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甲基亚砜有机溶剂体系电镬金工艺
甲基亚砜有机溶剂体系电镀金工艺
乐玮,唐道润,尹强,肖江,张超,周兰
(中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川绵阳621900)
[摘要]为了寻找镀液稳定、无毒且镀层性能优良的无氰电镀金エ艺,提出并研究了以二甲基亚砜为溶剂的
无氰电镀金工艺。通过讨论镀液组成及电镀工艺条件对沉积速率、镀层外观质量的影响,确定了最佳无电镀
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金工艺参数。来用扫描电镜(SEM)观察了最优工艺所得镀层表面形貌,采用热震试验测试了镀层的结合力,采
用硝酸腐蚀测定了镀层的耐蚀性能。结果表明:较优的二甲基亚砜镀金工艺参数为10g/LAu(PPh2)Cl,15g/L
NHCL,温度60℃,电流密度0.25A/dm2,电镀时间为0.5~1.0b(根据需求而定);该工艺获得的镀金层结晶
细致,结合力、耐蚀性良好;镀金液无毒、稳定性良好。
[关键词]无氣电镀金;エ艺;ニ甲基亚;Au(PPh3)CI
[中图分类号]QT153.1*8[文献标识码]A[文章编号]1001-1560(2013)03-0022-03
0前言
Na2CO3,10~20g/LNa3PO4,1~2g/L洗洁剂,70℃,
目前采用的非氰化物镀金液稳定性较差,金易析
15min)后,以体积比为1:1的盐酸溶液室温下
出,使其应用受到了很大的限制。用一些低毒性且简活化5-108,水洗后预镀镍,工艺参数:608L氯化
单易得的有机配体和金生成稳定的配合物,可代替氰鎳,300gL硫酸镍,40g/L明酸,1g/L十二烷基硫酸
化物金盐用于电镀,但这些有机配合物一般难溶于钠,3gL1,4-丁炔二醇,L糖精;pH值为4.0
n水,所以以有机化合物为溶剂电镀金为无氰电镀金温度55℃,电流密度2.5A/dm2,时间15min
提供了一种可能性。有机溶剂没有析氢作用,可以提
2电镶金工艺
高电流效率,降低生产成本,也不会产生氢脆,可作为
镀液:2.5~20/LAu(PPh2,)CI(用HAul4与
溶液镀金的扩展。二甲基亚砜有机溶剂体系电镀金PPh3反应制得),5~25g/LNH2C1(经真空脱水处理),
具有镀液高度稳定,不需要稳定剂和光亮剂等优点。溶剂为二甲基亚砜(经0.4nm活化分子筛和减压蒸馏
目前已有在二甲基亚矾体系中电沉积出镀金薄膜的处理)?;工艺参数:温度50~70℃,电流密度0.05
报道2?,但鲜有关于电镀工艺对镀金层组织和镀金液0.35Adm2,阳极为纯金板,电镀时间10~120min
性能影响的报道。本工作利用氯化三苯基膦合金通过单因素试验对镀液组分及工艺参数进行优选
[Au(PPh3)C]二甲基亚砜有机溶剂体系在预镀镍的1.3检测分析
紫铜上电镀金,优选镀液组分和施镀工艺参数,获得
(1)沉积速率以单位时间内镀层厚度的增加量
了性能良好的镀金层。
表示沉积速率,采用X-RAY厚度仪测量镀层厚度
1试验
(2)镀层外观目测评价镀层外观:表面全
黑,<50分;表面呈部分黑色,50~59分;表面呈红色
1.1基材前处理
浮灰,60-~69分;表面部分浮灰,70~74分;表面呈土
基材为纯度99%的紫铜片,尺す为1cmx1m,黄色,75~79分:表面为金黄色,80~84分:镀层半光
碱性化学除油(10~20g/LNa2SiO。,10~20g/L亮,85~89分;镀层部分光亮,90~94分;镀层光亮、
收稿日期]2012-11-07
均一,>95分。同一分数段以不同分数值表示光亮
通信作者]唐道润(1979-),主要从事ICF靶材料的度和均匀性的差异。
研制,电话:13458064300,E-mail: tangor9
3)镀层形貌采用S-470扫描电镜(SEM)观察
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镬金层的微观表面形貌。
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(4)镀层结合力用热震法进行测试:将试样放响镀层质量。因此,镀液中NH4Cl的适宜浓度为15
人DCT-52A型烘箱中,240℃恒温30min,取出迅速放g/L。
入冷水中骤冷,取出观察镀层有无起泡或分离现象。
(5)镀层耐蚀性采用硝酸试验评价:将试样放
7,5
人盛有浓硝酸的干燥器中(60±10)min后,放入烘箱中
7.0
于(125±5)℃烘30min,取出检査表面的腐蚀情况。
75部
(6)镀液稳定性:将镀液加热到施镀温度,在无负
荷工作条件下观察镀液的变化,并记录镀液不产生沉
淀的时间。
P(NHCL)/(g?L)
2结果与讨论
图2NH4CI浓度对沉积速率和镀层外观的影响
2.1镀液组分和工艺条件対电金的影响
2.1.3温度
2. 1. 1 Au(Pph )Cl
温度对金的电沉积过程影响较大。在15g
NH CI,其他条件同上时,镀液温度对沉积率和镀层外
在15g/LNH4Cl,电流密度为0.25Adm2,60
观的影响见图3。从图3可知,随着温度的升高,沉积
℃,30min条件下,金盐浓度对沉积速率和镀层外观速率和镀层外观得分都先增加后降低,60℃时,沉积
的影响见图1。由图1可知,Au(PP3)(浓度对沉积速率达到最大值7.5m/h,镀层外观质量也最好。
速率的影响不明显,原因是三苯基膵Ph23分子中的P因为随温度升高,粒子运动的速率逐渐加快,基体表
原子有孤对电子与Au作用生成[Au(PPh3)]配离面的催化活性点增多,使金离子沉积速率加快,而使
子,其释放出Au'的速率变化幅度较小;当镀层增厚;但温度过高时,会使粒子在阴极表面的停
Au(Ph3)C浓度过低时,电流密度上限较低,镀层容留时间变短,不利于镀层的形成及其与基体结合,还
批保
易烧焦且色泽较浅;随着Au(PPh2)CI浓度的增加,镀会加快镀液的挥发,易使镀液局部温度过高,使得镀
层变得光亮;当金盐含量过高时,金的成核速率小于层结晶疏松,镀层易发红甚至发暗。综合考虑沉积速
晶核的成长速率,导致结晶粗大,镀层色泽易变暗、发率和镀层的外观质量,施镀温度应控制在60℃左右。
红、甚至发花。为了能保证较好镀层表面质量,镀液
中Au(PPh3)l的最佳浓度为10g/L。
7.0
7.55
50
尔女一
?7.45
80
m
7、40
50556065
7.35
e/℃
图3镀液温度对沉积速率和镀层外观的彤响
p[ Au(Pph)CI]/(g?L
2.1.4电流密度
图1Au(Ph3)I浓度对沉积速率和镀层外观的影响
电流密度与镀液中金盐含量、导电盐含量及温度
1.2 NH,CI
等条件有关。当电流密度过低时,镀层色泽淡,不光
有机溶剂中的大部分离子是以离子对形式存在,亮;当电流密度过高时,电流效率低,镀层结晶粗糙。
游离的离子很少,故其导电性差。在镀液中加人其他条件同上,60℃时,电流密度对沉积速率和镀层
NH,L可以提高镀液的导电能力。在10g/L外观的影响见图4。从图4可知,电流密度增加,沉积
Au(Ph:3)CL,其他条件同上时,NH,I浓度对沉积速速率和镜层外观质量都会提高;当电流密度为0.25
率和镀层外观的影响见图2。从图2可知,随着Adm“时,沉积速率和镀层外观质量都达到最佳,大
NHLC!浓度的增加,沉积速率增大,镀层