1、淤二電鍍方式年上海市電子電鍍學(xué)術(shù)年會(huì)論文集表直流和脈沖下鎳層各晶面的，值（），（）（），“瑚“胍注：，表示意義如圖結(jié)論本文針對(duì)電子產(chǎn)品的無(wú)鉛焊料封裝連接技術(shù)，比較地研究了直流和脈沖電鍍對(duì)鎳層形貌和結(jié)構(gòu)特性的影響。研究結(jié)果表明，相比直流電鍍，脈沖電鍍得到的鎳鍍層表面顆粒大小均勻，排列一致，且可適用的鍍鎳電流密度范圍增大；脈沖電鍍使（）晶面的擇優(yōu)取向大大提高，而（）晶面具有小的晶面間距，有利于減少原子的晶界擴(kuò)散，從而增強(qiáng)鎳鍍層的阻擋擴(kuò)散的性能。致謝：本研究由國(guó)家基金（）和上海浦江項(xiàng)目（）贊助。香港羅門(mén)哈斯電子材料有限公司和羅門(mén)哈斯上海研發(fā)中心在實(shí)驗(yàn)和測(cè)試上提供了很大的幫助，在此，作者表示誠(chéng)摯的感謝

2、。：，：，（），（），（），：。（），（），（）、，（），（），。（），。，。（），（，（），：，（），（），（）勾，。（），。（）高擇優(yōu)取向錫鎳合金電沉積層的結(jié)構(gòu)與沉積過(guò)程的原位研究黃令顏佳偉魏洪兵楊防祖許書(shū)楷周紹民（廈門(mén)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，化學(xué)系，廈門(mén)）摘要：利用線性電位掃描技術(shù)研究了甘氨酸對(duì)錫、鎳電沉積過(guò)程的影響，采用射線衍射和掃描隧道顯微鏡分析了合金沉積層的相結(jié)構(gòu)、表面形貌和沉積的初期行為。結(jié)果表明在焦磷酸鹽體系中添加甘氨酸可以獲得了表面光亮、均勻的沉積層，合金層呈現(xiàn)（）高擇優(yōu)取向，該合金沉積層的物相是岍金屬化合物。合金電年上海市電子電鍍學(xué)術(shù)年會(huì)論文集沉積的初期是以三維島狀模式生長(zhǎng)，基本

3、沿襲基底銅表面結(jié)構(gòu)；高過(guò)電位使成核速率增大，表面晶粒變得細(xì)小沉積后期出現(xiàn)擇優(yōu)取向生長(zhǎng)關(guān)鍵詞：電沉積，甘氨酸，高擇優(yōu)取向前言電沉積錫鎳合金層。由于其具有耐腐蝕性能好，不易變色，耐磨性能好等優(yōu)點(diǎn)，因此被用作裝飾性鍍層【捌。同時(shí)由于錫與鋰能形成化合物，因此近來(lái)已有文獻(xiàn)報(bào)道作為鋰離子電池的電極材料【。從文獻(xiàn)報(bào)道可知，電沉積錫一鎳合金鍍液有氰化物鍍液【】，焦磷酸鹽鍍液【，檸檬酸鹽鍍液【】，氟化物鍍液【。目前使用最多的是焦磷酸鹽鍍液，在焦磷酸鹽體系中，以焦磷酸鉀為絡(luò)合劑，甘氨酸為添加劑，本文將研究甘氨酸在鍍液中的作用機(jī)理，并采用和分析合金沉積層的結(jié)構(gòu)和初期行為。實(shí)驗(yàn)方法以純度為的銅片作為陰極，電沉積前用金

4、相砂紙打磨，然后經(jīng)丙酮、稀酸處理后用二次蒸餾水沖洗。電解鎳片作為陽(yáng)極，電解液以氯化亞錫、氯化亞錫為主鹽，以焦磷酸鉀為絡(luò)合劑，其組成分別為焦磷酸鉀氯化亞錫，氯化亞錫，甘氨酸，。所用試劑皆為分析純，溶液用二次蒸餾水配制。陰極極化曲線測(cè)定以純銅盤(pán)電極作為研究電極，鉑片為輔助電極，參比電極是飽和甘汞電極，電位掃描速度為。錫鎳合金沉積層的相結(jié)構(gòu)用轉(zhuǎn)靶射線衍射儀公司）測(cè)定。，管壓，管流，狹縫寬度為一。掃描速度為，掃描范圍。，以石墨單色器濾波。表面形貌是在掃描隧道顯微鏡（）上進(jìn)行。原位實(shí)驗(yàn)首先在沉積電位下沉積一定時(shí)間，然后電位回到（相對(duì)于絲）進(jìn)行成像。結(jié)果與討論甘氨酸的作用機(jī)理從電極電位序可知，屹為一為、二

5、者相差、理論上分析表明可以實(shí)現(xiàn)共沉積。但如果鍍液中沒(méi)有添加劑存在時(shí)很難共沉積，因此鍍液中往往添加甘氨酸。圖為單獨(dú)電沉積的陰極極化曲線。圖中曲線體系中不含甘氨酸，隨著電極電位負(fù)移，大約在開(kāi)始有陰極電流，表明開(kāi)始還原，在。處的峰是還原峰。當(dāng)電極電位進(jìn)一步負(fù)移，陰極電流增加。當(dāng)陰極電流比加更負(fù)時(shí)，陰極電流迅速增大，表明此時(shí)在還原的同時(shí)伴隨有的形成。曲線代表體系中含有甘氨酸。曲線與曲線特征基本相似。但通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)甘氨酸增大了的陰極極化或阻化了的陰極還原。圖為電沉積的陰極極化曲線。圖中曲線代表體系中不含甘氨酸。當(dāng)電位向負(fù)方向掃描時(shí)，在電位為處開(kāi)始有陰極電流，且在電位為處陰極還原電流迅速增加，表明此時(shí)還原

6、的同時(shí)伴隨的形成。圖中曲線代表體系中含甘氨酸。對(duì)比曲線與曲線可以發(fā)現(xiàn)鎳電沉積溶液中添加甘氨酸后陰極極化降低，有利于鎳電沉積。圖和圖表明溶液中甘氨酸能增大的陰極極化和降低陰極極化，從而形成合金沉積層。鼉一，¨￥，日?qǐng)D電沉積的陰極極化曲線圖電沉積的陰極極化曲線曲線溶液中不含甘氨酸曲線溶液中不含甘氨酸曲線體系中含有甘氨酸曲線體系中含有甘氨酸高擇優(yōu)取向沉積層的結(jié)果和分析合金沉積層經(jīng)射線衍射分析其結(jié)果如圖。由于系統(tǒng)存在消光，因此沉積層的圖譜中有的衍射線不能出現(xiàn)，只在為和出現(xiàn)衍射峰，與銅基體的衍射譜峰對(duì)照，發(fā)現(xiàn)為的衍射峰是基底銅的衍射峰，在其它位置沒(méi)有出現(xiàn)衍射峰，其織構(gòu)度為，從而表明該合金沉積層

7、呈現(xiàn)出（）高擇優(yōu)取向，利用衍射峰的一一塑！鰱！豎！積分半峰寬計(jì)算出竣沉積層的微晶尺寸為同時(shí)物相分析表明此時(shí)臺(tái)金屬于：盎屑問(wèn)化音物。圖為臺(tái)盒沉積層的￥圖其掃描范圍分別，從囝可以鍘量臺(tái)壘沉積層的晶粒大小，該圖表明晶粒為左右，其表面棋糙度約為，從而表明鍍層表面比較早整。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)由射線衍射數(shù)據(jù)汁算出來(lái)舶徽晶尺寸偏小違可能是朱徹底扣障各種因數(shù)引起的衍射峰寬他從而導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果蛔小，一：，？，？。幽高擇優(yōu)取向，合盎沉積層的圈田高擇優(yōu)取向一臺(tái)盎沉積層的￥高擇優(yōu)取向沉積層（臺(tái)盒沉積展形成的可能機(jī)理田臺(tái)盤(pán)電沉積過(guò)程的原位圖堪底锏表面；）沉積）沉積；（）沉租掃描范圍：（哪。年上海市電子電鍍學(xué)術(shù)年會(huì)論文集圖示出合

8、金電沉積過(guò)程的原位圖。圖（）為基底銅表面的形貌，圖（）給出在沉積后的表面形貌，表明合金電沉積的初期是以三維島狀模式生長(zhǎng)，基本沿襲基底銅表面結(jié)構(gòu)；圖（）、（）分別為一沉積和后的表面形貌。對(duì)比圖中的各圖發(fā)現(xiàn)高過(guò)電位使成核速率增大，表面晶粒變得細(xì)小。沉積后期出現(xiàn)擇優(yōu)取向生長(zhǎng)。幾何選擇理論認(rèn)為擇優(yōu)取向是由于不同晶面的生長(zhǎng)速度不同所造成的，通常由于生長(zhǎng)速度不同結(jié)果是快生長(zhǎng)的晶面趨于消失，慢生長(zhǎng)的晶面則成為保留面，因此在電結(jié)晶生長(zhǎng)的后期階段就會(huì)出現(xiàn)擇優(yōu)取向現(xiàn)象。但是通過(guò)認(rèn)為晶粒中的某一小晶面能否得到優(yōu)先發(fā)展，不僅取決于結(jié)晶學(xué)因素，而且取決于電化學(xué)因素。從結(jié)晶學(xué)因素看，原子密度越小的晶面，晶面生長(zhǎng)越快，但有

9、表面活性物質(zhì)在某一晶面上選擇吸附，則該晶面的生長(zhǎng)速度將大大降低，從而成為保留面。由于在錫鎳合金電沉積層的織構(gòu)受電沉積條件（電流密度、添加劑等）影響，從而表現(xiàn)出復(fù)雜性。在錫鎳的電沉積過(guò)程中，隨著錫鎳離子在陰極表面上還原，伴隨著堆錫鎳表面放電產(chǎn)生吸附，從而導(dǎo)致陰極表面濃度降低，陰極電解液的值升高，電極表面吸附物種將阻化晶體的生長(zhǎng)，錫鎳合金表面被吸附態(tài)氫原子所覆蓋，由于吸附態(tài)氫原子對(duì)晶粒每個(gè)晶面的阻化程度不同，其中吸附態(tài)氫原子可能對(duì)錫鎳（）取向晶面的阻化作用較強(qiáng)，當(dāng)體系中有甘氨酸存在時(shí)可能同時(shí)發(fā)生甘氨酸在錫鎳（）取向晶面的吸附作用，因此錫鎳合金高擇優(yōu)取向（）晶面的形成可能是吸附態(tài)氫原子和甘氨酸在錫鎳

10、（）晶面的共同吸附作用的結(jié)果。從而使（）晶面為保留面，獲得高擇優(yōu)取向沉積層（）合金沉積層。結(jié)論通過(guò)陰極極化曲線研究發(fā)現(xiàn)甘氨酸增大了的陰極極化，降低了電沉積的陰極極化，獲得合金鍍層。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該合金沉積層呈現(xiàn)出（）高擇優(yōu)取向，掃描隧道顯微鏡分析表明沉積層晶粒為左右，表面粗糙度為，從而表明鍍層表面比較平整。合金電沉積過(guò)程的原位結(jié)果表明，合金電沉積的初期是以三維島狀模式生長(zhǎng)，基本沿襲基底銅表面結(jié)構(gòu)；高過(guò)電位使成核速率增大，表面晶粒變得細(xì)小。沉積后期出現(xiàn)擇優(yōu)取向生長(zhǎng)。錫鎳合金高擇優(yōu)取向（）晶面的形成可能是吸附態(tài)氫原子和甘氨酸在錫鎳（）晶面的共同吸附作用的結(jié)果。參考文獻(xiàn)：陳秉彝姚士冰鄭雪清周紹民電鍍槍黑色錫鎳合金材料保護(hù)，（）：左正忠侯潤(rùn)香何細(xì)華李衛(wèi)東硫酸鹽氯化物體系電沉積槍黑色合金