сплав Олово-Висмут

нанесение сплава Олово-Висмут, антиплагиат 37% ...

1. Технология электроосаждения, нанесение сплава Олово-Висмут+
2. Способы нанесения покрытий+
3. Физико-химические свойства сплава Олово-Висмут+
4. Применение и назначение сплава Олово-Висмут+
5. Выбор толщины покрытия+
6. Типы электролитов сплава Олово-Висмут+
7. Выбор электролита сплава Олово-Висмут+
8. Технологические особенности процесса нанесения сплава Олово-Висмут+
9. Приготовление и корректировка электролитов+
10. Технологическая схема процесса и ее описание (по ГОСТу)+
11. Требования к покрытиям и контроль качества металлических покрытий.+

Сплав олово висмут сегодня является распространенным. Он широко применим в разных сферах нашей жизни. Используется при машино строительстве и в металлургии. И даже используется при разработке ядерного оружия. Им покрывают медную основу в качестве защиты от коррозии и предотвращение окисления меди.
Сплавы висмута с другими легко плавными веществами, к примеру с оловом, обладают очень низкой температурой плавления, в некоторых случаях это может быть даже меньше 100 °C. Но в основном принято считать, что стандартная температура плавления олово висмута колеблется от 133-140 ºC.

В этой среде потенциал олова изменяется настолько, что оно становится анодом по отношению к железу.Висмут – металл серебристо-белого цвета, атомная масса 209, валентность 3. Плотность висмута 9900 кг/м³. Температура плавления 271 ˚С. Удельное электросопротивление 1,01 Ом•мм. Твердость висмутовых покрытий 1,3–1,4 ГПа. Стандартный потенциал висмута по отношению к его трехвалентным ионам равен 0,2 В.Висмут окисляется на воздухе, образуя пленку черного цвета, не растворяется в разбавленных серной и соляной кислотах, в азотной кислоте растворяется легко.Применение и назначение сплава Олово-ВисмутДекоративный внешний вид, высокая коррозионная стойкость и сохранение способности к пайке после долгого хранения – одни из самых важных свойств электрохимических покрытий, которые используются в производстве печатных плат и радиомонтажных деталей. Как известно, образование «вискеров» при изготовлении радиоэлектронных приборов недопустимо, аллотропическое превращение олова при низких температурах и потеря способности к пайке – главные недостатки оловянных покрытий. Предотвращение перехода белой модификации оловянного покрытия в серую достигается легированием олова висмутом в количестве до 0,5–2%. Помимо этого, коррозионные свойства покрытия улучшаются, а способность к пайке во время хранения сохраняется. Покрытие сплавом олово-висмут имеет широкое применение в радиоэлектронной промышленности для корпусов изделий, для герметизации пайкой, СВЧ печатных плат, выводов радиоэлементов и паяемых контактов.Покрытие сплавом олово-висмут характеризуется хорошим сцеплением с медью и её сплавами. После длительного хранения не требует применения кислотных флюсов. При нанесении сплава Sn-Bi на стальные изделия следует применять подслой меди в 6–9 мкм. Существует специальный электролит для блестящего покрытия сплавом Sn-Bi. При использовании электролита для блестящих покрытий возможно получение оригинальных эффектов покрытия – тёмные покрытия, матовые покрытия, неплотные покрытия, блестящие, но хрупкие покрытия.Выбор толщины покрытияВид и толщину покрытия выбирают в зависимости от условий эксплуатации детали.Различают 3 типа условий эксплуатации:1. Легкие условия – характеризуются содержанием в атмосфере сернистого газа и хлористых солей не более 0,03 мг/м² в сутки. Атмосфера не загрязнена газами промышленных объектов и климат помещений для эксплуатации изделий должен быть регулируемым;2. Средние условия – условия эксплуатации те же, но можно хранить изделие на открытом воздухе при холодном и умеренном климате и даже при сухом тропическом климате;3. Жесткие условия – максимальная температура 85 0С, минимальная температура – 60 0С. Относительная влажность 98% при температуре 25 0С. Наличие солнечного излучения, осадков, ветра, песка и пыли;Толщина покрытия сплавом олово-висмутТаблица 2. Толщина покрытия сплавом в зависимости от условий эксплуатацииВид покрытияНазначениепокрытияТолщина покрытия, мкм,при условиях эксплуатациилёгкихсреднихжесткихособо жёсткихСталь углеродистая, низко- и среднелегированнаяОлово-висмутовоеПод пайку, защитное3–66–99–12–Типы электролитов сплава Олово-ВисмутСернокислый - Имеет высокий выход по току; высокая скорость осаждения сплава; простой состав электролита; возможность получения компактного осадка при добавлении в электролит ПАВ. Так же есть недостатки Невысокая рассеивающая способность, обработка деталей простой конфигурации.Щелочной - Имеет высокую рассеивающую способность; обработка деталей сложной конфигурации, но скорость осаждения в 2 раза меньше, чем в кислых электролитах; низкий выход по току; при повышении плотности тока выход по току понижается.Пирофосфатнотрилонатный – Имеет высокую рассеивающую способность, но у него сложность состава электролита, низкий выход по току.7.Выбор электролита сплава Олово-ВисмутВыбор электролита – один из главных этапов в процессе нанесения любого электрохимического покрытия, так как от этого зависит качество покрытия и многое другое.К электролиту предъявляются следующие требования:– возможность получения из электролита плотного компактного осадка;– достаточно высокая рассеивающая способность электролита;– высокий выход по току (близкий к 100%);– простота использования;– дешевизна.Факторы, повышающие поляризацию, способствуют зарождению новых кристаллов и вызывают получение мелкокристаллических осадков. Наоборот, с уменьшением катодной поляризации скорость образования зародышей кристаллов понижается и осадок получается крупнозернистым.Уменьшение концентрации ионов осаждаемого металла в электролите, увеличение плотности тока, понижение температуры, введение ПАВ повышает катодную поляризацию и способствует образованию мелкозернистых осадков.Рассеивающая способность – это способность электролита давать равномерные по толщине покрытия на катодах сложной формы.При выборе электролита следует учитывать эти основные факторы, для получения качественного осадка.Выбор электролита нанесения покрытия сплавом олово-висмутПрименяемые электролиты для покрытия сплавом олово-висмут приведены в таблице 3Таблица 3. Электролиты, применяемые для покрытия сплавом олово-висмутЭлектролитСостав электролитаРежим обработкиПреимуществаНедостаткикомпонентконцен-трация, г/лt, 0Сiк, А/дм²Вт, %Серно-кислыйSnSO4Bi2(SO4)3H2SO4NaClФормалинДобавка ОП-10Блескообразующая добавка48,01,7100,00,57,012,05,025297Высокий выход по току; высокая скорость осаждения сплава; простота состава электролита; возможность получения компактного осадка при добавлении в электролит ПАВ.Невысокая рассеивающая способность, обработка дета-лей простой конфигурации.ЩелочнойK2SnO3KBiO3KOH200,01,020,0601080Высокая рассеивающая способность; обработка деталей сложной конфигурации.Скорость осаждения в 2 раза мень-ше, чем в кислых элек-тролитах;низкий выход по току; при повышении плотности тока выход по току понижается.Пирофос-фатнотри-лонатныйSnCl2·2H2OBiCl3Na4P2O7·10H2OТрилон Б50,00,5160,07,050285Высокая рассеивающая способность.Сложность состава элек-тролита, низкий выход по току.8.Технологические особенности процесса нанесения сплава Олово-ВисмутПри гальванизации алюминия сплавом олова и висмута рекомендуется предварительное нанесение слоя меди и никеля для улучшения сцепления. Использование сплава Sn-Bi позволяет отказаться от трудоёмкой операции оплавления, поэтому цена покрытия олово-висмут невысока в сравнении с другими способами уменьшения пористости поверхности деталей для повышения их стойкости к агрессивным воздействиям внешней среды. Электролит для покрытия олово-висмут представляет собой раствор серной кислоты, сульфатов Sn и Bi и катализаторов для протекания электролиза. Сульфатные электролиты более экологичны, так как позволяют уменьшить долю токсичных сплавов свинца и олова в электронной промышленности. В результате на омеднённых деталях появляется защитный слой толщиной в несколько микрон. Необходимая толщина покрытия регулируется временем проведения электролиза и величиной силы тока в гальванической ванне. На заключительном этапе производится тщательная промывка готового изделия и контроль качества выполненных работ.Использование покрытия Sn-BiВ гальваническом производстве сплав с содержанием 0,2-1,0% Bi широко используется для создания долговечного паечного токопроводящего покрытия металлических поверхностей различного рода деталей и изделий, используемых в электронной промышленности. Например, медная проволока с покрытием олово-висмут приобретает высокие антикоррозионные свойства и характеризуется лёгкой пайкой. Изделия, покрытые этим сплавом, можно использовать в агрессивной кислотной среде, при перепадах температур и повышенной влажности без ухудшения общих характеристик печатных электрических схем. Более блестящее покрытие улучшает внешний вид электронных компонентов и деталей, однако несколько труднее поддаётся пайке по сравнению с матовым покрытием, содержащим меньшее количество Bi. Блеск придают различные комбинации поверхностно-активных веществ. Гальванизация сплавом олово-висмут гарантирует, что обработанные детали, печатные платы и электронные компоненты будут надёжно защищены от коротких замыканий, которые угрожают печатным платам с традиционным оловянным или оловянно-свинцовым покрытием, эксплуатируемым или хранящимся длительное время. Особенности гальванического покрытия олово-висмут-повышенная устойчивость электронных печатных плат к низким температурам-сохранение способности к пайке при длительном хранении -высокая коррозионная стойкость поверхности радиомонтажных деталей и печатных плат-декоративный эстетичный вид -предотвращение аллотропического преобразования олова, ухудшающего возможности пайки и внешний вид плат-возможность пайки контактов без кислотных флюсов и других вредных веществ-возможность использования для всех деталей, подлежащих пайке, а также для герметизации запаянных корпусов9.