Технологическая инструкция
по эксплуатации электролита для осаждения сплава
олово-висмут с блескообразующими добавками
ОГБ-21-2, ОГБ-21-1 и антиоксидантом ОЛА-21-3
1. Техническое требования
1.1 Состав:
Компонент — Концентрация, г/л
Олово сернокислое — 20-50
Серная кислота /свободная/ — 120-150
Добавка ОГБ-21-1 (мл/л) — 40-60
Добавка ОГБ-21-2 (мл/л) — 4-8
Добавка ОЛА-21-3 — 3-5
1.2 Технологические условия осаждения:
Наименование параметров — Значение
Катодная плотность тока, А/дм2— 0,5-8,0
Анодная плотность тока, А/дм2 — 1-3
Температура, ОС — 18-25
Скорость осаждения, мкм/мин— 0,2-1,5
ОГБ-21-1. Является носителем блескообразующей добавки ОГБ-21-2.
ОГБ-21-2. Является блескообразующей добавкой.
ОЛА-21-3. Препятствует образованию в электролите метаоловянной кислоты в виде нерастворимого осадка, улучшая тем самым качество покрытия и уменьшая расход сернокислого олова. Рекомендуется покачивание катодных штанг (при покрытии на подвесках). Во всех случаях рекомендуются анодные чехлы и непрерывная фильтрация.
Компонент — Концентрация, г/л
Олово сернокислое — 20-50
Серная кислота /свободная/ — 120-150
Добавка ОГБ-21-1 (мл/л) — 40-60
Добавка ОГБ-21-2 (мл/л) — 4-8
Добавка ОЛА-21-3 — 3-5
1.2 Технологические условия осаждения:
Наименование параметров — Значение
Катодная плотность тока, А/дм2— 0,5-8,0
Анодная плотность тока, А/дм2 — 1-3
Температура, ОС — 18-25
Скорость осаждения, мкм/мин— 0,2-1,5
ОГБ-21-1. Является носителем блескообразующей добавки ОГБ-21-2.
ОГБ-21-2. Является блескообразующей добавкой.
ОЛА-21-3. Препятствует образованию в электролите метаоловянной кислоты в виде нерастворимого осадка, улучшая тем самым качество покрытия и уменьшая расход сернокислого олова. Рекомендуется покачивание катодных штанг (при покрытии на подвесках). Во всех случаях рекомендуются анодные чехлы и непрерывная фильтрация.
2. Приготовление электролита
Порядок приготовления:
Содержание добавок ОГБ-21-2, ОГБ-21-1 оценивают по результатам испытаний в ячейке Хулла.
Вредными примесями в электролите являются Cl-, NO3-, а также катионы металлов - меди, железа и др.
Предельно допустимые концентрации посторонних анионов составляют 0.1-0.2 г/л. Предельное содержание посторонних катионов не должно превышать 0.2 - 0.3 г/л. Избыточное содержание посторонних катионов требует проработки электролита при катодных плотностях тока 1-2 А/дм2 на гофрированном катоде.
2.2. Корректировка электролита.
Электрохимическая стабильность электролита составляет 16-32 А*ч/л. Далее требуется корректировка электролита через каждые 1.5 А*ч/л по 0.4 мл/л добавкой ОГБ-21-2. Хранение электролита в течение 6 месяцев без эксплуатации может потребовать дополнительного введения ОГБ-21-2.
Антиоксидант ОЛА-21-3 расходуется только с уносом электролита и его корректировка осуществляется на основании нормативных показателей уноса электролита для деталей соответствующей группы сложности и применяемого оборудования.
2.3. Очистка электролита.
Для очистки электролита от органических примесей необходимо ввести в электролит активированный уголь: из расчета 3г/л и, выдержав течение 12-14 часов, уголь отфильтровать.
- Ванна заполняется дистиллированной водой на 1/2 объема.
- Расчетное количество серной кислоты растворяется в ванне. Раствор тщательно перемешивают и охлаждают до температуры 30-400С.
- Расчетное количество добавки ОЛА-21-3 ввести в раствор и перемешивать до полного растворения.
- Требуемое количество сернокислого олова растворяют при перемешивании.
- Расчетное количество добавки ОГБ-21-1 ввести в раствор и перемешать.
- Расчетное количество добавки ОГБ-21-2 ввести в раствор при постоянном интенсивном перемешивании электролита.
- Долить воду /дистиллированную или деионизированную/ до требуемого объема электролита.
- Провести контрольное тестирование приготовленного электролита на ячейке Хулла.
- Полученный электролит должен быть прозрачным или слегка мутноватым. Покрытие на тестовой пластине должно быть полублестящим до 1-1,5 А/дм2 и блестящим от 2 до 7-8 А/дм2.
Содержание добавок ОГБ-21-2, ОГБ-21-1 оценивают по результатам испытаний в ячейке Хулла.
Вредными примесями в электролите являются Cl-, NO3-, а также катионы металлов - меди, железа и др.
Предельно допустимые концентрации посторонних анионов составляют 0.1-0.2 г/л. Предельное содержание посторонних катионов не должно превышать 0.2 - 0.3 г/л. Избыточное содержание посторонних катионов требует проработки электролита при катодных плотностях тока 1-2 А/дм2 на гофрированном катоде.
2.2. Корректировка электролита.
Электрохимическая стабильность электролита составляет 16-32 А*ч/л. Далее требуется корректировка электролита через каждые 1.5 А*ч/л по 0.4 мл/л добавкой ОГБ-21-2. Хранение электролита в течение 6 месяцев без эксплуатации может потребовать дополнительного введения ОГБ-21-2.
Антиоксидант ОЛА-21-3 расходуется только с уносом электролита и его корректировка осуществляется на основании нормативных показателей уноса электролита для деталей соответствующей группы сложности и применяемого оборудования.
2.3. Очистка электролита.
Для очистки электролита от органических примесей необходимо ввести в электролит активированный уголь: из расчета 3г/л и, выдержав течение 12-14 часов, уголь отфильтровать.
3. Перечень возможных дефектов покрытия и способы их устранения.
Дефект — Причина — Способ устранения
Покрытие темное или матовое — Недостаток ОГБ-21-2 — Добавлять ОГБ-21-2 по 1 мл/л
Накопление примесей — Провести очистку
Высокая температура — Охладить электролит
Покрытие с питтингом, шероховатое — Недостаток ОГБ-21-1 — Добавить ОГБ-21-1 до устранения дефекта
Покрытие отслаивается или пузырится — Плохая подготовка поверхности деталей — Проверить ванны обезжиривания и травления
Избыток органики — Очистить раствор активированным углем
Хрупкость покрытия — Избыток органики — Очистить раствор активированным углем
Черные пятна или подгар на краях, местами отсутствие покрытия — Избыток ОГБ-21-2 и недостаток ОГБ-21-1 — Добавлять ОГБ-21-1 по 10 мл/л
Увеличилась скорость образования осадка на дне ванны и быстро уменьшается концентрация олова — Недостаток ОЛА-21-3 — Добавить ОЛА-21-3
Покрытие темное или матовое — Недостаток ОГБ-21-2 — Добавлять ОГБ-21-2 по 1 мл/л
Накопление примесей — Провести очистку
Высокая температура — Охладить электролит
Покрытие с питтингом, шероховатое — Недостаток ОГБ-21-1 — Добавить ОГБ-21-1 до устранения дефекта
Покрытие отслаивается или пузырится — Плохая подготовка поверхности деталей — Проверить ванны обезжиривания и травления
Избыток органики — Очистить раствор активированным углем
Хрупкость покрытия — Избыток органики — Очистить раствор активированным углем
Черные пятна или подгар на краях, местами отсутствие покрытия — Избыток ОГБ-21-2 и недостаток ОГБ-21-1 — Добавлять ОГБ-21-1 по 10 мл/л
Увеличилась скорость образования осадка на дне ванны и быстро уменьшается концентрация олова — Недостаток ОЛА-21-3 — Добавить ОЛА-21-3
4. Анализ электролита
4.1. Материалы и приборы для анализов:
Оборудование и материалы:
В ячейку Хулла вставляют анод и наливают 270 мл электролита. Ячейку ставят на магнитную мешалку. Катод обезжиривают, активируют в разбавленной серной кислоте и крепят к скошенной стороне ячейки при помощи зажима типа "крокодил". Включают магнитную мешалку. Анод и катод присоединяют к источнику тока и включают ток силой 1А. Проводят электролиз в течение 5 мин. Ток выключают, катод вынимают, промывают дистиллированной водой и сушат фильтровальной бумагой.
Затем исследуется внешний вид покрытия и сравнивается с эталоном. В хорошо работающем электролите при перемешивании должно осаждаться равномерное покрытие практически по всей поверхности пластинки. По внешнему виду осажденного на пластинке покрытия судят о неполадках в работе электролита и принимают меры по их устранению.
4.3. Анализ электролита на содержание олова.
Содержание олова (II) в электролите определяется методом потенциометрического титрования.
В стакан емкостью 150 мл отбирается 1мл электролита, добавляется дистиллированная вода и 5 мл соляной кислоты плотностью 1.19 г/см3. В титруемый раствор помещают индикаторный электрод, а также электрод сравнения, по отношению к которому измеряется потенциал индикаторного электрода.
К анализируемому раствору прибавляется 0.1 н раствор йода небольшими дозами. Титрование ведется до тех пор, пока потенциал резко, т.е. скачкообразно не изменяется. Изменение потенциала и расход 0.1 н раствора йода приводят в таблицу и зависимость потенциала от объема титранта изображают графически.
С помощью этой зависимости, которую называют кривой потенциометрического титрования, определяют точку эквивалентности, находящуюся в точке перегиба кривой титрования. Содержание олова(II) в электролите рассчитывают по формуле:
H(Sn) - содержание олова (II) в электролите, г/л;
а - количество 0.1 н раствора йода, израсходованное на титрование;
к - поправочный коэффициент раствора йода;
в - количество электролита, взятое на анализ, мл;
0.00593 - теоретический титр 0.1 н раствора йода по олову (II).
4.4. Определение серной кислоты.
Серную кислоту определяют титрованием раствора щелочью в присутствие индикатора метилового красного.
Ход анализа:
5 мл электролита отбирают в коническую колбу емкостью 250 мл, добавляют 50 мл 4% раствора оксалата аммония и 3-4 капли индикатора метилового красного. Титруют 0,5 н раствором NaOH до желтой окраски.
Содержание серной кислоты вычисляют по формуле:
а - количество 0,5 н раствора NaOH израсходованного на титрование, мл.
4.5. Определение добавки ОГБ-21-1.
Необходимые для корректировки количества устанавливают при помощи ячейки Хулла следующим образом.
Образец покрывают в ячейке Хулла объемом 250 мл при токе 1А и механическом перемешивании электролита в течение 5 мин. Если образец покрывается неровно, то это обычно означает, что содержание добавки ОГБ-21-1 в электролите недостаточно. Тогда постепенно увеличивают ее содержание и после каждого добавления покрывают образец.
Отмечают то количество добавки ОГБ-21-1, при добавлении которого образец равномерно и полностью покрывается и по этим данным корректируют ванну.
4.6. Определение добавки ОГБ-21-2.
Необходимость корректировки устанавливают при помощи ячейки Хулла.
Образец покрывают в ячейке Хулла объемом 250 мл при токе 1А и механическом перемешивании электролита в течение 5 мин., сравнивают с образцом, покрытым в свежеприготовленном и хорошо работающем электролите. Содержание других компонентов электролита при этом должно быть в рекомендуемых пределах.
Покрытие, полученное при оптимальном содержании добавки, должно быть равномерным светлым практически по всей площади образца. Появление по краям образца темного, матового или рыхлого покрытия свидетельствует о недостатке добавки.
Появление хрупкости и потемнение покрытий на конце образца, соответствующие высоким плотностям тока, свидетельствует о слишком высокой концентрации блескообразователя в электролите.
При недостатке добавки необходимое для корректировки ее количество устанавливают таким образом: добавляют в электролит последовательно 1, 3, 5 мл/л добавки и после каждого добавления покрывают образец. Выбирают то количество, при добавлении которого покрытие становится равномерным в максимально широком интервале плотностей тока и по этим данным корректируют ванну.
- Кислота соляная, хч
- Йод, 0,1 н
- Аммоний щавелевокислый (оксалат аммония), чда
- Метиловый красный
- Натрий гидроокись, чда
- Кислота соляная, 0.1 н
- Кислота азотная, ч
- Ячейка Хулла
Оборудование и материалы:
- Стабилизированный источник тока, выходное напряжение 0-12В, ток 0-2 А.
- Магнитная мешалка типа ММ-3
- Ячейка Хулла, изготовленная из оргстекла толщиной 2-5 мм или другого материала, не взаимодействующего с электролитом (см. ТУ 2499-004-40195384-96)
- Катод - пластинка из медной или латунной фольги, размером 98 х 63 мм
- Анод - пластинка из олова марки о1 толщиной 4-8 мм размером 63х63 мм ( с целью увеличения поверхности на стороне анода, обращенной к раствору, фрезуются канавки, глубиной 1-2 мм)
- Фильтровальная бумага
- Разбавленная серная кислота
В ячейку Хулла вставляют анод и наливают 270 мл электролита. Ячейку ставят на магнитную мешалку. Катод обезжиривают, активируют в разбавленной серной кислоте и крепят к скошенной стороне ячейки при помощи зажима типа "крокодил". Включают магнитную мешалку. Анод и катод присоединяют к источнику тока и включают ток силой 1А. Проводят электролиз в течение 5 мин. Ток выключают, катод вынимают, промывают дистиллированной водой и сушат фильтровальной бумагой.
Затем исследуется внешний вид покрытия и сравнивается с эталоном. В хорошо работающем электролите при перемешивании должно осаждаться равномерное покрытие практически по всей поверхности пластинки. По внешнему виду осажденного на пластинке покрытия судят о неполадках в работе электролита и принимают меры по их устранению.
4.3. Анализ электролита на содержание олова.
Содержание олова (II) в электролите определяется методом потенциометрического титрования.
В стакан емкостью 150 мл отбирается 1мл электролита, добавляется дистиллированная вода и 5 мл соляной кислоты плотностью 1.19 г/см3. В титруемый раствор помещают индикаторный электрод, а также электрод сравнения, по отношению к которому измеряется потенциал индикаторного электрода.
К анализируемому раствору прибавляется 0.1 н раствор йода небольшими дозами. Титрование ведется до тех пор, пока потенциал резко, т.е. скачкообразно не изменяется. Изменение потенциала и расход 0.1 н раствора йода приводят в таблицу и зависимость потенциала от объема титранта изображают графически.
С помощью этой зависимости, которую называют кривой потенциометрического титрования, определяют точку эквивалентности, находящуюся в точке перегиба кривой титрования. Содержание олова(II) в электролите рассчитывают по формуле:
0.00593*к*1000*а
H(Sn) = ---------------------------,где:
вH(Sn) = ---------------------------,где:
H(Sn) - содержание олова (II) в электролите, г/л;
а - количество 0.1 н раствора йода, израсходованное на титрование;
к - поправочный коэффициент раствора йода;
в - количество электролита, взятое на анализ, мл;
0.00593 - теоретический титр 0.1 н раствора йода по олову (II).
4.4. Определение серной кислоты.
Серную кислоту определяют титрованием раствора щелочью в присутствие индикатора метилового красного.
Ход анализа:
5 мл электролита отбирают в коническую колбу емкостью 250 мл, добавляют 50 мл 4% раствора оксалата аммония и 3-4 капли индикатора метилового красного. Титруют 0,5 н раствором NaOH до желтой окраски.
Содержание серной кислоты вычисляют по формуле:
СH2SO4(г/л) = 4,9*а, где
4.5. Определение добавки ОГБ-21-1.
Необходимые для корректировки количества устанавливают при помощи ячейки Хулла следующим образом.
Образец покрывают в ячейке Хулла объемом 250 мл при токе 1А и механическом перемешивании электролита в течение 5 мин. Если образец покрывается неровно, то это обычно означает, что содержание добавки ОГБ-21-1 в электролите недостаточно. Тогда постепенно увеличивают ее содержание и после каждого добавления покрывают образец.
Отмечают то количество добавки ОГБ-21-1, при добавлении которого образец равномерно и полностью покрывается и по этим данным корректируют ванну.
4.6. Определение добавки ОГБ-21-2.
Необходимость корректировки устанавливают при помощи ячейки Хулла.
Образец покрывают в ячейке Хулла объемом 250 мл при токе 1А и механическом перемешивании электролита в течение 5 мин., сравнивают с образцом, покрытым в свежеприготовленном и хорошо работающем электролите. Содержание других компонентов электролита при этом должно быть в рекомендуемых пределах.
Покрытие, полученное при оптимальном содержании добавки, должно быть равномерным светлым практически по всей площади образца. Появление по краям образца темного, матового или рыхлого покрытия свидетельствует о недостатке добавки.
Появление хрупкости и потемнение покрытий на конце образца, соответствующие высоким плотностям тока, свидетельствует о слишком высокой концентрации блескообразователя в электролите.
При недостатке добавки необходимое для корректировки ее количество устанавливают таким образом: добавляют в электролит последовательно 1, 3, 5 мл/л добавки и после каждого добавления покрывают образец. Выбирают то количество, при добавлении которого покрытие становится равномерным в максимально широком интервале плотностей тока и по этим данным корректируют ванну.
5. Требование безопасности
К работе по приготовлению и эксплуатации электролита для осаждения олова могут быть допущены рабочие, прошедшие специальное обучение по технике безопасности, обеспеченные спецодеждой.
При попадании на открытые участки тела серной кислоты или электролита следует немедленно промыть пораженный участок водой, потом 2% раствором соды, снова водой.
При попадании электролита в глаза необходимо немедленно промыть их водой, потом 1% раствором соды и снова водой.
При попадании на кожу блескообразователя, удалить его тампоном, смоченным этиловым спиртом и промыть пораженный участок водой с мылом.
В случае осложнений незамедлительно обратиться к врачу.
При попадании на открытые участки тела серной кислоты или электролита следует немедленно промыть пораженный участок водой, потом 2% раствором соды, снова водой.
При попадании электролита в глаза необходимо немедленно промыть их водой, потом 1% раствором соды и снова водой.
При попадании на кожу блескообразователя, удалить его тампоном, смоченным этиловым спиртом и промыть пораженный участок водой с мылом.
В случае осложнений незамедлительно обратиться к врачу.