ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Олово из "Электролитические и химические покрытия" Основные области применения покрытий оловом — защита изделий от коррозии и обеспечение паяемости различных деталей. Стандартный потенциал Е° олова —0,136 В и, следовательно, по отношению к меди (/ ° = 0,344 В) оно является анодом и будет защищать ее от коррозии электрохимически, в отличие от железа (Е°=—0,440 В), по отношению к которому оно является катодом и защитное действие определяется лишь сплошностью покрытия, его пористостью. Этот металл устойчив в промышленной атмосфере, даже содержащей сернистые соединения, в воде, нейтральных средах. Особенный интерес представляет высокая устойчивость олова по отношению к органическим кислотам и некоторым другим органическим соединениям, в том числе содержащимся в пищевых продуктах. В этой среде потенциал олова изменяется настолько, что оно становится анодным по отношению к железу. Продукты коррозии олова в таких средах нетоксичны. [c.134] Практика показывает, что паяемость оловянного покрытия иногда ухудшается в течение 2—3 суток. Неблагоприятно сказываются длительное хранение в промышленных помещениях, значительная пористость покрытия, наличие в нем примесей некоторых металлов и органических соединений, которые включаются в процессе электрокристаллизации или в результате диффузии компонентов металла основы, например цинка, если покрытие осаждали на латунь. Известно, что наряду с отрицательно влияющими компонентами электролита введение в него небольших количеств висмута или сурьмы, которые включаются в осадок, улучшает паяемость. В этом же направлении сказывается применение никелевого подслоя, который служит барьером против диффузии металла в покрытие основы. Рекомендуемая толщина никеля 3 мкм, но опыт показывает, что увеличение ее до 6 мкм повышает надежность пайки. При длительном хранении луженых деталей следует использовать герметичную полиэтиленовую тару и помещать в нее изделия сразу же после нанесения покрытия. [c.135] Улучшению паяемости и в особенности антикоррозионных свойств покрытия толщиною 6—7 мкм способствует оплавление его в глицерине с добавлением 5 % диэтиламина. Луженые детали погружают в раствор при 235—275 °С на 10—20 с. Для обеспечения хорошей растекаемости расплавленного олова детали перед погружением в глицерин выдерживают 1—3 с в растворе флюса, применяемого при пайке, например в 5 %-й смеси Zn b и NH4 I, взятых в соотношении 3 1, после чего прогревают в течение нескольких секунд при 400—600 °С. [c.135] Восстановление паяемости покрытия во многих случаях может быть достигнуто обработкой деталей после предварительного обезжиривания в растворе, содержащем (г/л) 10—15 Sn UX Х2НгО, 80—90 тиокарбамида, 15—20 НС , 80—90 NH4 I (а. с. 309879 СССР). Продолжительность обработки 2—8 мин при 60—65 °С. При этом происходит легкое подтравление поверхности покрытия и осаждение очень тонкого слоя олова. [c.135] Одним из неблагоприятных свойств оловянных покрытий является их склонность к самопроизвольному росту нитевидных кристаллов, так называемых вискеров, представляющих собою -мо-дификацию олова. Диаметр нитей достигает 0,05—5 мкм, длина — до 5—10 мм. Тонкие пленки некоторых лаков, жира, силиконов не являются препятствием для прорастания вискеров. При наличии на малой площади детали большого числа паек, что характерно для современных изделий, рост нитевидных кристаллов может привести к их замыканию. [c.135] Одной из причин появления и роста вискеров считают наличие внутренних напряжений сжатия в покрытии, которые возникают под влиянием осаждения некоторых примесей, инородных включений, диффузии компонентов основы в покрытие, напряжений в материале основы. На оловянном покрытии, нанесенном на латунь, вискеры появляются чаш,е и растут быстрее, чем на стальной основе. Применение никелевого подслоя по латуни тормозит этот нежелательный процесс. Присутствие в покрытии примесей меди и в особенности цинка способствует их росту, примеси висмута, сурьмы, свинца задерживают его. Поэтому как для улучшения паяемости, так и для уменьшения возможности появления вискеров целесообразно использовать покрытия оловом с легирующей добавкой висмута по никелевому подслою. [c.136] Тормозящее действие на возникновение и рост нитевидных кристаллов оказывает термообработка покрытий в течение 9 ч при 180 °С [88]. [c.136] Из сульфатного электролита олово выделяется в виде грубокристаллического осадка, который по мере увеличения толщины становится рыхлым. Положение резко изменяется после введения в электролит некоторых органических веществ, например столярного клея, крезола. Покрытие приобретает мелкокристаллическую структуру, становится компактным. Сравнение поляризационных кривых в кислых и щелочных электролитах (рис. 7.1) [51, с. 208] показывает, что введение ПАВ существенно изменяет их характер и увеличивает поляризацию, наибольшее значение которой характерно для щелочных электролитов. [c.136] Дифосфатные электролиты отличаются от других щелочных тем, что доброкачественные покрытия получаются в них только при разряде олова из двухвалентных ионов. Это обстоятельство приводит к повышению скорости осаждения металла за счет большего электрохимического эквивалента. Выход металла по току в дифосфатных электролитах, содержащих добавки органических соединений, достигает 80—95 %. Присутствие ПАВ является обязательным условием формирования компактных, относительно равномерных по толщине покрытий. Обычно вводят комбинацию добавок, которые не только улучшают структуру осадка, но и предотвращают окисление двухвалентных ионов олова до четырехвалентных, а также пассивирование анода. По данным [46, с. 189], положительные результаты дает введение солянокислого гидразина, гидролизованной желатины, производных алкенилянтарной кислоты. В дифосфатных электролитах возможно получение покрытий, легированных 0,08—0,5 % сурьмы, висмута. [c.137] Из галогенидных электролитов практическое значение получили те, которые одновременно содержат фторид- и хлорид-ионы. Из растворов, содержащих лишь хлорид-ионы, осаждаются грубые, крупнокристаллические покрытия, а содержащих лишь фторид-ионы, при сравнительно повышенной плотности тока — недостаточно компактные осадки. Олово присутствует в электролите в виде комплексного аниона SnFi . Возможно также образование более сложных соединений с участием гидроксида Зп (ОН)4, 8п (ОН)4 , что зависит от концентрации ионов олова, фторидов и кислотности электролита. В отсутствие хлорид-ионов качество покрытий понижается. Как во всех кислых электролитах лужения, для получения компактных осадков в них вводят органические соединения — тетрабутиламмоний, клей, смачиватели. Для лужения деталей в стационарной ванне при комнатной температуре используют электролит состава (г/л) 40—50 Sn U- 2НгО, 50—70 NAF 3—5 НС1, 1—2 желатины, 4—5 фенола. Электролиз ведут при / = 0,54-1,5 A/дм . Интенсификация процесса достигается реверсированием постоянного тока с продолжительностью катодного периода 8—10 с, анодного — 0,8—1 с, что позволяет поднять плотность тока до 5—8 А/дм . [c.138] Неблагоприятное влияние на качество оловянных покрытий оказывает наличие в электролите более электроположительных металлов — меди, сурьмы, железа и свинца. Кислые электролиты несколько менее чувствительны к примесям, чем щелочные. [c.140] Электролиты для осаждения матовых покрытий сплавом имеют существенный недостаток — в отсутствие тока висмут как более электроположительный металл склонен контактно выделяться на олове, что может привести к обеднению содержания его в электролите и, как следствие, в покрытии. Если же массовая доля висмута в осадке ниже 0,3 %, то свойства покрытия не улучшаются и оно быстро теряет способность к пайке. В присутствии некоторых органических соединений, в особенности ДДДМ, эта тенденция уменьшается, но все же следует при выключении тока на ванне выгружать оловянные аноды. Повышение плотности тока способствует увеличению содержания в сплаве олова, а нагревание и перемешивание электролита — содержания висмута. [c.141] Вернуться к основной статье