Исследование паяемости медного покрытия, осаждённого на титане

В статье авторы исследовали влияние подготовки титановых образцов на качество паяемости.

Ключевые слова: паяемость, медные покрытия, титан, паяльник, подготовка поверхности.

Электролитическое меднение получило широкое распространение как в гальваностегии, так и в гальванопластике.

В гальваностегии медные покрытия применяются для защиты стальных изделий от цементации, для повышения электропроводности стали (биметаллические проводники), а также в качестве промежуточного слоя на изделиях из стали, цинка и цинковых и алюминиевых сплавов перед нанесением никелевого, хромового, серебряного и других видов покрытий для лучшего сцепления или повышения защитной способности этих покрытий. Для защиты от коррозии стали и цинковых сплавов в атмосферных условиях медные покрытия небольшой толщины (10–20 мкм) непригодны, так как в порах покрытия разрушение основного металла будет ускоряться за счет образования и действия гальванических элементов. Кроме того, медь легко окисляется на воздухе, особенно при нагревании.

B гальванопластике медные отложения получили широкое применение для изготовления металлических копий как с металлических, так и с неметаллических оригиналов (в полиграфии, в декоративном искусстве), при изготовлении барельефов, труб, волноводов, матриц для штамповки патефонных пластин и т. д. [1].

Испытания проводились по ГОСТ 28211–89 [15]. По ГОСТ паяльник с температурой жала (350±10) °С (в начале испытания). Диаметр жала 8 мм. Длина жала 32 мм, рабочий конец жала имеет форму клина длиной приблизительно 10 мм. Жало должно быть изготовлено из меди, предпочтительно с железным покрытием или из коррозионностойкого сплава меди в соответствии с установившейся практикой; часть рабочего конца жала, соприкасающаяся с испытуемой поверхностью, должна быть облужена. Необходимо использовать трубчатый припой, состоящий из припоя, указанного состава, и сердечника или сердечников, содержащих 2,5–3,5 % канифоли, указанной в приложении С. Во время испытания визуальным осмотром проверяют наличие флюса. Вывод должен находиться в таком положении, чтобы паяльник мог соприкасаться с испытуемой поверхностью в горизонтальной плоскости.

Паяльник и припой должны соприкасаться с поверхностью в течение 2–3 с в месте, указанном в соответствующей НТД. В этот период времени паяльник должен быть неподвижен, необходимо соблюдать интервал от 5 до 10 с между соприкасаниями паяльника с разными выводами элемента, чтобы исключить перегрев. Остаток флюса отмывают пропанолом-2 (изопропанолом) или этиловым спиртом.

Осмотр проводят при достаточном освещении невооруженным глазом или с помощью лупы с увеличением от 4х до 10х.

В таблице 1 отражены качественные данные паяемости покрытия в зависимости от предварительной обработки поверхности титана и времени хранения образцов.

Таблица 1

В представленной таблице приведены данные по смачиваемости припоем ПОС-60 химической медью осажденной на титан с различной подготовкой поверхности.

Выводы:

1) При цементации медью поверхности титана спустя две недели произошло частичное отслоение покрытия, спустя месяц произошло вздутие покрытия по всей поверхности образца. Это связано с тем, что в первый момент времени при затяжке поверхности титана медь осаждалась в виде крупнокристаллических осадков, что не позволило в момент затяжки осаждения покрытия химической медью сформировать покрытия с удовлетворительной адгезией.

2) При цементации поверхности титана цинком наблюдается смачивание припоем химически осажденной меди в течении двух недель, после трех недель выдержки покрытие химической меди покрывается бурым слоем оксида, перестает смачиваться припоем и частично отслаивается. Это связано с тем, что цинк, осаждающийся на титане в виде крупнокристалического осадка, при обработке в растворе химического меднения частично переходит в раствор, соосаждается с медью, влияет на процесс ее восстановления, так же в момент перехода цинка в раствор химического меднения при затяжке поверхности титан может пассивироваться, в следствии чего может нарушаться адгезия покрытия к поверхности титана.

3) При кислотной гидридной обработке поверхности при дальнейшем осаждении химической меди припой хорошо смачивает поверхность, однако наблюдаются частичные отслоения осадков, вероятно это связано с наводораживанием основы. При осаждении химического никеля на гидридную пленку в этом растворе происходит образование шлама, вероятно дендритов меди, которые, попадая в раствор химического меднения, осаждаются на дно и, в свою очередь, металлизируют поверхность емкости.

4) При обработке в растворе композиции ЦКН-60Т при дальнейшем химическом меденении не происходит образование дендритов меди и покрытие не отслаивается, не теряя смачиваемости припоем.

Литература:

1. Р. И. Агладзе, Н. Т. Гофман, Н.Т Кудрявцев, Л. Л. Кузьмин, А. П. Томилов. Прикладная электрохимия: Изд. «Химия», 1975, 552 с.
2. ГОСТ 28211–89 Основные методы испытаний на воздействие внешних факторов.