Палладирование

Палладий - серо-серебристый металл платиновой группы, не окисляющийся и не тускнеющий на воздухе, даже при температуре 300°С. По химической стойкости и твердости палладий уступает лишь родию и платине, а по износостойкости приближается к износостойкости родиевых покрытий, и благодаря меньшей стоимости находит все большее применение. Благодаря сравнительно небольшой плотности (11, 98 г/см3 ), для осаждения слоя одной и той же толщины, расход палладия почти в 2 раза меньше, по сравнению с золотом и платиной. Наилучшие результаты с точки зрения сцепления с поверхностью палладий имеет при осаждении на медную или серебряную поверхность, но его также можно наносить на золото и никель. Подобно золоту палладий может осаждаться из кислых, щелочных и нейтральных электролитов, в которых металл находится в виде комплексных соединений. Основная сложность при нанесении палладия связана с напряжением и возможным возникновением микротрещин в получаемых осадках.

Кислые электролиты палладирования не нашли широкого применения, так как при использовании данных электролитов покрытия получаются темные, пористые и имеют большие внутренние напряжения. Нейтральные электролиты работают при температуре 25-35о С, рН = 7,0-9,0 и плотности тока 0,5-1,0 А/дм2 , и позволяют получать матовые и полублестящие твердые палладиевые покрытия большой толщины. Наибольшее распространение для получения блестящих и полублестящих палладиевых осадков получили щелочные электролиты палладирования. Среди немногих применяемых электролитов, для получения блестящих палладиевых осадков наибольшее применение получили сульфаминовые, аминохлоридные и фосфатные электролиты палладирования.

Сульфаминовые электролиты менее чувствительны к примесям, чем аминохлоридные, и позволяют получать плотные полублестящие палладиевые осадки толщиной 30 мкм и более, не содержащие трещин и прочно сцепленные с основой. Но наибольшее распространение в отечественной промышленности получили давно разработанные и опробованные аминохлоридные и фосфорнокислые электролиты палладирования.

Аминохлоридные электролиты обладают более низкой рассеивающей способностью, чем фосфорнокислые электролиты палладирования, но имеют более высокую чувствительность к загрязнениям. Палладиевые покрытия, полученные с аминохлоридных электролитов, обладают малой напряженностью поверхностного слоя, быстро осаждаются (за меньшее время), по сравнению с фосфорнокислыми электролитами палладирования и имеют самую высокую износостойкость среди палладиевых покрытий, полученных с помощью других электролитов.

Состав аминохлоридного электролита :

Палладий; (Pd; в пересчете на металл) - 5-7 г/л

Хлористый аммоний (NH4 Cl) - 25-30 г/л

Протальбиновая кислота (C17 H33COOH) - 0,2-0,3 г/л

Корректировка электролита раствором аммиака до значения рН = 8,2-9,2. Температура электролита 18-25о С. Плотность тока 0,2-0,5 А/дм2

Фосфорнокислые электролиты палладирования характеризуются высокой стабильностью и меньшей чувствительностью к примесям, чем сульфаматные и аминохлоридные электролитами, но они менее производительны (в основном используются для нанесения тонких палладиевых покрытий, до 2 мкм) и при проведении процесса осаждения, требуют поддержания более высокой температуры электролита.

Состав фосфорнокислого электролита :

Палладий (Pd; в пересчете на металл) - 5-6 г/л

Фосфорнокислый натрий двухзамещенный (NaH2 PO4) - 110-120-г/л

Фосфорнокислый аммоний двухзамещенный (NH4 )2HPO4 - 22-25-г/л

Бензойная кислота (C6 H5COOH) - 2,7-3 г/л

Показатель рН = 9-9,5. Температура электролита 60-70о С. Плотность тока 0,2-0,5 А/дм2 . При толщине до 2 мкм, покрытия получаются блестящие, при большей толщине блеск уменьшается, для придания блеска требуется дополнительная полировка поверхности. Корректирование электролита проводят периодическим добавлением хлористого палладия. При уменьшении количества фосфатов их вводят одновременно с палладием.

В последние несколько лет на ювелирных и часовых производствах находит широкое применение сульфаматный электролит палладирования, позволяющий получать блестящие палладиевые покрытия, лишенные трещин.

Состав сульфаматного электролита :

Палладий (Pd; в пересчете на металл) - 12-14 г/л

Хлорид аммония (NH4 Cl) - 50 г/л

Сульфаминовая кислота (NH2 SO2OH) - 80-100 г/л

Нитрит аммония NH4 NO2 - 50-80 г/л

Корректировка электролита путем добавления гидрата аммония (NH4 OH) до рН = 8-9. Температура электролита 27-35о С. Плотность тока 0,5-1,5 А/дм2 .

Загрузку деталей в ванну палладирования производят под током, в 2-3 раза превышающим расчетный. Через 30-50 секунд после опускания детали в электролит, ток понижают до рабочего значения и проводят процесс палладирования. После выработки и истощения электролита, скорость осаждения падает и, в электролите накапливаются примеси других металлов. Регенерацию палладия производят методом восстановления, добавляя в него раствор гидразина. Для этого, к нагретому до 40-45о С электролиту палладирования, медленно, при непрерывном перемешивании, приливают раствор гидразина (из расчета 30-40 мл на 1 л раствора) по полного восстановления палладия. Дефектные палладиевые покрытия удаляют раствором следующего состава

Хлористый натрий (NaCl) - 50 г

Нитрид натрия (NaNO2) - 25 г

Соляная кислота (HCl) плотность 1,19 г/см3 - 1000 мл.