CC BY
37
УДК621.357
Манешина В.В., Вашина Е.А., Попов А. Н.
РХТУ им. Д. И. Менделеева, Москва, РФ.,125047 Москва, Миусская пл. д.9, кафедра ТНВ и ЭП: [email protected]
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРИСУТСТВИЯ НИТЕВОГО ПОЛИПРОПИЛЕНА В ЭЛЕКТРОЛИТЕ МЕДНЕНИЯ С БЛЕСКООБРАЗУЮЩЕЙ КОМПОЗИЦИЕЙ НА ОСНОВЕ ДОБАВКИ ЦКН НА СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОЛИТА И ПОЛУЧАЕМЫХ ИЗ НЕГО ПОКРЫТИЙ.
В статье рассмотрено влияния контакта нитевого полипропилена, используемого в фильтровальных картриджах и анодных чехлах на свойства отечественных электролитов меднения с добавками ЦКН. Показано, что при контакте нитевого полипропилена с электролитом меднения возможно ухудшение качества покрытий, получаемых при стандартных условиях электролиза в случае, если масса нитевого полипропилена превышает 10 г/л электролита. В электролитах, где присутствуют стандартное для промышленных ванн количество нитевого полипропилена в виде картриджей или анодных чехлов влияние нитевого полипропилена на качество покрытий и кинетику электроосаждения меди отсутствует.
Ключевые слова: поляризационные измерения; химическая устойчивость полимеров; гальванические растворы; электроосаждение.
Целью настоящей работы является выяснение влияние присутствия нитевого полипропилена, применяемого в фильтровальных картриджах и анодных чехлах, на свойства электролитов меднения, содержащих органические добавки, в том числе, блескообразующие. В работе использовалась ранее разработанная методика исследования химической устойчивости полимеров, приведенная в [1].
Методика эксперимента. В работе исследовано влияние нитевого полипропилена российского (ЗАО «Промтекстиль», г. Воронеж, РФ) и английского (SERFILCOInternational, Ltd., Великобритания) производства на процесс электроосаждения меди из электролита меднения с блескообразующей добавкой, используемого в российской промышленности. Состав исследованного электролита №1 с ПАОВ г/л: электролит меднения с блескообразующей композицией на основе ЦКН: CuSO4 * 5H2O- 200, H2SO4- 50, ЦКН-71 - 0,5, ЦКН-72 - 6, ЦКН-73 - 0,5. Состав исследованного электролита № 2 г/л: CuSO4 * 5H2O- 200, H2SO4(k0H4) - 50. В 250 мл электролита помещалось 0.0740 г. полипропиленовой нити (обычная масса картриджа 20 дюймов или чехлов на 1000 л электролита), 1.8500 г нитевого полипропилена на 250 мл раствора (обычная масса картриджа или чехлов на 10 л электролита - для пилотной лабораторной ванны) и 10.0000 г. нитевого полипропилена на 250 мл раствора (заведомо завышенное количество нитевого полипропилена (НПП) для изучения влияния растворимых компонентов в большом количестве).
Электролит выдерживали при комнатной температуре - 20° С, с помещенной в него навеской нити полипропилена. Отбирали пробы по (100 мл) электролита до выдержки нитевого ПП, затем после выдержки через 2 часа и через 7 суток. Из каждой пробы осаждали медные покрытия при комнатной температуре и плотности тока 2 А/дм2. Образцы покрытий получали на катодах из медной фольги с поверхностью 10см2. В электролите меднения использовали медные аноды. Поляризационные кривые были получены с помощью потенциостата ElinsP-8 (ООО «Элинс», РФ), который был присоединен к персональному компьютеру и модифицированной ячейке ЯЭС-2 объемом 100 мл. В качестве рабочего электрода при снятии катодных поляризационных кривых осаждения меди использовали медные пластины, предварительно покрытые медью, площадью 1 см2. Для определения потенциала рабочего электрода использовали капилляр Лугина и насыщенный хлорид серебряный электрод сравнения. Вспомогательным электродом служила медная пластина. Катодные поляризационные кривые снимали в потенциодинамическом режиме при скорости развертки 2 мВ/с.
Результаты экспериментов и их обсуждение
На рисунке №1 представлена зависимость качества медных покрытий, полученных из сернокислого электролита меднения № 2 без ПАОВ, от времени выдержки в нем полипропиленого волокна. Медные покрытия (0,0375г НПП на 250 мл), полученные из исследуемого электролита, до и после выдержки с НПП, спустя 2 часа и 7 суток
(соответствует качественным светлым матовым покрытиям). Увеличение массы НПП в растворе меднения до 2 г. и более, приводит к появлению темных участков и полос[2]. Внешний вид образцов медных покрытий (0.0740 г НПП на 250 мл раствора), осажденных из электролита меднения с блескообразующей композицией на основе добавки ЦКН до и после выдержки с НПП спустя 2 часа и 7 суток (соответствует качественным, светлым, блестящим покрытиям). Увеличение массы НПП в растворе меднения до 10.0000 г, приводит к ухудшению качества покрытия (уменьшения
Проанализируем кривые, изображенные на рис. 2. Кривые №1, №1', №1'' получены в растворе без НПП сразу после приготовления, через 2 часа и через 7 суток; очевидно, через 7 суток поляризация меньше чем сразу после приготовления раствора. Поляризация при выдержке НПП в количестве 0,0740 г не меняется через неделю (кривые №2 и №3 совпадают), а поляризация при выдержке 10,000 г НПП незначительно, но уменьшается через семь суток, после выдержки, как и в случае с раствором без НПП.
Рис. 1. Зависимость качества медных покрытий, полученных из исследуемых электролитов №1 и №2, от времени выдержки в нем полипропиленого волокна. Условия электролиза: t=220С и 1=2Л/дм2. 1 - масса 0,0375г. НПП на 250 мл сернокислого электролита меднения без
ПАОВ (№2); 2 - масса 10.0000г. НПП на 250 мл сернокислого электролита меднения без ПАОВ (№2); 3 -
масса 0,0740г. НПП на 250 мл электролит меднения с блескообразующей композицией на основе добавки ЦКН
(№1); 4 - масса 10.0000г. НПП на 250 мл электролит меднения с блескообразующей композицией на основе добавки ЦКН (№1)
Рис. 2. Поляризационные кривые осаждения меди из электролита меднения с блескообразующей добавкой ЦКН(№1) при t=200С. 1 - раствор без НПП; 1'- раствор без
НПП через 2 часа; 1'' - раствор без НПП через 7 суток после; 2 - выдержка 2 часа, раствор с НПП в количестве
0,0740 г НПП на 250 мл электролита; 3 - выдержка 7 суток, раствора с НПП в количестве 0,0740 г НПП на 250 мл электролита; 4 - выдержка 2 часа, раствор с НПП в количестве 10.0000 г НПП на 250 мл электролита; 5 -выдержка 7 суток, раствор с НПП в количестве 10.000 г НПП на 250 мл электролита.
Рис. 3. Поляризационные кривые осаждения меди из исследованного электролита без ПАОВ (№2) при 200С . 1-- раствор без контакта с НПП; 2 - выдержка 2 часа, раствор с НПП в количестве 0.0375 г НПП на 250 мл электролита[2]; 3 - выдержка 2 часа, раствор с НПП в количестве 10.0000г НПП на 250 мл электролита; 4-выдержка 7 суток, раствор с НПП в количестве 0.0375 г НПП на 250 мл электролита [2]; 5- выдержка 7 суток, раствор с НПП в количестве 10.0000г НПП на 250 мл электролита.
Как видно из кинетических кривых на рис. 3 (поляризационные кривые №2, №3 и №4, №5), при контакте с НПП (0,0375 г НПП на 250 мл электролита и 10.0000г НПП на 250 мл раствора, соответственно), поляризация при выдержке НПП в растворе в течение 2-х часов и 7 суток выше, чем поляризация, при осаждении меди из раствора, не контактировавшего с НПП [2]. Это свидетельствует о появлении в электролите посторонних ПАОВ, выходящих из НПП, влияющие не только на кинетику осаждения меди, но и на качество покрытия. Не рекомендуется использовать НПП свыше 4 г. на 250 мл. При сопоставлении электролита без ПАОВ [2] и электролита с композицией ПАОВ «ЦКН», видно, что электролит без ПАОВ более стабилен и кинетика восстановления ионов меди из него практически не меняется за 7 суток, в то время как электролит с ЦКН заметно меняет свои свойства.
Выводы: Присутствие блескообразующей композиции ПАОВ «ЦКН» в сернокислом электролите меднения подавляет негативный эффект ПАОВ, выходящих из НПП при контакте его с электролитом, и, вероятно, электролиты меднения с ПАОВ могут быть использованы в контакте с НПП
в ваннах любого размера - от 5 до 400 л и более без ущерба для свойств электролитов. Это можно объяснить вытеснением ПАОВ, выходящих в раствор из НПП, более сильно адсорбирующимися и ингибирующими ПАОВ, штатно находящимися в электролите.
Манешина Валерия Валентиновна, студентка, кафедра Технологии неорганических веществ и электрохимических процессов, РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Елена Александровна Вашина, студентка, кафедра кафедра Технологии неорганических веществ и электрохимических процессов, РХТУ им. Д.И. Менделеева, Россия, Москва
Попов Андрей Николаевич, проф., д.х.н., кафедра Технология электрохимических производств, РХТУ им. Д. И. Менделеева
Литература
1. Попов А.Н., Асеева А.В. Новый метод исследования химической устойчивости конструкционных полимеров в гальванических растворах. Гальванотехника и обработка поверхности, Том XXI, №1, 2013, стр. 47-51
2. Вашина Е.А., Попов А.Н. Исследование влияния присутствия нитевого полипропилена в сернокислом электролите меднения на свойства электролита и получаемых из него покрытий. Гальванотехника и обработка поверхности, Том XXIV, №1, 2016, стр. 26-30
Maneshina Valeriya Valentinovna, Vashina Elena Alexandrovna, Popov Andrei Nikolayevich D.I.Mendeleyev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia. E-Mail: [email protected]
STUDY OF THE INFLUENCE OF POLYPROPYLENE FIBERS, CONTACTED WITH COPPER SULFATE PLATING SOLUTION «ЦКН», ON THE PROPERTIES OF THE ELECTROLYTE AND COPPER COATINGS
Abstract
The influence of the contact of polypropylene fibers on the properties of copper plating solution, as well as on quality of deposited coatings are considered. The authors show, that increasing of mass of polypropylene fiber from 10 g/l can lead to the formation of dark deposits of unacceptable quality.
Key words: polarization curvs; chemical resistance of polymers; plating solutions; plating, brighteners.
