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2022-08-08 12:58:30|作者:立博官方网站

电镀合金与ppt

  Au-Cu-Cd硬度280-350HV,与金沉积的还有镀液中的有机物,在金层中起润滑剂的作用,在一定程度上减少了金层经摩擦而相互粘结的趋势。Au-Cu-Cd硬度高,耐磨性好,导电性好,多用于国防设备上。 Au-Sn(Sn2-20%)可用作半导体接点的镀层 二、工艺规范:P217-218 金盐 氰化金钾 钴盐 硫酸钴 柠檬酸、柠檬酸钾 硫酸铟(提高光亮度) 温度 29-35℃ pH 3.2-4.0 电流密度 0.8-2A/dm2 电流效率 30% 用途 集成电路的电接点镀层,印刷电路板 装饰性Au-Co合金 金盐 氰化金钾 镍盐 氰化镍钾 硒(催化作用) 温度 60-65℃ pH 碱性 电流密度 0.3-1A/dm2 电流效率 高 用途 接插件,印刷板插头,触点 Au-Ni合金 注意 Au-Ni合金镀层的硬度和耐磨性优于Au-Co合金 早期的Au-Ni合金和Au-Co合金不适用于电子器件,更多地用于装饰领域 氰化镍钾的制备: 25g硫酸镍溶于50mL水中,加入25gKCN,产生白色沉淀,加入100mL无水乙醇,将硫酸钾充分沉淀出来,过滤。用乙醇冲洗2-3次,将黄色的滤液放在蒸发皿中,蒸发至出现黄色结晶,在100-110℃下烘干备用 硫酸钾不溶解于乙醇中 三、溶液配制 柠檬酸钾 柠檬酸 1 硫酸钴 2 1 2 + 氰化金钾 3 硫酸铟 Au-Co合金的配制 Au-Ni合金的配制 NH4Cl 游离氰化钾 硒、润湿剂 镍氰化钾 金氰化钾 四、后处理 封闭处理:在煮沸的蒸馏水或去离子水中浸10min,然后烘干 浸涂透明防护漆:BY-2电接触固体薄膜保护剂 DJB-838防护涂料 合金电镀产品 Sn-Ni合金 Sn-Zn合金电镀及彩色钝化生产线 Fe-Zn合金电镀及彩色钝化生产线 锌镍合金镀层 三、溶液配制 1 2/3 硫酸镍 氯化钠 硼酸(沸水溶解) 柠檬酸钠 60℃ pH=3-3.5 2 1 硫酸亚铁pH=3.5 活性碳→过滤→加光亮剂→加水至规定体积→ 调pH,60℃ 1A/dm2小电流电解 润湿剂及光亮剂的配制 12-烷基硫酸钠 苯亚磺酸钠 791:6~10倍水稀释 糖精:适量水溶解 30倍以上沸水稀释 添加剂的添加方法 少量多次 连续滴加 溶液中镍、铁离子含量的比值是影响合金镀层中含铁量的主要因素。 注意: 注意: pH

  3.8; 阳极钝化; 剧烈空气搅拌; 升高温度; 镀液中含有双氧水或高锰酸钾 等氧化性强的物质; 当 可使Fe2+氧化为Fe3+ pH=3.2~3.8,电镀过程中,pH值会不断升高,每小时用精密试纸测定一次,并应及时用15%-20%H2SO4调节 Fe(OH)3沉淀 减少Fe3+措施( Fe3+

  1g/l) 1、ph值高于3.8时,连续操作时间不可太长 2、最好使用含硫的镍阳极并保持适当的阳极面积,一般sa:sc=2:1 3、不电镀时应立即关闭空气搅拌,降低温度 4、如果无过滤设备,最好采取阴极移动 5、当fe3+含量增加过多时,应取走一些铁阳极 注意: 补加某种成分时,应先用热水溶解,有的原料还需要用活性炭处理后,经过过滤入槽 凡添加某种成分和补加溶液时,都应事先将所用溶液的ph值调至3左右再加入槽中 镀液中的铁含量 低铁镀层 中铁镀层 高铁镀层 通过调节镍阳极和铁阳极面积比来控制二价铁离子的含量 四、阳极 ni、fe分挂 ni75%+fe25%合金阳极 注意: 铁阳极纯度高,放钛篮或用镍铬丝做挂具,聚丙烯阳极套,不可与镍阳极装在一起 镍阳极以含硫的镍阳极最好 调节铁阳极面积,控制溶液中的铁含量 定期过滤,过滤后十二烷基硫酸钠被活性炭吸附,应更新添加 溶液的组成及操作条件 硫酸镍/(g/l) 100-180 氯化镍/(g/l) 40-50 亚磷酸/(g/l) 10-15 磷酸/(g/l) 40-60 添加剂/(g/l) 适量 ph 1-2 温度/℃ 58-62 阴极电流密度/(a/dm2) 1-4 电镀镍-磷合金工艺规范 耐蚀性好 硬度高 耐磨性好 能屏蔽电磁波 提供磷 稳定亚磷酸含量、 缓冲剂 可溶性镍阳极和不溶性阳极石墨混合使用1:3-5 溶液的组成及操作条件 硫酸镍/(g/l) 90-120 硫酸锌/(g/l) 40-60 硫酸铵/(g/l) 20-30 硫氰酸钠/(g/l) 25-35 硼酸/(g/l) 25-35 ph 5-6 温度/℃ 30-35 阴极电流密度/(a/dm2) 0.1-0.3 电镀镍-锌合金工艺规范 黑镍镀层 消光 吸热 硫氰酸根中的硫与镍生成黑色硫化镍 镀后钝化、涂油或上一层有机涂料 溶液的组成及操作条件 氯化亚锡/(g/l) 10 氯化镍/(g/l) 75 硫酸镍/(g/l) 20 焦磷酸钾/(g/l) 250 蛋氨酸/(g/l) 5 ph 8.5 温度/℃ 50 阴极电流密度/(a/dm2) 2 电镀锡-镍合金工艺规范 黑镍镀层 消光 吸热 发黑剂 含s、n化合物 如含硫氨基酸 蛋氨酸 胱氨酸 半胱氨酸 镀后钝化、涂油或上一层有机涂料 §7.8 电镀zn-ni合金 一、概述 二、zn-ni合金电镀工艺规范 三、zn-ni合金溶液配制 四、zn-ni合金钝化 一、概述 zn基合金 zn-ni合金 zn-fe合金 zn-co合金 zn-ti合金 ni 10~15%耐蚀性最佳 co

  溶液的组成及操作条件 硫酸镍/(g/L) 180-220 硫酸亚铁/(g/L) 20-60 氯化钠/(g/L) 25 硼酸/(g/L) 40 柠檬酸三钠/(g/L) 20 苯亚磺酸钠/(g/L) 0.2 “791”光亮剂/(mL/L) 4 12烷基硫酸钠/(g/L) 0.2 pH 3-5 温度/℃ 50-70 阴极电流密度/(A/dm2) 2-6 二、工艺规范:P212 时间/h 0.5 分支阳极面积比 SFe:SNi=1:5 阴阳极面积比 S阴:S阳=1:2 硫酸镍/氯化镍、硫酸亚铁:主盐 氯化钠:阳极活化剂 柠檬酸钠:稳定剂,配合Fe3+ 硼酸:缓冲剂 糖精:初级光亮剂 791:次级光亮剂 苯亚磺酸钠:辅助光亮剂 十二烷基硫酸钠:润湿剂 柠檬酸、葡萄糖酸、酒石酸的盐类及其混合物、抗坏血酸、硫酸羟胺等 正则 非正则 平衡 异常 诱导 硫酸盐镀Co-Ni Co:-0.277V Ni: -0.246V 2、配位剂浓度的影响:P194 单一配位剂:氰化镀黄铜;酸性氟化物镀Sn-Ni 混合配位剂:碱性氰化物镀Cu-Sn 3、添加剂的影响 添加剂与配位剂相比,其影响要小得多 添加剂含量达到一定值后,镀层组成可基本不变 添加剂通常对简单盐镀液有明显影响 添加剂对合金成分的影响常有选择性 工艺条件 pH 电流密度 温度 搅拌 与合金共沉积类型无关,主要是通过影响金属配合物形式来影响合金组成 工艺条件 pH Zn-Ni 合金 对于正则共沉积来说,增加电流密度通常会有助于电势较负金属沉积速率的增加 电流密度 对于正则共沉积来说,增加温度,合金中电势较正金属的含量增加,受温度影响比较明显 温度 搅拌或阴极移动能降低阴极扩散层厚度,从而直接影响合金组成 对于正则共沉积,随搅拌强度的增加,合金成分中电势较正金属的含量增加 对于非正则共沉积、异常共沉积,搅拌影响不大 搅拌 §7.5 电镀合金的阳极 可溶性合金阳极 可溶性单金属联合阳极 不溶性阳极 可溶性和不溶性联合阳极 消耗量较小的金属离子可用金属盐或氧化物来补充 两种金属阳极溶解电位接近,可分别制阳极板,挂在同一阳极导电桥上 两种金属阳极溶解电位相差较大,应用两套阳极电流控制系统 §7.6 电镀Cu-Sn合金(青铜) 一、概述 二、氰化物镀Cu-Sn合金 一、概述 分类 Sn 颜色 硬度等性能 稳定性 层次 应用 低锡青铜 5-15% 粉红色或金黄色 硬度低 孔隙率低,抛光性好 易变色 底层或中间层,套铬 应用广 中锡青铜 15-40% 黄色 硬度居中 稳定性居中 底层 难套铬 应用少 三类铜锡合金的比较 分类 Sn 颜色 硬度等性能 稳定性 层次 应用 高锡青铜(白青铜) (银镜合金) 40-50% 银白色 硬度高 在镍铬之间 抛光后反光能力强 在空气中不易失去光泽,耐氧化性强 铅焊性能 导电性好 稳定性好,耐酸、碱、食品中的有机酸 代替镀银或镀铬 食品罐 三类铜锡合金的比较 缺点:脆性大,产品不能经受变形 注意 电镀铜-锡合金是我国代镍镀层应用最广泛,生产规模最大的一种合金。 铜-锡合金一般代替镍金属作为防护-装饰性电镀的底层或中间层。 Cu-Sn合金种类 氰化物电镀Cu-Sn合金镀液 低氰化物-焦磷酸盐镀液 低氰化物-三乙醇胺镀液 无氰电镀Cu-Sn合金镀液 焦磷酸盐-锡酸盐镀液 酒石酸盐-锡酸盐镀液 柠檬酸盐-锡酸盐镀液 HEDP(1-羧基乙叉,1-二膦酸)镀液 EDTA镀液 二、氰化物镀Cu-Sn合金:P209 溶液的组成及操作条件 低锡 氰化亚铜/(g/L) 30-35 锡酸钠/(g/L) 25-30 游离氰化钠/(g/L) 25-30 氢氧化钠/(g/L) 7-10 酒石酸钾钠/(g/L) 20-40 OP-10/(g/L) 0.05-0.2 明胶/(g/L) 0.1-0.3 碱式硫酸铋/(g/L) 0.01-0.03 温度/℃ 60-65 阴极电流密度/(A/dm2) 1-1.5 中锡 10-15 40-50 15-18 20-25 55-60 2-2.5 高锡 10-15 50-60 10-15 30-40 60-65 3-4 氰化亚铜 主盐 锡酸钠 游离氰化钠 络合剂 氢氧化钠 辅助络合剂 防止锡酸盐水解 及氢氧化铜沉淀 促进阳极正常溶解 添加剂 使镀层晶粒细致, 外观色泽均匀, 提高锡的含量, 提高镀层的光泽 酒石酸钾钠 明胶 以高锡镀液为例 1、配位平衡及电极反应 2、阳极 3、溶液配制 Cu+ Sn4+ CN- OH- 铜以氰化亚铜的形式加入 锡以锡酸钠的形式加入 1、配位平衡及电极反应 金属间化合物 金属间化合物 电子密度 结构 相 3/2 体心立方结构 β相 21/13 复杂立方结构 γ相 7/4 密排六方结构 ε相 电子化合物 4、非晶态合金: 电沉积得到的非晶态合金,一般是以过渡元素(Fe、Co、Ni、Cr)为主,含有少量的P、B、 Mo、 W、Re等的合金。非晶态合金的原子排列是无序的,无晶粒间隙、位错等晶格缺陷,无某一成分的偏析现象,它是各项等同的均匀合金。 例如Ni-P合金 铼 非晶态合金属介稳状态,对热具有不稳定性,在加热过程中结构会发生变化,并引起原子重排而逐渐结晶化 加热 电沉积合金与热溶法制备的合金的不同 (1) 电沉积合金是非平衡(体系)状态 (2) 合金相的组成不同 (3) 电沉积合金具有特殊的显微结构 二、共沉积的类型 正常共沉积 正则共沉积 非正则共沉积 平衡共沉积 在沉积层中,组分金属之比与电解液中相应金属离子含量比符合以下关系式: 正常共沉积 0 0 0 0 —合金中电势较正金属和电势较负金属的摩尔分数 —电解液中电势较正金属和电势较负金属的离子浓度 提高电解液中金属离子总含量 提高电解液温度 增加搅拌 降低阴极电流密度 提高阴极扩散层中 的金属离子浓度 正则共沉积 提高镀层中电势 较正的金属含量 简单金属盐的电解液的共沉积 有些配合物的电解液的共沉积 各组分的φ平相差较大,且共沉积时不能形成固溶体合金时 正则共沉积 正则共沉积 Ni-Co Pb-Sn Cu-Bi 配合物电解液,特别是配合物浓度对某一组分金属的φ平有显著影响的电解液 非正则共沉积 各组分的φ平接近,且易形成固溶体合金的电解液 非正则共沉积 氰化物镀 Cu-Zn 非正则共沉积 酸性体系 镀 Cu-Bi 酸性体系 镀 Pb-Sn 平衡共沉积 非正常共沉积 异常共沉积 诱导共沉积 注意 对于给定的电解液,只有在某一浓度、一定的工艺条件下才能出现异常共沉积,当条件发生变化时,有可能转为正常共沉积。 异常共沉积 含有铁族金属(Fe、Co、Ni)中的一种或多种合金的共沉积多属于 异常共沉积 异常共沉积 Fe-Co Fe-Ni Fe-Zn Ni-Co Zn-Ni Ni-Sn 诱导共沉积 诱导金属:通常把能促使难沉积金属共沉积的铁族金属称为诱导金属。 诱导共沉积 Ni-Mo Co-Mo Ni-W Co-W §7.4 影响金属共沉积因素 金属共沉积的类型 电解液成分的影响 工艺条件的影响 电解液成分的影响 1、电解液中金属离子浓度的影响 (包括金属离子浓度和金属离子总浓度) 第七章 电镀合金 §7.1 概述 §7.2 金属共沉积理论 §7.3 电镀合金层的相特点和共沉积的类型 §7.4 影响金属共沉积因素 §7.5 电镀合金的阳极 §7.6 电镀Cu-Sn合金 §7.7 电镀Ni-Fe合金 §7.8 电镀Zn-Ni合金 §7.9 电镀金合金 为什么要用合金镀层? 对镀层性能上的高要求 品种远远大于单金属 特殊的物理性能、化学性能、机械性能,使合金镀层在各方面优于单金属镀层 优势方面 抗腐蚀性 硬度 耐磨、减摩性能 耐高温性能 弹性 焊接性 外观 7.1.1 电镀合金的历史与发展 7.1.2 电镀合金的应用和分类 7.1.3 电镀合金镀液的类型 7.1.4 电镀合金的特点 电镀合金与热熔性合金相比 电镀合金镀层与单金属镀层相比 §7.1 概述 7.1.1 电镀合金的历史与发展 1840年前后,有关电镀合金的报道就陆续出现; 1870年首次出版了电镀青铜的专著; 1905年 Spitzer发表电镀黄铜及其电沉积理论的研究论文; 1910年Fild在发表了电镀黄铜、Cu-Ag合金的论文; 1910~1930年间,Hoing、Blum等人相继发表了关于镀液性能、镀层结构分析的论文; 1931~1950年间,电镀合金发展迅速,研究的合金种类较多,并且开发出了光亮电镀工艺; 1962~1980年,Brenner、Krohn、Sivakumar、青谷薰、Khomutov、Srivastava、Fedot、东敬、林忠夫、仓知三夫、小西三郎等人先后总结了不同时期的电镀合金的发展状况,并发表论文或出版专著。 7.1.2 电镀合金的应用和分类 230种,生产30多种 Cu-Zn Cu-Sn Ni-Fe Ni-Co Zn-Ni Zn-Sn Sn-Ni Pb-Sn Cd-Ti Au-Co Au-Ni Pb-In Pb-Sn-Cu 可焊性合金镀层 耐磨性合金镀层 磁性合金镀层 减摩性合金镀层 仿不锈钢合金镀层 贵金属合金镀层 Sn-Pb Cr-Ni Cr-Mo Co-Ni Ni-Fe Pb-Sn Pb-Ag Fe-Cr-Ni Au-Co Au-Ni Pd-Ni 防护性合金镀层 防护装饰性合金镀层 Cd-Ti Zn-Ni Sn-Zn Cu-Sn Sn-Ni Ni-Fe 轴承合金镀层 7.1.3 电镀合金镀液的类型 简单盐镀液 配合物镀液 有机溶剂镀液 熔融盐镀液 7.1.4 电镀合金的特点 电镀合金与热熔性合金相比: 容易获得高熔点和低熔点金属组成的合金 可获得热熔相图所没有的合金 在相同合金成分下,电镀合金与热熔合金相比,硬度高,延展性差 容易获得组织致密,性能优异的非晶态合金 电镀合金镀层与单金属镀层相比 能获得单一金属所没有的特殊物理性能,如导磁性,减摩性(自润滑性),钎焊性 合金镀层结晶更细致,镀层更平整光亮 可获得非晶态结构镀层 合金镀层可具备比组成他们的单金属更耐磨、耐蚀、更耐高温,并有更高硬度和强度,但延展性和韧性通常有所降低 不能从水溶液中单独电镀的W、Mo、Ti、V等金属可与铁族金属Fe、Co、Ni实现共沉积 能获得单一金属得不到的外观,通过成分设计和工艺控制可得到不同色调的合金镀层,具有更好的装饰效果 §7.2 金属共沉积理论 金属共沉积的条件 实际金属共沉积时的特点和影响因素 在合金共沉积理论中的阴极极化曲线 一、金属共沉积的条件 1、条件 合金中的两种金属至少有一种金属能单独从其水溶液中电沉积出来 金属共沉积的基本条件是两种金属的析出电位要十分接近或相等 通常将金属在阴极表面开始析出时的电位称为该金属的析出电位,也称沉积电位。 金属的析出电位: 2、实现共沉积通常采取的措施 二、实际金属共沉积时的特点和影响因素 1、电极材料性质的影响: (1)形成合金时的去极化作用-诱导共沉积 (2)形成合金时的极化作用 电化学反应迟缓,使极化增大 钝化极化:电极表面吸附外来质点,如氧化物或表面活性剂等,使放电困难 2、双电层结构的影响:当金属共沉积形成合金时,由于双电层中离子浓度和双电层结构的变化,离子的还原速度也将发生变化。电极反应速度主要取决于反应物离子在双电层中的浓度,而与溶液中离子浓度无关 3、金属离子在溶液中的状态的影响:当金属离子共沉积时,由于另一种离子的存在,会使某种放电离子在溶液中所处的状态发生变化,也可能形成新的离子形式,从而使金属离子还原速度受到影响 三、在合金共沉积理论中的阴极极化曲线 氰化物镀液电沉积Ag-Zn合金极化曲线 氰化物镀液电沉积Ag-Cd合金极化曲线 Pb Cu 碱性酒石酸盐镀液电沉积Cu-Pb合金极化曲线 电镀合金层的相特点和共沉积的类型 一、固态合金的相特点 形成合金的各组元(金属或非金属)仍保持原来组元的结构和性质 例如:Sn-Pb、Cd-Zn 1、机械混合物合金 (低共熔点合金): 两种或多种金属离子在电解液中共沉积形成固体溶液,将溶质原子溶入溶剂的晶格中,仍保持溶剂晶格类型的金属晶体 例如:Cu-Zn 2、固溶体合金: 间隙固溶体: 溶剂 溶质原子 置换固溶体: 溶剂 溶质原子 3、金属间化合物: 合金组元间发生相互作用而生成的一种新相,其晶格类型和性能完全不同于任一组 元,一般可用分子式表示其组成 例如:Cu6Sn5、Ni3Sn2 * *

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