5. Кислые электролиты

Кислые электролиты характеризуются наличием ионов двухвалентной меди, низкой рассеивающей способностью и выделением контактной меди на поверхности стальных деталей. Поэтому для меднения стали в кислых электролитах необходимо предварительное осаждение подслоя никеля или меди из цианистого электролита толщиной не менее 2-3 м/с.

Наиболее общеизвестным является сернокислый электролит, для которого приняты следующие состав и режим осаждения:

При перемешивании электролита сжатым воздухом или его циркуляции с непрерывным фильтрованием катодную плотность тока можно повысить до 6-8 а/дм², а при вращении цилиндрических деталей на катоде - еще в несколько раз. Такие скорости требуются при наращивании слоя меди большой толщины, например в гальванопластике.

При осаждении меди из сернокислых электролитов существенное значение имеет химический состав медных анодов. Так, повышенное содержание мышьяка или закиси меди в анодах часто приводит к серьезным неполадкам в процессе осаждения.

Для получения гладких и блестящих покрытий в сернокислый электролит вводят блескообразователи. Для этой цели наиболее часто применяют тиомочевину в количестве от 0,005 до 0,04 г/л. При пользовании тиомочевиной необходимо поддерживать рабочую температуру электролита не выше 15-20°, интенсивно перемешивать электролит и применять плотность тока в пределах 5-7 а/дм². В качестве блескообразователей добавляют также дисульфонафталиновокислый натрий в количестве до 0,5 г/л, черную патоку до 1 г/л и некоторые другие органические соединения.

Для получения гладких покрытий при больших скоростях наращивания необходимо пользоваться электролитами на основе борфтористоводородной кислоты. Такие электролиты позволяют применять большие плотности тока не только при меднении, но и для прочих видов гальванических покрытий, что обеспечивает им широкое применение.

При составлении борфтористоводородного электролита необходимо в первую очередь приготовить борфтористоводородную кислоту. Для этой цели к расчетному количеству кристаллической борной кислоты постепенно приливают фтористоводородную кислоту. При этом в качестве материала для футеровки ванны необходимо использовать винипласт, резину или парафинированное дерево.

Реакция идет по уравнению:

Из этого уравнения следует, что для получения 88 г HBF₄ требуется 62 г сухой борной кислоты и 80 г 100-процентной HF или 200 г 40-процентной фтористоводородной кислоты. Реакция образования кислоты идет с большим выделением тепла. Поэтому приливать HF нужно малыми дозами при непрерывном перемешивании винипластовой или эбонитовой мешалкой и применять при этом вентиляционные устройства. Работу следует проводить в резиновых перчатках.

Отдельно готовят свежеосажденный гидрат окиси меди путем приливания разбавленного раствора каустической соды к расчетному количеству растворенного медного купороса. При этом не следует допускать перегревания осадка и перехода его в черную окись меди. Полученный голубой осадок декантируют, промывают для удаления избытка щелочи и растворяют в приготовленной ранее борфтористоводородной кислоте. Реакция растворения происходит по следующему уравнению:

Полученный раствор фторбората меди подкисляют раствором HBF₄ до требуемого значения рН и добавляют борной кислоты для повышения устойчивости рН. Полученный электролит доливают по расчету водой и приступают к работе без специальной проработки:

Ниже приведен состав и режим меднения для одного из общепринятых электролитов [3].

Для получения больших скоростей наращивания применяют электролит с повышенной концентрацией компонентов:

При комнатной температуре D_K=8-12 а/дм². Электролит перемешивают сжатым воздухом или механической мешалкой. Аноды медные. Корректировку электролита производят углекислой медью и борфтористоводородной кислотой.

Повышение плотности тока до 30-35 а/дм² может быть достигнуто при увеличении концентрации Cu(BF₄)₂ до 400-450 г/л и значительном подкислении электролита.

Кремнефтористоводородные электролиты по своим свойствам аналогичны борфтористоводородным, но изготовление их проще, так как кремнефтористоводородная кислота получается на суперфосфатных заводах, как отход производства и поставляется по ТУ МХП 502-41 с концентрацией 100-120 г/л.

Для меднения рекомендуются [4] следующие состав и режим осаждения:

Аноды медные. Перемешивание электролита или качание катодов позволяет увеличивать плотность тока почти вдвое по сравнению с указанной.

Скорость осаждения из кислых и других нецианистых электролитов, содержащих ионы двухвалентной меди приведена в табл. 3.

Таблица 3. Скорость осаждения меди из кислых и нецианистых электролитов