Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время в приборостроении широко применяются электрохимические покрытия металлами и сплавами. Однако большинство применяемых электролитов имеют один большой недостаток, а именно, в их состав, помимо токсичных катионов металла, входят и не менее токсичные анионы кислот и ли-гандов.
В связи с этим наибольший интерес представляют работы, направленные на уменьшение токсичности электролитов, не теряя при этом эксплуатационных свойств покрытий. Лактатные электролиты висмутирования, оловянирования и лактатный электролит для осаждения сплава олово-цинк позволяют решить данную проблему, так как в их состав входит молочная кислота, которая не является токсичным и экологически опасным веществом, поскольку применяется в пищевой промышленности и ее соединения с металлами легко разлагаемы на стадии очистки сточных вод.
Поэтому исследование лактатных электролитов и разработка технологии получения покрытий висмутом, оловом и сплавом олово-цинк, изучение физико-механических и электрических свойств покрытий являются актуальной задачей, так как данные электролиты экологически менее опасны, менее токсичны и обеспечивают получение покрытий, удовлетворяющих требованиям приборостроения.
Целью работы является решение прикладных технологических проблем производства элементов информационно-измерительных приборов на базе совершенствования существующих и создания новых экологически чистых технологий электроосаждения покрытий висмутом, оловом и сплавом олово-цинк из лактатных электролитов, позволяющих повысить качество и надежность указанных приборов и систем.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
разработать технологии получения качественных покрытий изделий приборостроения висмутом, оловом и сплавом олово-цинк;
определить составы лактатных электролитов, позволяющие получать высококачественные покрытия висмутом, оловом и сплавом олово-цинк для изделий приборостроения;
снизить энерго- и ресурсозатраты при утилизации промывных вод и высококонцентрированных растворов;
исследовать кинетические особенности и закономерности процесса электроосаждения висмута, олова и сплава олово-цинк из кислых лактатных электролитов;
исследовать физико-химические, механические и электрические свойства покрытий оловом, цинком и сплавом олово-цинк и определить области их применения в приборостроении.
Научная новизна работы:
Разработаны составы электролитов на основе молочной кислоты для электроосаждения качественных покрытий висмутом, оловом и сплавом олово-цинк.
Экспериментально установлено влияние состава электролита и режима электролиза на выход по току и качество покрытий висмутом, оловом и сплавом олово-цинк, осажденных из кислых лактатных электролитов.
С использованием метода хроновольтамперометрии, хронопо-тенциометрии исследованы кинетические закономерности электроосаждения висмута, олова и сплава олово-цинк из кислых лактатных электролитов и определены лимитирующие стадии процессов.
На основании экспериментальных данных, полученных при исследовании свойств (топография покрытия, прочность сцепления с основой, износостойкость, микротвердость, антифрикционные свойства, внутренние напряжения, способность к пайке, а также переходное электрическое сопротивление) покрытий оловом, цинком и сплавом олово-цинк, определены области их возможного применения в приборостроении.
Экспериментально показана (на примере гальванических покрытий цинком, оловом и сплавом олово-цинк) возможность использования метода измерения переходного электросопротивления для определения изменения состояния поверхности после проведения коррозионных испытаний.
Новизна способа нанесения гальванического покрытия оловом защищена патентом РФ на изобретение.
Практическая значимость работы:
1. Разработаны стабильные малотоксичные и экологически менее опасные лактатные электролиты, позволяющие получать качествен-
ные покрытия висмутом и оловом с высоким выходом по току, отвечающие требованиям приборостроительной промышленности.
Разработан кислый лактатный электролит для получения покрытий сплавом олово-цинк, обладающих улучшенными физико-механическими и электрическими свойствами.
На основе исследованных физико-механических, электрических и коррозионных свойств осажденных покрытий сплавом олово-цинк определена область их применения в приборостроении (корпуса, крышки, лепестки, экраны, крепежные элементы, лицевые панели).
На защиту выносятся:
Технологии формирования покрытий изделий приборостроения висмутом, оловом и сплавом олово-цинк из кислых малотоксичных лактатных электролитов.
Результаты исследований кинетических закономерностей электроосаждения висмута, олова и сплава олово-цинк.
Результаты исследований влияния состава электролита и режима электролиза на топографию покрытия, прочность сцепления с основой, износостойкость, антифрикционные свойства, внутренние напряжения и микротвердость.
4. Результаты исследований влияния состава покрытий оловом,
цинком и сплавом олово-цинк на способность к пайке и переходное
сопротивление.
Внедрение результатов исследования. Технология элсктрооса-ждения сплава олово-цинк из лактатного электролита прошла промышленное испытание в Пензенском ФГУП ПО «Электроприбор» на гальванической линии фирмы «Ludy» (Германия) и рекомендована к внедрению в производство.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на пяти международных и всероссийских конференциях: II и IV Международные конференции «Покрытие и обработка поверхности» (Москва, 2005 и 2007), II Всероссийская научно-практическая конференция «Защитные покрытия в машиностроении и приборостроении» (Пенза, 2005), Всероссийская научно-техническая конференция «Методы создания, исследования материалов, приборов и экономические аспекты микроэлектроники» (Пенза, 2006), VI Международная конференция «Материалы и технология XXI века» (Пенза, 2008).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, и патент РФ на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка литературы из ^Наименований. Материал диссертации изложен на^страницах машинописного текста, включает^рисунков и «^таблиц.
