Введение к работе
Актуальность работы. Развитие современной техники, приборостроения и радиоэлектроники предъявляет все возрастающие требования к функциональным покрытиям на основе золота. Ежегодно на эти цели в мире расходуется около 120 тонн золота, из которых 95$ приходится на произЕодстго корпусов интегральных схем и полупроводниковых приборов. Развитие электронной промышленности, увеличение объемоЕ выпуска и усиление требований к качеству золотых гальванических осадков вызывают необходимость разрабатывать новые еы-сокопроизЕОдительные и экономичные методы золочения. При снижении толщины золотых покрытий, связанном с экономией драгоценного металла, возникает проблема получения мелкокристаллических беспористых тонких покрытий, обладающих достаточным сцеплением с покрываемой поверхностью и повышенной микротЕердостью. Разработка новых электролитов и оптимизация режимов осаждения являются основными способами совершенствования процесса электрохимического золочения.
Среди значительного числа всевозможных электролитов золочения особое место занимают кислые электролиты, работающие в интервале рН 3-6. Фосфорнокислые электролиты золочения на осноеє дици-аноаурата калия, особенностью которых является практическое отсутствие свободных цианид-ионов, находят сегодня применение в практике получения функциональных золотых покрытий. Характерной особенностью и достоинством этих электролитов является то, что они стабильны и малотоксичны. Отсутствие свободных цианид-ионов способствует тому, что е фосфорнокислых электролитах не ухудшаются свойства фоторезистов и печатных плат. Экологически чистые и более технологичные, чем щелочные, фосфорнокислые электролиты золочения яеляются перспективными и будут Еытеснять токсичные цианистые электролиты. Однако механизм восстановления золота из фосфорнокислых раствороЕ до сих пор мало изучен.
Работа выполнялась в ИОНХ АН Украины в рамках тем: й 045394 (І988-І99І), "Электродные процессы на границе твердая фаза/электролит"; № 013736 (І99І-І993), "Кинетика процессов в электрохимических преобразователях энергии на основе новых электродных материалов и электролитов".
Цель работы - устаноЕление кинетических закономерностей элек-троЕОсстаноЕления золота (I) из фосфорнокислых электролитов золочения при различных режимах электролиза, определение способов повышения эффективности процесса золочения, разработка оптимальных условий и рекимОЕ протекания процесса применительно к требованиям электронной промышленности.
В связи с этим были сформулированы следующие основные задачи работы:
Еыбрать базовый электролит и определить его оптимальный состав;
выяснить ионный состав электролита золочения при стационарном потенциале, а также изменение концентраций компонентов раствора на поверхности катода в зависимости от плотности тока;
изучить механизм и кинетику электровосстановления золота из фосфорнокислых электролитов;
изучить влияние ряда функциональных добавок на механизм процесса;
выяснить влияние параметров импульсного тока на качество и структуру золотых покрытий;
предложить прогрессивные электролиты и высокоэффективные режимы электролиза.
Научная новизна. Составлена математическая модель, описывающая закономерности массопереноса е прикатодном слое при электроосаждении золота из фосфорнокислых электролитов. Определен ионный соотав электролита на поверхности катода в зависимости от плотности тока, а также при отационарном потенциале.
Сйределены кинетические параметры процесса и порядки реакции по компонентам электролита. Рассчитано среднее координационное число по разряжающемуся иону. Установлен механизм катодного процесса.
Установлено, что в области торможения процесса до восстановления золота(І) наблюдаются фотоэлектрохимические превращения, связанные о переносом заряда из адсорбированных на золоте молекул воды.
Выявлено существенное влияние микродобавок свинца(П) на кинетические параметры процесса.
Показано, что варьируя параметры импульсного тока, можно
формировать покрытия о требуемой текстурой и заданными функциональными свойствами.
Практическая ценность работы. Установленные закономерности восотанОЕления золота(І) из фосфорнокислых электролитов открывают возможность интенсифицировать технологический процесс, ПОЗВОЛЯЮТ получать функциональные покрытия с заданными свойствами, управлять электродным процессом.
Разработанные режимы электролиза, позволяющие экономить золото, били внедрены на предприятии электронной промышенности с общим экономическим эффектом І9292ІЗ руб.
Установлено влияние композиции органических добавок, состоящей из оксиэтилидендифосфоноЕой кислоты и цианоэтилеидиамина, на рассеивающую способность электролита и микротвердость получаемых покрытий, и на основе этого предложен электролит золочения (а.с. И6674І6).
Апробация работы. Результаты работы доложены на научно-технической конференции "Теория и практика электроосаждения металлов и сплавов " /Пенза, 1988, 1991/, совещании "Совершенствование технологии гальванических покрытий" /Киров, 1989/, научно-практической конференции "Проблемы и новые способы нанесения покрытий из драгоценных, редких и некоторых цветных металлов и регенерации ' растворов" /Чернигов, 1989/, научно-теоретической конференция "Нестационарные электрохимические процессы" /Барнаул, 1989/, научно-практической конференции "Теория и практика электрохимических процессов и экологические аспекты их использования" /Барнаул, 1990/, Республиканской конференции по электрохимии /Ужгород, 1990/, ХПУ и ХХУ конференции молодых ученых ИОНХ АН Украины /Киев, 1990,1991/, конференции "Применение нестационарных режимов электролиза для создания высокоэффективных технологических процессов" /Чернигов, 1990/, семинаре "Интенсификация процессов в гальванотехнике" /Киев, 1990/.
Публикации.Основное содержание работы отражено в 12 опубликованных печатных работах, в том числе Г авторском свидетельстве и 4 статьях.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из ееєдєния, пяти глав, выводов, списка цитируемой литературы, включающего /^3 наименований. Она изложена на/^<" страницах машинописного текста и включает /О таблиц и ^/'рисунков.
