных отверстий и формирования проводящих дорожек платы. Это достигается либо сухим травлением, когда медь осаждается в виде сплошного слоя, который затем травят по шаблону для создания необходимой схемы (плакирование панели), либо аддитивным или полуаддитивным способом, когда на плату наносят шаблон, открывающий нужные участки схемы, после чего на них осаждают медь (плакирование по шаблону). Медь также используется для нанесения покрытия на стальную проволоку для изготовления электрических кабелей. Благодаря своей мягкости медь обладает пластичностью и, следовательно, сохраняет адгезию даже при изгибе и деформации подложки после осаждения. Электролитически осажденная медь обеспечивает гладкое и равномерное покрытие, что делает ее отличной основой для последующих процессов нанесения покрытий. Устойчивость к коррозии – еще одно преимущество меди. Хотя медь менее устойчива к коррозии, чем никель, поэтому ее часто используют в качестве базового слоя для никеля, если требуется повышенная коррозионная защита, что обычно необходимо для материалов, предназначенных для работы в морской и подводной среде. Наконец, медь обладает антибактериальными свойствами и поэтому применяется в некоторых медицинских областях.
Copper electroplating sees widespread usage in the manufacture of electrical and electronic devices, owing to copper's high electrical conductivity – it is the second most electrically conductive metal after silver. Copper is electroplated onto printed circuit boards to add metal to the through holes and fabricate the board's conductive circuit traces. This is done either through a subtractive process where copper is plated as a blanket unpatterned layer that is subsequently etched with a patterned mask to form the desired circuitry (panel plating), or through an additive or semi additive process where a patterned mask that exposes the desired circuitry is applied to the board followed by copper plating onto the unmasked circuit areas (pattern plating). Copper is also used to plate steel wire for electrical cabling applications. As a soft metal, copper is also malleable and so has the inherent flexibility to maintain adhesion even if a substrate is subject to being bent and manipulated post plating. When electroplated, copper provides a smooth and even coverage which therefore provides an excellent base for additional coating or plating processes. Corrosion resistance is another advantage to copper. Although copper is not as effective at resisting corrosion as nickel and so is commonly used as a base layer for nickel if enhanced corrosion protection is needed; typically the case for materials that are required to work in marine and subsea environments. Lastly, copper has anti bacterial properties and so is used in some medical applications.