Загальні відомості

Експериментальне дослідження процесів електролізу

Лабораторна робота № 1

Мета роботи:

1. Вивчення процесу осадження металів електролітичним способом

2. Визначення якості осаджень

Електролітичне осадження металів та сплавів проводиться з застосуванням гальванотехніки. Гальванотехніка ділиться на два основні напрями:

- гальваностегію – утворення на поверхні металевих виробів міцно з'єднаних з нею плівок (покрить електролітично осадженого металу);

- гальванопластику – утворення точних копій різних предметів в формі масових металевих осадів, що легко відділяються від поверхні (матриці), на якій проводиться електроосадження.

При виготовленні друкованих плат та мікросхем використовується гальваностегія. Вана найчастіше пов'язана з осадженням міді, срібла, золота та інших металів або сплавів, наприклад сплаву ПОС (сплав олово – свинець) на поверхню провідників.

При виготовленні друкованих плат адитивним способом на нефольгований діелектрик спочатку осаджують хімічно чисту мідь товщиною всього 1,0 – 1,5 мкм. Для утворення основного струмопровідного покриття на хімічно осаджений шар наноситься електролітичний шар міді.

Гальванічне осадження міді проводиться і при використанні напівадитивного способу виготовлення друкованих плат. В цьому випадку застосовують фольгований діелектрик з тонкомірною фольгою (товщиною 5 мкм і менше).

Процес одержання провідного рисунка-схеми складається з селективного травлення міді з подальшим нарощуванням міді на провідники гальванічним способом.

До мідного шару, одержаного гальванічним способом пред'являють такі вимоги:

- наявність суцільної металізації;

- рівномірність покриття на поверхні заготовки та в отворах;

- дрібнозернистість структури;

- пластичність осаду;

- міцність зчеплення з хімічно осадженою міддю або тонкомірною фольгою.

Всі перелічені властивості залежать від складу електроліту. Зараз застосовуються борфтористоводневі, кремнійфтористоводневі, сірчанокислі, пірофосфатні електроліти.

Мідь наносять в спеціальних гальванічних ваннах, в яких анодами є мідні пластини, а катодами заготовки друкованих плат. Процес полягає в окисленні атомів міді до іонів, які пересуваючись в електроліті відновлюються на катоді до металічної міді і осаджуються на його поверхні.

На аноді проходять реакції: Cu⁰ – 2 e → Cu²⁺ та Cu⁰ – е → Cu⁺

При електролізі на катоді відбуваються такі електрохімічні реакції: Cu²⁺ + 2 e → Cu⁰ ; Cu⁺⁺ + e → Cu⁺ та Cu⁺ + e → Cu⁰.

Для захисту мідного покриття від окислення і покращення інших його властивостей на шар міді наносять різні метали і сплави: золото, срібло, паладій, олово, свинець, олово–нікель, паладій–нікель та ін. Найчастіше використовують захисне покриття олово - свинець ПОС–61, яке за складом аналогічне припою електрорадіовиробів (61% Sn і 39 % Pb). Ванни для електрохімічного покриття ПОС–61, як правило, борфтористоводневі. Аноди виготовляють з олово–свинцевого припою.

Для отримання рівномірного дрібнозернистого покриття в електролітичні розчини, як сірчанокислі, так і фтористоводневі вводять спеціальні добавки (наприклад патоку, тіомочевину).

Схема процесу електролізу показана на рис. 2

Рис.2 Схема процесу електролізу

(1 – ванна; 2 – анод; 3 – джерело постійного струму; 4 – катод; 5 – електроліт; 6 – іони металу)

Для збільшення строку служби захисного покриття його оплавлюють. Цей процес проводять в спеціальних установках інфрачервоного оплавлення.

Контроль поверхні покриття здійснюють на спеціальних приладах профілографах, профілометрах або за допомогою мікроскопа. Товщину покрить визначають в спеціальних установках автоматичного контролю або за допомогою індикаторів-ростомірів.

Дата добавления: 2015-05-26