亚硫酸盐电镀金-铜合金镀液配方及工艺研究

摘要

纯金镀层具有优良的导电性、导热性、延展性，耐高温性和耐腐蚀性等优点，但由于其硬度低，耐磨性差，实际使用中经常添加其它元素以提高性能。在纯金镀层中加入铜元素可以保证金原有性能的同时，又能提高材料的硬度和耐磨性，因此被广泛的应用到电镀金领域。目前大规模应用的氰化物镀金技术，其镀层质量较好，但氰化物有剧毒，对人体健康和生态环境危害极大，因此开发出性能优异的无氰镀金液是电镀工作者的主要研究方向。
　　本文选用有机多磷酸组合作为亚硫酸盐镀金的辅助络合剂，通过电化学工作站分析有无 ATMP镀液的电镀体系极化现象。结果表明，ATMP可以增加阴极电化学极化现象，从而提高镀层质量。最终确定亚硫酸钠-HEDP-ATMP的电镀体系。本文通过正交试验，以镀层外观、镀层接触电阻和镀层硬度为评价指标，得到亚硫酸钠-HEDP-ATMP电镀金-铜合金镀液配方：金10g/L，硫酸铜1.5g/L，亚硫酸钠160g/L，硫酸钾80g/L，HEDP80g/L，ATMP60g/L。
　　根据极化作用设计单因素试验参数优化顺序，同时研究了不同工艺参数对镀层质量与镀液沉积速率的影响规律。通过单因素试验确定优化后的工艺参数：电流密度为0.35A/dm2、镀液pH为9、电镀温度为65℃、搅拌速率为900 r/min。
　　本文所得的无氰亚硫酸盐电镀金-铜合金镀层表面均匀光亮、结合力好、耐腐蚀性强；镀层显微硬度为175.48Hv；电子探针测试结果表明镀层金元素质量分数为95.39%，铜元素质量分数为4.61%。无氰亚硫酸盐电镀金-铜合金镀液电流效率为91.67%，覆盖能力为85.42%，分散能力为81.17%，稳定性好，可以保存5个月。
　　将此工艺应用到导电杆加工中，针对微型沟槽槽底烧焦问题改进工艺参数，从而得到导电性良好、耐腐蚀的导电杆。

目录

声明

1 绪论

1.1 金及其合金镀层的性质及应用

1.2 无氰电镀金及其合金的发展

1.3 有机多磷酸在电镀中的应用

1.4 电镀极化分析及研究方法

1.5 课题来源、学术思想及研究意义

1.6 论文的主要工作

2 电镀试验工艺以及检测方法

2.1 试验设备及材料

2.2 镀液的配制及其作用

2.3 电镀合金工艺

2.4 镀层及镀液性能测试方法

3 亚硫酸盐电镀金-铜合金镀液配方研究

3.1 不同亚硫酸盐镀金体系比较

3.2 有机多磷酸镀液电化学极化分析

3.3 正交试验优化镀液配方

3.4 本章小结

4 亚硫酸盐电镀金-铜合金工艺研究

4.1 工艺参数优化顺序设计

4.2 pH对镀层和镀液的影响

4.3 连续电镀对镀液pH的影响

4.4 搅拌速率对镀层和镀液的影响

4.5 温度对镀层和镀液的影响

4.6 电流密度对镀层和镀液的影响

4.7 本章小结

5 金-铜合金镀层及镀液性能测试及应用

5.1 镀层性能测试

5.2 镀液性能测试

5.3 金-铜合金镀层应用

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢