Палладий и плесень. Palladium and mould - Химия и Химики № 1 2020

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Одной из первых вещей, которую я увидел в лаборатории на новой работе, была литровая банка с коричневым раствором. Почти черным. Оказалось, это "палладий" - рабочий раствор одной из ванн линии металлизации печатных плат. В этом растворе происходит осаждение частиц металлического палладия на поверхность текстолита - с целью придачи ей электропроводности. Частицы не образуют сплошного слоя, но этого хватает, чтобы потом на поверхность пластика осадить гальваническую медь. Значительно позже я узнал, что этот раствор у них называется "кондуктор" (в переводе с английского - "проводник").

В цеху, где я работаю, тоже стоит линия металлизации пластмасс, но совсем других - пластика ABS (акрилонитрил, бутадиен, стирол). Технология металлизации отличается. Осаждение "кластеров" палладия на поверхность пластика происходит в растворе, который готовится из хлорида палладия, хлорида олова (II) и соляной кислоты. Раствор называется "[палладиевый] активатор". Технолог цеха печатных плат назвала это "совмещенной ванной".

На печатных платах - по-другому. Их аналог "активатора" - "кондуктор" содержит хлорид палладия, и, по-видимому, - добавки, которые стабилизируют палладиевый коллоид. Для этой цели используются, например, полигликоли. Время от времени в ванну "кондуктора" добавляют небольшие порции "редуктора" (восстановителя), чтобы поддерживать окислительно-восстановительный потенциал ванны ниже определенного значения. Контроль потенциала осуществляется платиновым электродом, дозирование "редуктора" в ванну происходит автоматически - насос подачи связан с электродом и остается включенным до тех пор, пока потенциал электрода не опустится ниже определенного значения. Какое вещество (вещества) содержит "редуктор" - у нас никто не в курсе, но оно наверняка банальное, может быть - гидразин.

Когда концентрация палладия падает, в ванну добавляют раствор хлорида палладия. На одну коррекцию ванны нужно около 14 г хлорида палладия. Коррекцию проводят примерно 1 раз в 2 недели, а когда была активная работа - 1 раз в неделю.

Не один палладий там дорогой. Рабочие ванны готовят из немецких добавок и концентратов, а стоят они недешево. Был случай, когда сломался окислительно-восстановительный электрод - в результате его показания стали неправильными и за выходные в ванну "кондуктора" насос закачал лишних 7 л "редуктора".

Раз так дорого, нельзя ли воспроизвести? Например, "кондуктор". Вот этим и занялись, разумеется - бессистемно (как всегда на производстве). В результате в лаборатории "прописались" две банки с темно-коричневым, почти черным раствором. Одна - "оригинал", вторая - "клоун" (не путать с "президент"). Чтобы растворы не испортились, в них регулярно нужно добавлять "редуктор". Автоматической системы подачи в лаборатории нет, поэтому мне в обязанности вменили брать пипетку и каждый день приливать порции "редуктора". Иногда - греть "кондуктор" и измерять ОВП (окислительно-восстановительный потенциал). Иногда - когда у начальства было время и вдохновение, - мы проводили эксперименты по металлизации текстолита. Главная задача - чтобы медь изнутри покрыла отверстия в платах [1].

Кусок металлизированного текстолита с ("неметаллизированными" отверстиями заданного диаметра) опускали последовательно в несколько подготовительных растворов, в конце - в нагретый "кондуктор", после этого - в ванночку гальванического меднения. Текстолит служил катодом, с боков - два медных анода, снизу - барботер воздуха. В ванночке - тот же электролит, что и в большой ванне гальванической меди. Аноды - закреплены, катод - приходилось держать в руках и совершать ним перемешивающие движения целых 10 минут.

Потом - промывка, сушка и мелкоскоп - увеличительный прибор, аналогичный микроскопу, только объект вы помещаете не на предметное стекло, а держите в руках (подыскивая положение, чтобы получить резкую картинку). В окуляр мелкоскопа видно, покрылась медью внутренняя часть отверстий в текстолите или нет.

"Вот и вся любовь" (с).

__________________________________________________
¹ Если интересно, как и зачем металлизируют печатные платы, - см. статью Печатные платы. Системы прямой металлизации // Компоненты и технологии, № 3'2003 [ссылка]

Наступил период, когда времени у начальства стало мало, и эксперименты перестали проводиться. А "редуктор" приходилось каждый день добавлять - иначе раствор испортится. И вот в очередной раз смотрю - а на поверхности палладиевого раствора выросли... колонии плесени. Серые. В обеих банках.

Показал начальнику - не поверил.

- Это - металлический палладий.

- Мелкодисперсный палладий - черный (он и придает цвет раствору). А если палладий станет компактным и приобретет серебристо-белый цвет - он утонет. Плотность у палладия "немного выше", чем у воды.

Начальник взял палочку, подцепил колонию плесени из банки - слизь: явно не металл. Расстроился, сказал профильтровать и нагреть до 60°С. Не стал его еще больше расстраивать, поэтому промолчал, что плесени такая температура ничего плохого не сделает.

И действительно - недели через полторы колонии снова выросли. Звоню технологу фирмы-посредника, он ответил:

- Не может быть: там рН=1.4 - плесень погибнет.

Поверил на слово, но померил рН. Оказалось, что 2.5, причем в обеих банках: такой рН плесень вполне переживет. Еще раз профильтровал - с тем же результатом, а через месяц поступило распоряжение: "Вылить".

В палладиевом растворе, который применяется для металлизации ABS-пластика в нашем цеху ("палладиевом активаторе"), плесень сломала бы зубы: 200-250 мг/л палладия, 11-14 г/л двухвалентного олова и 270-340 мл/л соляной кислоты (конц.). Даже если бы такая убийственная кислотность не погубила бы микроорганизмы, все равно - в этом растворе "есть нечего". Но в аналогичном растворе на печатных платах плесень не только выжила, но и разрослась - значит, есть чем питаться. Как стабилизатор таких растворов применяют полигликоли, не удивлюсь, если для этой же цели служат и полисахариды - тут уже плесневые грибы в обиде не будут...

Еще через пару недель после истории с плесенью иду на работу, навстречу мне - технолог с пустой 3-л колбой. Она смутилась и поспешила сказать, что колба не пустая - в ней палладий. Только потом вспомнил примету, что "если вы встретили женщину с пустым ведром - это к бедности или к неудаче". Так это или нет, но она как раз растворяла хлорид палладия для коррекции ванны.

Кстати, вспомнил еще одну примету: "если вам навстречу попадется женщина с ведрами, полными урана, - это к обогащению" [вспомните про уран-235].

Комментарии

^К1 Очень хотелось бы состав раствора для нанесения проводящей пленки палладия. Упрощает металлизацию отверстий плат. Интересно, отечественные составы существуют? Или только импорт? А как-то посмотреть состав на анализе... Мало что даст если там сложная органика.

^К1-1 Состав раствора для металлизации именно плат мне неизвестен (у нас в цеху - линия металлизации пластика ABS). Там есть т.н. "базис" - раствор хлорида палладия в соляной кислоте, к которому добавляют "редуктор" - он восстанавливает хлорид до палладия и стабилизирует коллоид. Ванна стабильна до тех пор, пока в ней есть достаточное количество редуктора - он должен непрерывно дозироваться на основании показаний платинового электрода (ОВП-метр). В противном случае - ванна портится. Что такое редуктор - у нас не знают, но соединение (скорее - смесь соединений) должна быть банальной. У нас на заводе официально купили немецкую технологию, поэтому обязаны закупать химию этой фирмы.