超声波强化电镀过程及改善镀层质量的机理

在金刚石电镀工具生产过程中，扩散步骤通常是电镀速度控制步骤，浓差极化是比电化学极化更为主要的限制因素。超声波能够强化电镀过程，提高沉积速率，并且改善镀层质量。阴极极化曲线测定结果证明，产生这种效果的机理，从电极过程动力学观点看来，实质上是超声波的机械振动和空化现象在电镀溶液中对扩散层的特殊搅拌引起的强烈的去极化作用．这种作用能够大大减少甚至完全消除浓差极化，因而允许使用大电流密度以提高生产效率，同时能够获得致密平整的良好镀层。     

脉冲镀金工艺研究

<正> 脉冲电镀(Pulse Plating)是正在发展的一项新工艺,即采用周期地被一系列开路(此时无电流)所中断的单向电流进行电沉积的过程。其特点是可提高阴极电化学极化(Δφ电),降低浓差极化(Δφ浓),从而改善镀层的物理与化学性能。 为提高航天产品上电子元器件在浓盐雾、高湿热环境条件下的耐腐蚀性,延长使用寿命,我们采用航天部标准化所研制的MD-2型脉冲电源进行系统的镀金工艺试验与批生产。结果证明脉冲镀金有以下特     

超声波对电镀金刚石工具性能的影响

分别在有超声波和无超声波条件下,制备了镍镀层和电镀金刚石工具。采用显微硬度计测试了镍镀层硬度,采用热震法和锉削法测试镀层与基体的结合强度,用显微镜观察镀层金相组织,计算了工具磨削比。研究结果表明:在电镀金刚石工具制备过程中,应用超声波可以细化镀层晶粒,提高镀层硬度,增强镀层与基体的结合强度。上砂前应用超声波可提高电镀金刚石工具磨粒密度和工具的磨削比。     

超声波对电镀金刚石工具制备过程的影响

应用超声波制备了镀层和电镀金刚石工具，测试镀层硬度和金刚石工具的上砂密度，研究结果表明：当电流密度一定时，金刚石工具镀层硬度随超声波功率增强而增加。在金刚石工具制备过程，超声波不适用上砂的全过程。只要金刚石磨粒埋入镀层厚度合适，超声波可以用于金刚石工具的加厚过程，提高工具的制备效率。     

CLAM钢表面室温离子液体电镀铝

采用AlCl_3-EMIC离子液体在室温下对国产低活性铁素体/马氏体钢(CLAM钢)表面进行镀铝处理。研究了镀前处理对镀层-基体界面的影响。采用SEM、EDS分析了不同电流密度对镀层表面形貌与界面形貌的影响,同时与脉冲电镀所得结果进行了比较。结果表明:在电化学前处理过程中,增大电流密度会增强镀层与基底结合力;电流脉冲的加入可以减弱溶液浓差极化现象,增加表面组织致密性;镀层晶粒大小随电流密度增大而减小,镀层球状组织随电流密度增大而增大。在优化的电镀工艺下(前处理电流密度控制在10 mA/cm~2以上,电镀电流密度控制在10~20 mA/cm~2,对应的电镀时间45~95 min,优选脉冲电流电镀),得到的铝镀层表面光滑,致密,结合力强,厚度可控。     

无氰电镀液中超声电沉积耐腐蚀纳米晶铜镀层

通过超声辅助电沉积法,在无氰络合电镀液中以高阴极电流密度在钕铁硼磁体上电沉积获得纳米晶铜防护镀层,研究了不同超声波频率下的镀层形貌、晶粒尺寸、显微硬度和耐腐蚀性能。结果表明,随着超声波频率的增加,络合电镀液体系的铜电沉积有效阴极电流密度显著增加,相应的阴极电流效率也提高,从而获得致密的纳米晶铜镀层。在阴极电流密度为4.0 A·dm^-2和超声波频率为40 kHz的条件下,能够获得平均晶粒尺寸为18.8 nm的铜镀层。超声辅助电沉积法还能促进烧结钕铁硼基体盲孔内的铜沉积,从而改善基体与镀层之间的结合力。在同样的镀层厚度下,烧结钕铁硼表面所沉积镀层的耐腐蚀性随超声波频率的提高而优化。     

超声电镀锡铋合金研究

研究了超声波对锡铋合金电镀的影响.通过赫尔槽试验优选出最佳镀液配方和工艺条件,用SEM法观测了镀层形貌,并测试了镀层和镀液性能.结果表明:超声波的作用扩大了电流密度范围和温度范围;所得镀层表面光亮、结晶更细致、均匀,镀层结合力、抗氧化性和可焊性改善明显,耐蚀性增强;镀液性能稳定,阴极电流效率和沉积速度得到提高.因此,超声波对电镀工艺条件、镀层质量和镀液性能都有明显的改善作用.     

新型高效电镀滚筒

新型高效电镀滚筒,使用阴极连接器进行阴极连接。连接器保证了滚筒的良好导电效果。新型电镀滚筒以新颖的结构,使其在工作中,大大缩小了镀液在工作时产生的浓差梯度,强化了扩散速度,提高了阴极电流效率和生产效率。对产品质量有较大提高。本机还具有一机多能的效果。     

稀土纳米复合镀层的制备及高温抗氧化性能研究

利用超声波在电镀过程中产生的空化效应,解决稀土纳米颗粒在电镀过程中易发生团聚的问题.得到性能优良的Ni-CeO2纳米复合镀层.结果表明,在实验条件下的最佳工艺参数为:镀液中CeO2颗粒量为40g/L,阴极电流密度为4 A/dm2,超声波功率为240W,频率为20 kHz.有超声镀层的电沉积率比无超声镀层的要大;有超声镀层的可形成致密的氧化膜,其高温抗氧化性能要优于无超声镀层的.     

电镀电流密度对铝锰合金镀层耐蚀性的影响

目的提高钢铁材料的耐腐蚀性能。方法采用添加了质量分数1.0%MnCl2作为锰源的Al Cl3-NaCl-KCl熔盐体系,在电流密度分别为13.3、26.7、48.0、50.0、55.6 m A/cm~2的条件下在Q235钢表面进行电镀,测试了该熔盐体系中电镀过程的循环伏安曲线。采用X射线衍射仪(XRD)、电子能谱仪(EDS)与扫描电子显微镜(SEM)对镀层表面与横剖面进行检测,并在1.0 mol/L NaCl溶液中,用电化学工作站对镀层进行了动电位极化曲线测试。结果电镀过程中Al与Mn存在共沉积现象,不同电镀电流密度条件下得到的Al-Mn合金镀层均为非晶态,镀层的剖面分析表明镀层均匀、界线清晰,成分为Al与Mn两种金属。电流密度较小时镀层平整光滑,达到48.0 m A/cm~2时,镀层中开始有胞状物质形成,且随电流密度的增大变得显著。平衡电位、线性极化电阻与腐蚀电流密度均随电镀电流密度先增大后减小,并且在电流密度为48.0m A/cm~2时达到最小腐蚀电流密度与最大线性极化电阻。结论 Al-Mn合金镀层为非晶态,电镀电流密度为48.0 m A/cm~2得到的镀层在1.0 mol/L NaCl溶液中具有较好的耐腐蚀性。     

On size effect of rate of corrosion of copper nanowire ensemble: Part 2. Size effect of rate of corrosion of copper in pyrophosphate solution

The corrosion of specimens of copper produced by electroplating on disc electrodes 10–500 μm in diameter from a pyrophosphate electrolyte is studied in this electrolyte (without added copper ions) using polarization curve measurements. It is found that the rate of corrosion of the microelectrodes with a radius of 5 μm is eight times higher than that of the microelectrodes with a radius of 25 μm; the measured rate of corrosion remains unchanged when varying the radius of the microelectrode in a range of 25–250 μm. It is shown that the process under investigation is corrosion with oxygen depolarization; the rate of reduction (of dissolved oxygen) increases eightfold when varying the radius of the microelectrode in a range of 5–25 μm. The experimental results are confirmed by the calculations of diffusion currents for the microelectrodes, which show that the size effect, i.e., an increase in the diffusion current density with decreasing area of the electrode surface, should be observed for electrodes with a radius less than 20–30 μm.     

Electrodeposition of the Sn-58 wt.%Bi layer for low-temperature soldering

The electroplating characteristics and deposition layer of a Sn-Bi eutectic alloy applicable to low-temperature soldering were investigated. A methane sulphonate electrolyte was fabricated and the current density was focused in order to achieve an eutectic Sn-Bi composition. The electroplating characteristics, including the polarization curve and deposition thickness with plating time, were also studied. As experimental results, a polarization curve showed a Sn-Bi codeposition occurred under a −0.5 V electropotential. The Bi content in the Sn-Bi deposit decreased with an increasing current density, such as 99.42 wt.% for −10 mA/cm² and 42.27 wt.% for −40 mA/cm². The thickness of the electroplated layer increased with the plating time, while a relatively uniform thickness was obtained in a short plating time, such as less than 40 min. The eutectic deposition of Sn-58.2 wt.%Bi was successfully fabricated by plating at −30 mA/cm² for 30 min.     

Influence of concentration of zinc ions on electrocrystallization process of zinc

Cyclic voltammetry, chronoamperometry and scanning electron microscopy were employed to study the influence of Zn^2 ion concentration in electrolyte solutions on zinc electroplating process. The results show that, at high overpotentials, the nucleation of zinc is instantaneous, and nuclear density increases with the overpotentials increasing. While at low overpotentials, the zinc may be preferentially electrodeposited on surface inhomogeneities such as emergence points of edge, screw dislocations, atomic disorder, kink sites, or monoatomic steps, and no distinguished nucleation current can be observed. The major dissolution peak in cyclic voltammogram drifts positively due to the change of the rate-determining step of zinc electroplating processes from diffusion to the electrochemical reaction with the increase of Zn^2 ion concentration.     

不同密度研磨介质球对机械研磨电镀铜镀层耐蚀性能影响

目的：利用垂直冲击电镀装置制备机械研磨电镀铜镀层。方法在普通酸性镀铜液中分别加入玻璃球、铜球、铅球,在垂直冲击电镀装置振幅为4 mm、频率为12 Hz的情况下制备30μm的铜镀层,利用电子扫描电镜（SEM）观察镀层表面微观形貌,研究不同密度研磨介质球对镀层晶胞大小的影响;利用恒电位仪测量机械研磨电镀过程中的阴极极化程度,研究机械研磨电镀晶胞细化机制;利用失重法测试镀层在3.5%（质量分数）的 NaCl 溶液中的腐蚀速度,研究介质球密度与铜镀层腐蚀速度之间的关系;利用电化学测试技术验证介质球密度与铜镀层腐蚀速度之间关系的一致性。结果与普通铜镀层相比,机械研磨铜镀层晶胞细小,耐蚀性较好;铅球机械研磨铜镀层晶胞最小,耐蚀性最好;铜球机械研磨铜镀层晶胞次之,耐蚀性次之;玻璃球机械研磨铜镀层晶胞最大,耐蚀性最差。结论介质球密度为(2～12.3)×103 kg/m3时,随着介质球密度的增大,铜镀层晶胞减小,耐蚀性提高。     

电化学测量金属中氢的背景电流问题

为连续监测常温下金属中氢浓度,根据Devanathan-Stachurski电池原理设计了一种新型的双电极电化学氢传感器,采用电镀Ni层作为催化剂,金属氧化物电极作为辅助电极.用电化学方法和SEM研究了背景电流问题.结果表明,电镀过程中产生的氢是测量初期较大背景电流的根本原因.氯碱生产现场实验结果表明,该传感器对大电流电解槽阴极中的原子氢含量变化响应灵敏、迅速.     

代镉锡锌合金的电镀工艺与机理

研究了获得性能良好的代镉锡锌合金镀层的工艺条件，结果表明在柠檬酸盐酒石酸盐混合体系中可获得光亮细致、抗蚀性好、氢脆性低、焊接性能与镉相当的锡锌合金代镉镀层。还用旋转圆盘电极法、循环伏安法和极谱法研究了添加剂的作用机理，结果表明添加剂Ａ的整平作用符合ＫａｒｄｏｓＯ提出的整平扩散机制。     

Ni-SiC复合电铸层内应力实验研究

提出通过掺杂SiC颗粒来减小Ni微电铸层内应力的新方法,基于UV-LIGA工艺制作了纯镍电铸层和Ni-SiC复合电铸层,采用X射线衍射法测量微电铸层的内应力,分析SiC颗粒对微电铸层内应力的影响效果。利用L_9(3~4)正交试验考查了铸液中SiC浓度、电流密度、搅拌转速及电铸温度等工艺参数对复合电铸层内应力的影响。结果表明:掺杂SiC颗粒能有效减小微电铸层内应力,电流密度和铸液中SiC浓度对内应力的影响大于搅拌转速和电铸温度。复合电铸层内应力实验的最优工艺参数为:SiC浓度20 g/L,电流密度1 A/dm~2,磁力搅拌转速600 r/min,电铸温度50℃。     

提高金刚石工具电镀沉积速率的新工艺

本文从电镀理论分析入手，确定了影响沉积速率的因素，指出了常用的改进措施，并结合实际，提出了一套新的电沉积金刚石工具的工艺，该工艺通过提高镀液中主盐的浓度，不仅加快了电沉积的速率，而且改善了电镀层的质量。     

钛合金镀后热处理对镀层结合力的影响

主要研究了TC4钛合金镀后热处理对镀镍或铜／层结合力的影响。结果表明,热处理后镀层与基体之间的界面形成以固溶体或金属间化合物为主的扩散层,采用XRD分析扩散热处理后镀层与基体之间的界面表明,扩散层中存在Ni3Ti,NiTi,NiTi2等金属间化合物;镀层结合力的提高与热处理后所形成扩散层的厚度无直接关系,而认为其主要取决于是否有利于镀层与基体之间金属键的形成。当扩散层中的固溶体或金属间化合物足以破坏镀层与其体之间存在的氧化膜等非金属膜层的完整性,而镀层与基体之间的微观间隙不因热处理而增大时,则能促进镀层与基体之间金属键的形成,从而提高镀层的结合力。