P化学镀层与添加剂的区别及应用价值的研究

P化学镀层与添加剂的区别及应用价值的研究

【摘要】Ni-P化学镀层除耐磨、耐蚀外，还具有电阻性能、磁性、非磁性、焊接性、耐热性等，因此广泛应用于电子工业、制备磁性材料等。记录材料、超大规模集成电路技术和微机电系统制造中具有广泛的应用。 随着纳米技术的发展，化学镀在纳米材料的制备中展现出其特殊的应用价值，如在碳纳米管催化剂的制备以及“模板合成”生产纳米棒或纳米线方面显示出独特的优势。 通常，化学镀的电镀温度较高。 降低镀液的温度不仅可以提高镀液的稳定性、降低生产成本，而且还可以减少镀液的蒸发，从而达到节约能源和保护环境的双重效果。 在设计中温或低温化学镀工艺时，最有希望的解决方案是选择合适的络合剂和添加剂。 少量的添加剂对沉积速度和涂层性能有显着影响。 但目前对添加剂作用机理的研究还不够深入。 同时，由于活化步骤关系到化学镀是否发生、沉积速度、镀层质量等问题，探索活化过程的机理、开发新的活化方法也成为化学镀的关键。化学镀技术的创新。 本文采用电化学实验方法和扫描电镜、能谱、光谱等现代物理技术进一步了解添加剂的作用机理。 同时研究了金属基材化学镀的初始工艺、碳纳米管和碳酸钡陶瓷表面的无钯活化化学镀工艺、单晶硅表面的直接化学镀工艺，并讨论了相关过程的机制。

此外，还研究了镍-高磷化学镀层的耐蚀性能及其与显微组织的关系。 本文的主要结果如下： 1、添加剂对化学沉积速度和形貌的影响探讨了镀液的组成以及添加剂在Ni-P、Ni-WP等化学镀体系中的作用。 实验发现，在无添加剂化学镀Ni-P镀液中，Ni~(2+)浓度和pH值的增加可以加快化学沉积速度，且Niz+浓度和pH值的增加有利于用量的增加。 Ni沉积。 当镀液含有添加剂时，发现硫脉冲（Tu）有助于Ni2+的还原，但主要抑制NaH的氧化p； 丙酸可促进 Niz+ 的还原和 : 的氧化； LaZO3有利于：的氧化。 镀液中含有TU和不含TU时镀层形貌有较大差异。 后者表面颗粒细小，截面内含有大量空隙，而前者粒径较大，截面内空隙少。 这是由于 TU 抑制成核过程和 H+ 的恢复。 Ni-WP化学镀中的大颗粒是由许多小颗粒组成的，小颗粒中又含有更细的颗粒。 LaC13通过降低涂层的W含量来细化涂层的颗粒尺寸。 在化学镀Ni-wP和Ni-P体系中，C13、乳酸、FeZ(504)3、丙酸、硫化物、203和2, 2'-联结等7种添加剂的添加对化学镀Ni-wP和Ni-P体系中的化学镀性能产生影响。沉积速度。 对影响进行详细研究。

结果发现，它们对沉积速率的影响呈现出相对一致的变化规律，即随着添加剂浓度的增加，存在最大沉积速率。 基于这一实验事实，建立了吸附模型，并推导出了添加剂加速化学沉积的理论公式。 利用理论公式对实验结果进行曲线拟合，结果较为吻合。 根据拟合结果得到吸附平衡常数。 结果表明，添加剂在基体上的吸附平衡常数（K：）大于吸附还原剂上的吸附平衡常数（Kz），即添加剂在基体表面的吸附能力矩阵更强。 LaC13，硫化物，加203和2，2'的组合的KI和普通值远小于乳酸，丙酸盐和FeZ（50），这表明LaC13，硫化物，加203和2， 2'1-联酸的吸附能力比乳酸、丙酸和FeZ(So')3强得多。 因此，LaCl3、硫化物、203和2,2'-1-连接酸引起的峰值沉积速率浓度与乳酸、丙酸和FeZ(So')3的峰值沉积速率浓度相差甚远。 低于乳酸、丙酸和FeZ(sO,)s。 2.几种有机助剂作用机理的研究。 化学镀是一种共轭工艺。 分别了解了添加剂对镍离子还原和N-HZPOZ氧化的影响。 作用机制。 结果表明，添加剂主要通过表面效应发挥作用。 例如，丙酸通过与 Ni2+ 形成表面络合物来促进化学沉积。 丙酸在分子间形成氢键，促进PH键断裂，生成·PHOZ-中间体； 丙酸与带有“one-oco-one”官能团的Ni2+形成桥络合物，从而加速Ni的沉积。

乳酸在结构上与丙酸相似，因此通过相似的机制促进氧化，但由于其原因。 比丙酸多一个轻基团，乳酸与Ni2+可能形成螯合物，不利于Ni沉积。 虽然Tu促进Ni2+沉积，但是Tu对Ni2+阴极还原有两个作用。 首先，它阻碍镍晶核的形成。 TU浓度越大，成核所需的过电位越高。 其次，在镍晶核存在的表面，TU促进镍颗粒的生长。 这也可以解释TU对化学镀形貌的影响。 TU对成核生长的阻碍作用与表面络合物的形成有关，但表面络合物的形成可以加速镍的沉积。光谱研究表明，功被吸附在带有s原子的铜基体上，当没有s原子时，功被吸附在铜基体上。 Niz+，为水平吸附，当Niz+存在时，吸附方式转变为垂直吸附。 在形成的表面络合物中，TU是与Ni2+配位的S原子。 3.采用极化曲线、交流阻抗和差示扫描量热法测定了化学镀磷合金的耐蚀性能及其与显微组织的关系。 测量了不同P含量t的化学镀Ni。 P合金的耐蚀性（在5%Naa溶液和峰值结晶温度下），发现镀层P含量在21～22at%范围内，耐蚀性和耐蚀性均出现最大值。结晶温度。 XRD实验表明涂层具有非晶结构。 根据非晶合金菱面体单元结构模型（RUSM），P和Ni形成的键数随P含量的变化而变化，合理地解释了化学镀Ni-P合金镀层的耐腐蚀性能。 的性质和峰值结晶温度