镀液组成对电镀镀层的影响机制研究

发布时间：2017-07-29 22:30

  本文关键词：镀液组成对电镀镀层的影响机制研究

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【摘要】：电镀因其特殊的装饰性及功能性作用而成为重要的表面工程技术,随着时代的进步和经济的发展,人们对镀层质量要求越来越高。镀液成份是保证镀层质量的关键,因此研究镀液成分对镀层性能的影响机制具有重要意义。电镀镍是历史悠久并备受重视的工艺,随着长时间施镀,镀液中金属杂质离子浓度逐渐增加,当达到一定浓度时,镀层出现光亮度差、针孔、麻点等种种问题。甲基磺酸亚锡为代表的烷基磺酸盐镀锡工艺具有稳定性高及环保性等优点成为国内外研究热点,表面活性剂作为电镀添加剂的一种在电镀过程中起到重要作用,因此表面活性剂的研究在工业生产中具有重要意义。本论文主要从金属杂质离子对电镀镍镀层性能及表面活性剂对甲基磺酸镀锡的影响两方面开展一系列研究,得到结果如下:1.镀液分别引入2g/L的Co2+,Cr3+,Mn2+,Fe2+,Cd2+,Zn2+得到不同质量镀层,X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)的测试结果表明镀液中金属杂质的存在会降低镀层质量。同时通过阴极极化曲线、计时电位、交流阻抗等方法探讨了分别含有不同金属杂质镀液在电镀过程中电化学行为的规律性。通过镀液中金属杂质离子浓度梯度试验、耐腐蚀、耐热循环和耐高温循环实验考查不同使用条件下镀层的性能,最终得到镀液中不同使用条件下金属杂质离子的浓度限值,耐腐蚀实验得到浓度范围是Co2+≤60mg/L,Cr3+≤10mg/L,Mn2+≤100mg/L,Fe2+≤40mg/L,Cd2+≤20mg/L,Zn2+≤120mg/L;耐热循环实验得到浓度范围是Co2+≤60mg/L,Cr3+≤5mg/L,Mn2+≤90mg/L,Fe2+≤30mg/L,Cd2+≤20mg/L,Zn2+≤110mg/L;耐高温实验得到浓度范围是Co2+≤60mg/L,Cr3+≤5mg/L,Mn2+≤90mg/L,Fe2+≤20mg/L,Cd2+≤15mg/L,Zn2+≤110mg/L。不同使用条件下的浓度范围可以保证镍镀层致密、平整、光亮,并且能分别经得住腐蚀、热循环、高温等不同条件的考验,成为镍电镀生产时镀液中金属杂质离子浓度所允许的参照标准,是镍电镀镀液处理的依据,为镍电镀生产带来方便。2.本文由甲基磺酸亚锡电镀原液以及分别添加三种不同表面活性剂的镀液得到四种不同质量镀层,镀液性能和镀层表征结果表明表面活性剂在锡电镀过程中起着重要作用,不仅改善镀层的分散能力,而且提高镀层质量。表面活性剂的结构,如聚合度大小及官能团的种类和位置对镀液的极化度和镀层的质量都有明显的影响,聚氧乙烯醚类表面活性剂能更好改善镀层质量,聚合度低的聚氧乙烯醚类表面活性剂(NO.3)对镀层质量改善作用最明显。四种镀液的线性扫描,计时电位,循环伏安,交流阻抗等电化学测试,进一步说明三种表面活性剂对锡沉积反应的极化度及电化学反应速度有差别,推测了三种表面活性剂作用差别的原理。最后,本文对添加聚合度低的聚氧乙烯醚类表面活性剂(NO.3)的镀液进行深入研究,通过XRD和SEM对比不同甲基磺酸亚锡浓度、不同电流密度、不同NO.3浓度和不同温度下镀层质量的变化规律,得到了添加NO.3的甲基磺酸镀锡最佳工艺条件,为工业生产提供可靠标准。
【关键词】：镀液组成 电镀镍 金属杂质离子 甲基磺酸镀锡 表面活性剂
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ153
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第1章 绪论13-34
• 1.1 电镀概述13-17
• 1.1.1 电镀定义13-14
• 1.1.2 电镀分类14-16
• 1.1.3 电镀发展概况与展望16-17
• 1.2 电镀镍工艺17-21
• 1.2.1 电镀镍发展与应用17-18
• 1.2.2 电镀镍原理及分类18-20
• 1.2.3 电镀镍中常见的杂质分类及其影响20-21
• 1.3 电镀锡工艺21-25
• 1.3.1 电镀锡发展与应用21-22
• 1.3.2 电镀锡原理及分类22-23
• 1.3.3 甲基磺酸镀锡添加剂分类及作用23-25
• 1.4 立题依据25-26
• 1.5 论文内容及创新点26-27
• 1.5.1 研究内容26
• 1.5.2 创新点26-27
• 参考文献27-34
• 第2章 分析测试方法34-39
• 2.1 引言34
• 2.2 分析测试方法34-38
• 2.2.1 金属杂质种类和含量分析方法34
• 2.2.2 电极制备及前处理34-35
• 2.2.3 镀层性能测试方法35-36
• 2.2.4 电化学测试方法36-38
• 参考文献38-39
• 第3章 金属杂质离子对电镀镍镀层性能影响的研究39-62
• 3.1 引言39
• 3.2 实验部分39-42
• 3.2.1 实验试剂与仪器39-41
• 3.2.2 硫酸镍中金属杂质离子的确定41
• 3.2.3 镀液配方与工艺条件41-42
• 3.2.4 镀层表征及镀液电化学测试42
• 3.3 结果与讨论42-57
• 3.3.1 硫酸镍试剂中杂质元素的分析42-43
• 3.3.2 电镀液中金属杂质离子浓度的ICP测量43-44
• 3.3.3 镀层的外观影响44
• 3.3.4 镀层XRD表征44-47
• 3.3.5 不同镀层SEM的表征47-50
• 3.3.6 电镀原液以及引入不同金属杂质后镀液的电化学测试50-53
• 3.3.7 耐腐蚀实验53-55
• 3.3.8 耐热实验55-56
• 3.3.9 金属杂质允许存在的浓度范围56-57
• 3.4 结论57-59
• 参考文献59-62
• 第4章 表面活性剂对甲基磺酸体系镀锡的影响机制研究62-89
• 4.1 引言62
• 4.2 实验部分62-66
• 4.2.1 实验所用试剂及仪器62-64
• 4.2.2 镀液配制64-65
• 4.2.3 分散能力测试65
• 4.2.4 镀层表征及镀液电化学测试65
• 4.2.5 添加表面活性剂NO.3 镀液的工艺条件探讨65-66
• 4.3 结果与讨论66-86
• 4.3.1 镀液分散能力66-67
• 4.3.2 镀层晶相和形貌67-70
• 4.3.3 镀液电化学测试70-74
• 4.3.4 添加表面活性剂NO.3 镀液的工艺条件探讨74-86
• 4.4 结论86-87
• 参考文献87-89
• 第5章 结论与建议89-91
• 5.1 结论89-90
• 5.2 建议90-91
• 作者简介与科研成果91-92
• 致谢92-93

【参考文献】

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