脉冲镀金工艺研究进展

金镀层具有良好的耐腐蚀性、抗氧化性、导电性及延展性,广泛应用于精密微纳元器件制造。电化学镀金是实现微纳元器件镀金的主要工艺之一,主要分为直流镀金工艺和脉冲镀金工艺。相较于直流镀金工艺,脉冲镀金工艺可通过控制脉冲波形、频率、占空比及电流密度等脉冲参数,改变金属离子电沉积过程中的电化学极化和浓差极化,灵活调控镀层的物理化学性能。近年来,国内外在微纳元器件脉冲镀金工艺领域开展了系列研究工作,并取得了不错的进展。综述了电化学脉冲镀金的基本原理,描述了电镀金试验中金由离子形态转化为金属的过程。此外,还综述了占空比、频率、电流密度、脉冲导通时间、脉冲关断时间等脉冲参数对金镀层形成的影响,以及镀层性能评价方式;另外,介绍了无氰和有氰两大典型镀液获得金镀层的基本情况,分析了它们各自的优缺点,主要表现为有氰镀液稳定性好,所得金镀层较均匀,而无氰镀液的突出优势为无毒,但其稳定性有待进一步提高。最后,展望了脉冲镀金工艺的发展方向,可为发展新型脉冲镀金工艺及应用拓展提供有益的参考和启示。     

工艺参数对钨丝表面无氰镀金质量的影响

为了实现钨螺旋线表面镀金薄膜质量可控,研究了无氰电镀过程中工艺参数如电流密度、镀液温度和沉积时间对镀金层质量的影响规律。利用扫描电子显微镜对镀金层形貌进行观察分析。结果表明:电流密度影响镀金薄膜的表面平整度及晶粒大小;镀液温度影响无氰镀液稳定性,从而影响薄膜的表面光泽度及平整度;电沉积时间对镀层覆盖效果影响较大。沉积时间过短,镀层覆盖效果差;时间过长,边角效应严重。沉积时间宜控制在1.5 h内。     

还原镀金研究进展

金在电子产品和装饰性产品中的应用十分广泛,其稳定的化学性质不仅能够对基底起到良好的保护作用,金黄的色泽还具有装饰效果.虽然电镀金和置换镀金均能够沉积金层,但是金层的质量还存在不可控的难题,诸如基底形状会影响镀层的均匀性、"黑盘"现象的产生以及镀层厚度有限等.近年来,随着电子产品的快速发展,许多行业对电路板的整体质量提出了越来越高的要求,金层对保证电子器件的可靠性起着非常重要的作用.还原镀金是克服上述缺陷的一个重要研究领域,特别是环境友好的无氰镀金技术已成为研究热点.对氰化物体系和无氰体系镀金液常用还原剂(包括亚硫酸盐、二甲基胺硼烷、次磷酸盐、联氨、抗坏血酸、硼氢化钠、硫脲和其他还原剂)及促进剂的研究和作用基本原理进行了总结,重点阐述了镍和金对这些还原剂的催化活性.大部分还原剂仅受镍和金其中一种金属的催化,在沉积初始阶段和后期阶段,两种或多种还原剂的复配是实现反应速率保持较高的一种可行方案.沉积厚金依赖于可被金催化氧化的还原剂.最后展望了无氰还原镀金的发展方向.     

复合还原剂SHP和HAS对Ni-P表面还原镀金的影响

目的 研究复合还原剂次亚磷酸钠（SHP）和硫酸羟胺（HAS）对置换镀金过程的影响,拟解决化学镀Ni-P层上置换镀金的镍腐蚀和后期沉金困难的问题。方法 采用连续加热测试,研究了还原剂对镀液稳定性的影响。利用密度泛函理论对配合物分子进行了计算,对比了反应前后配合物分子结构的福井函数和轨道能级。通过XRF测试了金层的厚度,并结合开路电位分析了还原剂对镀层厚度的影响。利用恒电位下电流瞬变对金核生成和成长的影响进行了分析。通过SEM对镀层的微观形貌进行了表征;通过Tafel测试对镀层的电化学抗腐蚀性进行了分析。结果 次亚磷酸钠和硫酸羟胺同时加入不会影响镀液的稳定性,羟胺与腈根的反应降低了Au+的反应活性。0.05 mol/L次亚磷酸钠和0.03 mol/L硫酸羟胺下能够获得超过0.09 μm的镀金层。在次亚磷酸钠的作用下,镀金过程中的镍析出减少,镍层的腐蚀得到有效抑制。成核模式在硫酸羟胺的作用下处于瞬时成核,金核尺寸更大。镍腐蚀的减少以及镀金层厚度的增加,使得整个镀层的抗腐蚀性能得到显著的提高。结论 在置换镀金液中同时加入次亚磷酸钠和硫酸羟胺有效地提升了镀金速率,并且降低了镍层腐蚀,改善了化学镀镍金层的质量,有利于提高工业生产效率,并满足PCB高致密性和高频化趋势下的新要求。     

过渡层对钨螺旋线表面无氰镀金质量的影响

采用预镀过渡层的方法提高钨螺旋线表面无氰镀金薄膜质量,研究了过渡层厚度对镀金层质量的影响。利用带有能量色散光谱仪的扫描电子显微镜对镀层形貌和成分进行了分析。结果表明:预镀层厚度对镀金层质量有影响。预镀层过薄,影响后续镀金层覆盖效果,导致螺旋线表面部分裸露;预镀层过厚,氢炉高温(960℃,0.5 h)处理过程中可形成铜含量较高的Cu-Au合金易熔化,镀金层出现起皮、脱落等现象。沉积时间控制在10 s时可获得适宜厚度的过渡层。     

亚硫酸钠-柠檬酸钾体系络合剂对镀金层性能的影响

目的 研究亚硫酸钠-柠檬酸钾体系络合剂对可伐基板镀金层共晶焊接性能的影响机理,从而优化络合剂含量工艺范围,提升镀金层金锗共晶可焊性。方法 采用扫描电子显微镜及能谱仪（SEM-EDS）、X射线衍射仪（XRD）、极化曲线等分析方法,结合镀金层孔隙、金锗共晶焊接润湿性和剪切强度测试,研究了亚硫酸钠-柠檬酸钾体系络合剂,对镀金层表面金锗焊料润湿性,金锗共晶层结合力、表面和截面形貌、结晶状态、孔隙,以及金锗共晶焊接界面微观形貌等的影响。结果 亚硫酸钠和柠檬酸钾均能起到络合剂作用,当络合剂亚硫酸钠质量浓度为120～160 g/L和柠檬酸钾质量浓度为40～60 g/L时,络合剂含量的增加可使镀金液阴极过电位明显增大,从而使所制备的镀金层结晶更加致密。当络合剂亚硫酸钠质量浓度为160～200 g/L、柠檬酸钾质量浓度为60～100g/L时,电沉积的镀金层表面明显平整,截面形貌致密,孔隙少,且以（311）晶面择优生长,晶粒尺寸为43.7nm,晶面间距为0.123nm,金锗焊料润湿良好,金锗共晶层结合力较大,剪切强度可达3 MPa以上,可满足金锗共晶焊接使用要求。结论 亚硫酸钠-柠檬酸钾体系络合剂含量对镀...     

无氰电刷镀金技术在航天工业中的应用

应用FJY-18无氰电刷镀金技术制得的金镀层具有孔隙率低、色泽金黄、光亮、结合力好,镀厚能力大于20μm,显微硬度HV=130～150,施工温度范围宽、无毒等特点,该技术已用于航天工业中某一关键部件的表面减磨密封镀金.     

一种化学还原镀金液复合配位剂的研究

目的研究由乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)、乙二胺四亚甲基膦钠(EDTMPS)和柠檬酸三铵(C_6H_5O_7(NH_4)_3)组成的复合配位剂,在不同浓度及pH下,对金沉积速率、镀金液稳定性、金镀层结构及性能的影响。方法用化学镀的方法在树脂基体上先预镀覆Cu-Ni-Pd金属层,然后制备金镀层。采用正交实验法,研究复合配位剂浓度及pH对金层沉积速率、镀金液稳定性、结合力、光亮度的影响。借助扫描电镜及能谱,分析不同优化组合镀液配方制备的镀层形貌及成分。结果以镀金沉积速率为评价指标时的最优组合为A_2C_3D_3B_2,以镀液稳定性为评价指标时的最优组合为A_2C_2B_3D_2,以镀层结合力为评价指标时的最优组合为A_2D_2B_2C_2,以镀层光亮度为评价指标时的最优组合为A_3C_1D_2B_2。将4个单一评价指标的最优组合重复实验,实验结果表明,当EDTA-2Na为15 g/L、EDTMPS为3 g/L、C_6H_5O_7(NH_4)_3为30 g/L、pH为6.0时,镀液稳定性最高,可达6 MTO;镀层沉积速率最快,可达0.0066μm/min;镀层结合力可达5级,光亮度可达1级。结论采用EDTA-2Na、EDTMPS和C_6H_5O_7(NH_4)_3组成的复合配位剂,在适当的pH下能够提高镀层沉积速度及镀液稳定性,改善镀层表面形貌。     

高速光亮镀金

讨论新型高速光亮镀金溶液的配方以及操作条件的变化对金镀层的孔隙率,阴极电流效率,镀层外观的影响。由于该镀液能在高电流密度下操作,因而在电子工业中可用于印制电路板插头及其簧片的自动镀金和高速滚镀金系统。     

温度对化学镀镍磷合金基体上置换镀金过程的影响

运用X射线荧光光谱仪、原子力显微镜及开路电极电势等方法系统研究了3种磷含量(质量分数)(4%,9%及11%)的化学镀Ni-P基体上的置换镀金沉积过程,并分析了镀金温度对该沉积过程的影响。结果表明:置换镀金过程中沉积速率、表面粗糙度和电极电势均发生明显的变化,对应了镀金时Ni-P电极表面状态的变化,与Ni-P合金基体中磷含量和镀金温度高低均有一定的关系。在磷含量不同的Ni-P合金基体上置换镀金时,沉积速率及电极电势随时间变化的规律基本相似。同一温度下镀金时,Ni-P合金基体中磷含量越高,电极电势越高,初始沉积速率越低。温度对置换镀金过程的影响较为复杂。在50~80℃范围内升高温度,镀金层粗糙度变小,电极电势变正;而当温度为90℃时,镀层粗糙度明显变大,电极电势也变负。镀金层的粗糙度大小与金层外观有一定的关系,即外观良好的镀金层,其粗糙度一般较小。     

镁合金微弧氧化复合膜研究进展

微弧氧化（MAO）表面处理技术常用于改善镁合金的特定性能,但MAO膜容易产生微孔和微裂纹从而降低镁合金的耐蚀性。为了提高镁合金微弧氧化膜的使用寿命,主要综述了国内外MAO工艺过程调节措施和MAO膜后处理技术的最新研究进展,重点介绍了近年来国内外镁合金MAO复合膜的研究热点。着重介绍了通过工艺过程调节提高镁合金MAO膜长期保护性能的几项措施：通过电参数和电源类型调节协同电解液成分调整提高MAO膜耐蚀性;通过加入电解液添加剂提高MAO电解液稳定性和电导率;利用具有自封孔作用的添加剂可以参与成膜的特点提高MAO膜致密性;通过复合工艺在MAO膜传统封孔后进一步封闭孔隙。此外,详细介绍了包括疏水涂层、化学镀、类金刚石涂层、生物膜涂层等复合膜工艺的研究进展,强调了复合膜不仅耐蚀性高而且具有功能化应用前景：超疏水复合膜对镁基底具有主动的腐蚀保护作用,超疏水膜协同MAO膜可以提高表面的疏水性;镀镍层致密无微孔且与MAO膜交错咬合能够改善镁MAO膜的导电性和耐蚀性;MAO涂层代替金属缓冲层能够提高类金刚石涂层和基体界面结合强度;生物复合涂层不仅耐蚀性高还具有促进细胞增殖和分化生物活性的作用。最后,基于镁...     

镁合金表面腐蚀防护技术研究进展

镁合金较差的耐腐蚀性能限制了其大规模应用。利用表面腐蚀防护技术可以有效改善镁合金的耐蚀性能,延长镁合金的服役寿命。因此,可靠的表面腐蚀防护技术是突破镁合金应用瓶颈的关键。从镁合金表面腐蚀防护技术的分类入手,阐述了各种防护技术的基本原理。在此基础上,综述了近年来镁合金腐蚀防护技术的研究进展,包括电化学方法、化学方法及其他表面腐蚀防护方法等,阐明了各种技术的优缺点及适用范围,并对镁合金表面防护技术的发展趋势进行了展望。经过多年的发展,镁合金表面防护技术的理论研究和应用日臻完善,现有的表面防护方法一定程度上都能为镁合金基体提供腐蚀防护作用。然而,随着镁合金应用范围的扩展,相关结构件常会面临恶劣的服役环境。因此,单一的表面腐蚀防护技术已经很难满足工业领域对镁合金材料的迫切需求,多种表面处理技术联合制备的复合涂层具有广阔的应用前景。镁合金表面防护技术当前正朝着功能化和智能化的复合涂层方向发展,同时对制备工艺的安全环保性也提出了更高要求。未来除了保证高耐蚀性外,开发多功能智能涂层对提升防护层的长效防护能力、拓宽镁合金的应用范围具有重大的现实和长远意义。     

冶金严苛服役环境中热喷涂技术的应用现状及展望

以超音速火焰喷涂、大功率等离子喷涂等为代表的先进热喷涂技术,已成为冶金行业关键装备及部件在严苛服役环境下实现高温耐磨、耐腐蚀、抗结瘤、隔热等多功能化的关键技术.概述了不同热喷涂技术的基本原理及涂层特性,进而详细论述热喷涂技术在服役于严苛环境中的冶金关键设备(如连铸结晶器铜板、热镀锌铝锅组件及高温炉辊等)上的研究现状及应...     

21世纪的表面处理新技术(待续)

表面处理技术不仅是产品的美容术,也是许多产品的制造技术,产品性能的改良技术和高科技的最新纳米材料的制造技术.面对21世纪环境保护新法规的出台以及高新技术发展的新需求,表面处理将如何适应这种新需求呢?评述了适应新环保新法规要求的印制板无铅表面终饰技术,如化学镀镍/置换镀金、置换镀银、置换镀锡、有机保焊剂(OSP)以及电镀镍/电镀金等工艺的优缺点.电镀、化学镀和复合镀是获得纳米膜层的最简便方法,介绍了许多纳米新镀层的性质、晶粒尺寸大小的控制以及纳米镀层在表面处理上的应用.还介绍了信息产业的表面处理新技术,如芯片铜线路的湿法工艺,印制板的二阶盲孔镀铜、细线芯片的单槽镀铜系统以及超细线挠性印制板的置换镀银和置换镀锡.最后还介绍了21世纪最新的超临界流体(SCF)表面处理新技术的特点及其在信息和印制板产业上的应用.     

化学镀的研究进展及发展趋势

化学镀能够有效增强基体材料的表面性能,拓展其应用范围,在许多领域具有广泛的应用前景。综述了化学镀的基本原理、处理方法及施镀工艺,详细讨论了化学镀的研究进展。归纳了化学镀层的种类及应用技术,主要包括化学镀镍、化学镀铜、化学镀钴、化学镀银、化学镀锡、化学镀金等。分别讨论了各类化学镀的研究进展、优势、劣势及应用范围。在此基础上归纳了化学镀存在的问题,主要为对能源的消耗和对环境的污染,引起了人们的广泛关注。化学镀技术发展呈现多元化的趋势,主要集中在激光增强化学镀、超声波化学镀、粉体化学镀、多层化学镀、稀土化学镀、复合化学镀。化学镀未来的发展方向一是原有化学镀工艺的进一步完善和提高,二是具有商业价值的新领域以及超功能性新材料所带来的化学镀技术新应用。     

苛刻环境下材料表面防护技术的研究进展

近年来,材料表面防护技术已由普通环境下的材料保护技术向苛刻环境下的特种防护技术发展,主要包括高速、高温、高压、重载环境下的长寿命润滑与强化技术,严酷海洋大气、深海环境、辐射环境下的腐蚀与防护技术,以及面向重大装备的维修与再制造技术等。这些技术的发展促进了磁控溅射、多弧离子镀、冷喷涂、热喷涂、智能防腐涂层等多项新技术的发展,并在航空、航天、船舶、兵器、核电等多个重点行业中得到应用。文中对近年来苛刻环境下材料表面防护技术的发展现状和趋势进行了研究,以我国重大工程装备为出发点,重点对材料的腐蚀与防护、减摩与润滑、耐磨与强化以及维修与再制造4个领域技术的新成果、新观点、新方法和新技术进行了综述,为相关的研究工作提供技术参考。     

高导热涂层制备及其性能研究进展

随着高集成技术、微电子封装技术、大功率LED技术以及超级计算机的迅猛发展,小型化、微型化与轻薄化成为现代及未来电子设备、电子电路的发展潮流,因此对散热要求越来越高.目前电子器件及设备主要应用导热硅脂、导热硅胶及复合材料来实现散热.若在器件及设备上制备一层具有高热导率、耐腐蚀、结合强度良好的导热涂层,可以更好地实现散热.从高导热涂层的应用背景及导热涂层的特点出发,阐述了制备方法和材料体系不同的三大类高导热涂层,重点介绍了以喷涂技术、磁控溅射技术、涂料技术制备高导热涂层的研究进展.对比这几种导热涂层制备技术可以发现,因为空气是热的不良导体,基于冷喷涂技术制备的涂层孔隙率低的特点,加之对涂层进行热处理后会更加致密,所以冷喷涂技术制备的导热涂层具有较高的热导率.但目前的喷涂粉末具有导电性,因此喷涂在电路及电器设备上应用还不够成熟.基于冷喷涂技术制备绝缘、高导热涂层,提高器件设备的导热性能,还有待进一步探索.     

微弧氧化陶瓷层后处理技术的研究现状及展望

微弧氧化陶瓷层表面孔隙的存在加速了陶瓷层的腐蚀,后处理技术有效地提高了微弧氧化陶瓷层的耐蚀性、耐磨性和功能性。本文介绍了水热处理、溶胶凝胶技术、化学镀和有机涂覆技术等在微弧氧化陶瓷层后处理中的应用情况,展望了微弧氧化陶瓷层的后处理技术的发展方向和前景。     

机械镀合金镀层的研究进展

首先,概述了近年来国内外对机械镀合金层研究的发展历程,指出不同种类机械镀合金层在湿式与干式工艺中的研究难点,湿式机械镀研究主要集中于镀层形成机理、锌基复合镀层及表面活化剂等,干式机械镀主要集中于镀层的合金化及镀层合金材料的配制方面。其次,分析了2种不同工艺下合金镀层的形成机理及合金镀层的防腐机理,湿式镀层由金属粉依靠表面活性剂和沉积促进剂在先导金属的作用下稳定持续形成,从而在基体表面形成防腐屏障;干式镀层依靠合金包覆的丸粒高速喷射冲击基体而形成,合金层和其表面的氧化膜作为防护层。最后,基于合金镀层优良的耐蚀性能和机械镀工艺特点,给出了研究发展以合金粉为原料的湿式机械镀的倡议,并从活化与沉积稳定性、绿色与复合化、产业标准化等方向,提出了机械镀合金镀层在防腐材料领域的发展趋势及研究建议。     

氢燃料电池中钛双极板研究进展

钛及钛合金密度低、比强度高且在酸性环境中耐蚀性优异,在氢燃料电池双极板中具有较高的应用价值。回顾了近年来氢燃料电池用钛双极板的研究进展,详述了钛双极板表面改性技术的研究成果,包括掺杂合金元素、钛表面涂覆金属基涂层(贵金属、金属碳/氮化物等)和碳基涂层(石墨、无定型碳等)。涂层结构组织的复合化和纳米化,有利于提升钛双极板的耐蚀性、导电性和疏水性,其对于提升氢燃料电池的性能及保证其运行的稳定性和耐久性具有重要作用。