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      化學鍍有哪些應用類型?

      銅沉積

      盡管可以使用各種還原劑沉積銅涂層,但只有甲醛鍍銅解決方案具有實際意義。 甲醛自催化還原銅離子室溫下在堿性溶液中(pH = 11–14); 在這里,銅離子必須結合成絡合物。適用于化學鍍銅溶液的 Cu2+ 配體是多羥基化合物(多羥基醇、羥基酸陰離子)和具有叔胺基和羥基的化合物(羥胺、EDTA 等)。 在實踐中,最常使用酒石酸鹽、EDTA 和四氧丙基乙基乙二胺 (Quadrol)。

      在鍍銅過程中,伴隨著主要的還原反應,

      Cannizzaro反應消耗了甲醛,總共消耗了3到6摩爾的CH2O用于沉積 1 摩爾銅。 在鍍銅過程中,使用了大量的堿,包括坎尼扎羅反應。 OH– 的消耗量可根據以下等式確定(物質的摩爾數):


      已經開發了各種完全穩定且適合長期開發的鍍銅溶液配方(例如,表 28.2 中的溶液 B)。 化學鍍銅的三種類型文獻中區分了溶液:(a)低沉積速率溶液(0.5至1.0μm/h),適用于沉積銅底層; (b) 沉積速率為 4 至 5 μm/h 的溶液(即表現出更高的自催化效果); (c) 高延展性和高強度的沉積解決方案銅涂層(例如,表 28.2 中的溶液 C)。 所有這些解決方案本質上都具有相同的組成:它們的區別主要在于它們的添加劑。 此外,用于生產的高延展性涂層印刷電路板通過添加劑工藝,在較高溫度(> 40°C)和相對較低的銅沉積速率。

      鍍鎳

      使用次磷酸鹽作為還原劑的化學鍍鎳是最流行的工藝。12,13 次磷酸鹽對鎳離子的自催化還原作用在酸性和堿性溶液中都會發生。 在具有高涂層質量的穩定溶液中,沉積速率可高達 20 至 25 μm/h。 然而,這需要相對較高的溫度,大約 90°C。 因為在還原反應中會生成氫離子,


      溶液的高緩沖能力對于確保穩態過程是必要的。 為此原因,將乙酸鹽、檸檬酸鹽、丙酸鹽、乙醇酸鹽、乳酸鹽或氨基乙酸鹽添加到溶液中; 這些物質,與緩沖劑一起,可與鎳離子形成絡合物。 需要將 Ni2+ 離子結合成絡合物在堿性溶液中(這里,除了檸檬酸鹽和氨基乙酸鹽,還可以添加氨和焦磷酸鹽);此外,這種結合在酸性溶液中是可取的,因為游離鎳離子與反應產物(即磷酸鹽)沉淀并阻礙溶液的進一步使用。

      與鍍銅溶液相比,鍍鎳溶液的穩定劑添加量更少; 盡管如此,添加它們是為了確保長期解決方案的穩定性。

      當通過次磷酸鹽進行還原時,磷總是存在于涂層中。 它的量(在 2 至 15 質量百分比范圍內)取決于 pH、緩沖能力、配體和其他化學鍍溶液的參數。

      硼氫化物及其衍生物也可用作化學鍍鎳溶液的還原劑。雖然通過硼氫化物還原鎳離子需要 60 至 90°C 的溫度,但二甲基氨基硼烷 (DMAB) 能夠使用少量硼(0.5 至1.0 質量百分比)在 30 至 40°C 的溫度范圍內。 可以使用中性和堿性溶液,其組成與次磷酸鹽溶液相似。

      鈷、鐵和鍍錫

      鈷的沉積與鎳的沉積相似——使用相同的還原劑(次磷酸鹽、硼氫化物及其衍生物),還原關系相似。 14 鈷的還原更困難,但是,鈷的沉積速率低于鎳;需要注意的是,很難從酸溶液中沉積鈷。由于它們的磁性,獲得的 Co-P 和 Co-B 涂層特別令人感興趣

      化學鍍鐵難度更大,只有一種足夠有效的鍍鐵液已知,其中Fe離子與酒石酸鹽形成絡合物,NaBH4用作還原劑。 Fe-B 涂層(約 6% B) 在 40°C 的溫度下在堿性溶液 (pH 12) 和沉積物中獲得速率約為 2 μm/h。

      實現自催化錫沉積過程是相當困難的。足夠有效的錫沉積方法是基于錫 (II) 在堿性介質中的歧化反應。 15 In 1 to5M NaOH 溶液在 80 到 90°C,可以獲得每小時幾微米的沉積速率

      貴金屬沉積

      化學鍍銀是最古老的化學鍍金屬工藝; 然而,它目前的表現落后于鍍鎳或鍍銅。

        通常使用不穩定的一次性氨鍍銀溶液(以葡萄糖、酒石酸鹽、甲醛等作為還原劑)。 這種溶液的涂層厚度不是很大(<1μm)。 這種不穩定的溶液更適合氣溶膠噴霧。

      使用氰化物 Ag(I) 絡合物和氨基硼烷或肼作為還原劑開發了更有效的化學鍍銀溶液:在 40 至 50°C 的溫度下,沉積速率為 3 至 4 μm/h,在穩定劑存在下, 這些解決方案非常穩定。 使用金屬離子如Co(II)化合物作為還原劑可以獲得足夠穩定的化學鍍銀溶液。

      可以使用各種還原劑沉積金涂層:但是,溶液通常不穩定。已經開發出具有足夠穩定性的解決方案,使用硼氫化物或 DMAB 作為還原劑,使用穩定的氰化金絡合物。16 在 70 至 80°C 的溫度下,折疊沉積速率達到 5 Am/h,并獲得足夠純度的金涂層。

      可采用氣溶膠噴涂法在塑料上沉積薄金鍍層:采用胺類金絡合物,以肼為還原劑,可獲得較厚的鍍層(沉積速率高達0.4μm/min)。

      鈀涂層很容易在堿性溶液中用作為還原劑的次磷酸鹽沉積,其中 Pd2+ 離子與氨、EDTA 或乙二胺形成絡合物。鈀電鍍在 40 到 50°C 下進行,Pd-P(4 到 8 P)涂層的沉積速率在 2 到 5 μm/h 的范圍內。

      鉑、釕和銠的涂層可以使用硼氫化物或肼作為還原劑來沉積。穩定溶液中的處理速率較低(0.5 至 2 μm/h)。

      金屬合金的沉積

      可以沉積大約 60 種不同質量成分的涂層,該涂層含有兩種或多種金屬。

      可將銅、鐵、鋅、錫、錸、鎢、鉬、錳、鉈和鉑族金屬等金屬引入鎳和鈷涂層,以及鎳、鈷、錫、鋅、鎘、銻、鉍、鉛, 和金成銅涂層。在金屬合金的化學沉積中,與通過電鍍技術沉積合金的熱力學關系是有效的;很明顯,很難在涂層中引入難以還原的金屬,例如鉻和錳。此外,在化學還原的情況下,另一個因素——金屬的催化特性——變得很明顯。

      僅當金屬是催化的或至少對還原劑的氧化呈惰性時,才可將大量的附加金屬引入鎳、銅等涂層中。合金中金屬催化劑的含量可能高達 100%,催化惰性金屬的含量可能高達 50%,而金屬抑制劑可能只有 10% 到 20%。當引入催化活性較低的金屬時,沉積速率降低。

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