电镀综合论述题.doc

综合论述题 Question1 论述题 试述测试镀层孔隙率的方法。 Student Answer: Essential: a.试样准备。将试样待检测部位用有机溶剂或氧化镁膏仔细擦拭脱脂，并用蒸馏水洗净，最后用滤纸吸干或放在清洁的空气中晾干。若电镀或化学镀后紧接着进行检测的式样，可不必脱脂。 b.根据受检试样的基体和镀层种类，将滤纸浸入选定的检测试液中，待滤纸浸透后，取出贴于受检试样的检测部位表面上，滤纸与镀层表面之间不得残留空气泡，同时可不断补加检测试液，直至规定时间后，揭下滤纸，用蒸馏水冲洗干净，置于洁净的玻璃板上晾干，即可计算孔隙率。 c.为显示直至铜或黄铜基体上的孔隙，将带有孔隙斑点的滤纸，冲洗后放在洁净的玻璃板上，然后用质量分数为4的亚铁氰化钾溶液均匀地滴于滤纸上。经此处理后，显示试液与镍层作用的黄色斑点消失，留下的是至钢铁基体的蓝色斑点和至铜底层或基体的红色斑点。冲洗后放在洁净的玻璃上干燥，即可检查和计算镀层的孔隙率。 d为显示直至镍层的孔隙，将带有孔隙痕迹的滤纸放在洁净的玻璃板上，并在上面均匀滴加成分的二甲基乙二醛氨水溶液：二甲基乙二醛 2g 氨水（质量分数为25）500ml 蒸馏水 稀释至1L 经此处理后，滤纸上显示 Question2 论述题 请设计一化学镀镍液成份配方，配方中要包括：主盐、还原剂、络合剂、缓冲剂、稳定剂、加速剂。并分析各成份对镀液稳定性和镀速的影响。 Student Answer: Essential: 主盐：化学镀镍溶液的主盐是提供金属镍离子的可溶性镍盐，在化学还原反应中为氧化剂。从动力学上分析，随着镀液中Ni2+浓度增加，沉积速度应该增加。但试验表明，由于络合剂的作用，主盐浓度对沉积速度影响不大（镍盐的浓度特别低时例外）。镍盐的浓度过高，以致有一部分游离的Ni2+存在于镀液中时，镀液的稳定性下降。还原剂：化学镀镍所用的还原剂有次磷酸钠、硼氢化钠及肼等几种，在结构上它们的共同特征是含有两个或多个活性氢，还原Ni2+就是靠还原剂的催化脱氢进行的。只有在络合剂比例适当条件下，次磷酸盐浓度变化对沉积速度才有影响。随着次磷酸盐浓度的增加，镍的沉积速度上升。络合剂：化学镀镍溶液中的络合剂除了控制可供反应的游离Ni2+浓度外，还能抑制亚磷酸镍沉积，提高镀液的稳定性，延长镀液寿命，有些络合剂还兼有缓冲剂和促进剂的作用，提高镀液的沉积速度，影响镀层的综合性能。缓冲剂：在化学镀镍反应过程中,除了有镍和磷的析出之外,还有氢离子产生,从而导致溶液的pH值会不断降低,这不但使沉淀速度变慢,也对镀层质量产生影响,因此,在化学镀镍溶液中必须加入缓冲剂,使溶液具有缓冲能力,即在施镀过程中使溶液pH值不 Question3 论述题 论述化学镀铜配方中各成分的作用。 Student Answer: Essential: 化学镀铜溶液主要是由铜盐、还原剂、络合物、稳定剂、PH值调节剂和其他添加剂组成。（1）主盐主盐的主要作用是提供铜离子，在化学镀铜液中可使用硫酸铜、氯化铜、碱式碳酸铜、酒石酸铜、醋酸铜等。从降低成本考虑，多数配方选用五水硫酸铜（CuSO4.5H2O）。当溶液的pH值控制在工艺范围内时，提高溶液中的铜含量，沉积速度有所增加，但溶液自然分解的倾向也随之增大。（2） 络合剂以甲醛作还原剂的化学镀铜溶液是碱性的，为防止铜离子形成氢氧化物沉淀析出，镀液中必须加入络合剂，以使铜离子成为络离子状态。可以选用的络合剂有酒石酸钾钠、柠檬酸钠、葡萄糖酸钠、三乙醇胺、四羟丙基乙二胺、甘油、甘醇酸、EDTA等。在实践中使用最多的是酒石酸钾钠和EDTA二钠。EDTA二钠稳定镀液的能力比酒石酸钾钠强，但酒石酸钾钠镀液中所得到的镀层外观优于EDTA型镀液。 (3) 还原剂化学镀铜溶液中的还原剂可选用甲醛、次磷酸钠、硼氢化钠、二甲氨基硼烷(DMAB) 、肼等。由于成本的原因，目前配制化学镀铜溶液时多采用甲醛为还原剂。甲醛的还源能力随镀液碱性的提高而增加，通常化学镀铜溶液在pH值大于11的条件才具有 Question4 论述题 典型光亮镀镍工艺规范如下所示。请分析各成份的作用。配方1：硫酸镍NiSO47H2O 280320g/L 十二烷基硫酸钠C12H25SO4Na 0.10.2 g/L氯化钠NaCl 1520 g/L 温度 5055硼酸H3BO3 3540g/L pH值 4.24.8糖精C7H4O3NS（或柔软剂S-96）0.51 g/L Dx 2.04.0A/dm21,4-丁炔二醇C4H4（OH）2 0.20.5 g/L 阴极移动 2530次/minBE-95 24mL/L Student Answer: Essential: 硫酸镍NiSO47H2O：主盐，提供镍离子。 十二烷基硫酸钠C12H25SO4Na ：润湿剂 在镀镍液中，常采用阴离子型有机表面活性剂降低电极与镀液界面张力，使形成的氢气难以在电极表面滞留，以防止产生针孔和麻点。氯化钠NaCl ：导电盐。硼酸H3BO3 ：缓冲剂 由于电镀镍液中阴、阳极电流效率不等，为防止生产中镀液酸度的急剧变化，常加入硼酸作缓冲剂，控制pH=56。 糖精C7H4O3NS（或柔软剂S-96）：柔软剂，降低镀层应力。 1,4-丁炔二醇C4H4（OH）2 ，BE-95 ：光亮剂，提高镀层亮度。 Question5 论述题 试述杂质铁离子对电镀镍的影响及消除方法。 Student Answer: Essential: 铁杂质在镀液主要以Fe2+存在，容易形成极小的氢氧化亚铁胶体，胶体吸附Fe2+离子而形成nFe(OH)2Fe2+微粒，向阴极移动，破坏镀镍层致密和连续性，并夹杂在镀镍层中，使镀镍层孔隙增加，抗腐蚀性降低。在测量孔隙时，出现蓝色的假象斑点，会混淆对镀层的质量判断，同时还会产生纵向裂纹，导致脆性，特别是当铁含量大于0.1g/L时，这种现象尤为严重，此时溶液浑浊，阴极白色布变黄，镀层呈灰色，孔隙成倍增加。生产中可在pH值约为3下，用0.050.1A/dm2电流电解处理，也可用双氧水-活性炭法，即先将pH值调至33.5，用6%双氧水510mL/L将低价铁氧化成高价铁，同时将有机杂质部分分解，再加热至6570，保持2h，使多余双氧水分解，以碱式碳酸镍（必要时可用NaOH溶液）调整pH值至5.56以上，使氧化后的高价铁等最大限度地形成沉淀；加入粉状活性炭0.51g/L，搅拌2h，静置过滤；调整pH值为3左右，挂入清理过的阳极，以0.10.5A/dm2电流电解48h，直至瓦楞型阴极上镀层颜色均匀一致；分析并调整镀液成分、酸度，通过赫尔槽试验处理的效果，并补加开缸量1/21 Question6 论述题 试述电镀镍过程中，杂质铜离子的影响及消除 Student Answer: Essential: 镀液中铜离子除化学材料、镍阳极含微量的铜而带进以外，大部分来源铜挂具在镀液中的溶解。因此，阳极的铜挂钩不能浸入镀液，并应在带电情况挂入镀件。铜的电位比镍正，电镀时以金属铜或合金的形式沉积出来，致使镍镀层疏松成海绵状，色泽灰暗，条纹、孔隙较多；严重时工件出现置换铜，造成结合力不良，赫尔槽试验低电流密度区镍镀层发暗、发黑。镍镀液中铜含量应小于0.01g/L。生产中可用铁板阴极，采用0.10.3 A/dm2小电流长时间电解处理；也可采用化学法去铜，如加入铜含量两倍左右的喹啉酸，可使铜含量降至1mg/L以下，也可以加入2-巯基苯并噻唑等能与Cu2+生成沉淀的物质，或在不断搅拌下缓缓加入12mL/L的商品QT或CF除铜剂，搅拌反应12h后，过滤除去。 Question7 论述题 试述氯化物电镀锌液中各成分的作用。 Student Answer: Essential: a.氯化锌 氯化锌是镀液主盐，同时起到导电盐作用，一般控制在6575g/L之间，挂镀取下限，滚镀取上限；夏季偏低，冬季偏高。 b.氯化钾（钠） 镀液的导电盐，即支持电解质，主要起导电和阳极活化剂作用，同时氯离子又是锌离子的弱配合体，当氯离子偏高或锌离子偏低时，则形成如K4ZnCl6等这样的高配位络合物，起到增加阴极极化和提高分散能力的作用。氯化钾浓度提高，镀液电阻减小，槽电压降低，除了节能外，还能改善低电流区镀层质量，提高镀液的深度能力和阳极的活化效果。但氯化钾浓度过高时，由于接近饱和状态，容易从镀液中分离出来，影响镀层质量，因此生产中通常将氯化钾浓度控制在180230g/L，冬季宜用180220g/L，夏季可用190220g/L. c.硼酸 硼酸在镀液中是缓冲剂，通常控制2530g/L范围内。因为阳极电流效率比阴极高，故镀液pH值有缓慢上升趋势，硼酸可维持pH值在56范围内。如果镀液中硼酸过低，阴极区容易导致氢氧化锌、氢氧化亚铁及氢氧化铁等杂质在镀层中夹杂，使镀层粗糙灰暗而失光，此时加入光亮剂往往起不到作用。 d.添加剂 添加剂在氯化钾镀液中起到提高 Question8 论述题 论述氯化钾镀锌液中的Fe2+ 、 Fe+3、Cu2+、Pb2+、NO3-及Cr6+等杂质排除方法。 Student Answer: Essential: 钾盐镀锌液中的主要杂质为Fe2+ 、 Fe+3、Cu2+、Pb2+、NO3-及Cr6+等。由于Fe+3不能与锌离子共沉积，因此其影响较小，容许浓度在10g/L以上。Fe2+对镀液很敏感，允许极限为0.25g/L，高于此值，镀液浑浊、泛黄，甚至泛红，电流密度范围缩小，高电流密度区粗糙、烧焦，低电流密度区镀层发灰发黄，用于滚镀时，贴近滚桶壁处镀层严重烧焦，出现黑点，即所谓滚桶眼印。生产中，可先将pH值调到6.2，并加温到60，然后加入0.52ml/L双氧水，充分搅拌，使Fe2+氧化成Fe3+并生成Fe(OH)3沉淀，然后加入活性炭，过滤去除。 Cu2+杂质的存在，使低电流密度区镀层色泽变暗，钝化后不亮，甚至发灰、发黑，高电流密度区镀层粗糙易烧焦，允许极限浓度为0.01g/L。可用13 g/L锌粉处理，或采用瓦楞铁板在0.10.15A/dm2小电流下电解处理。杂质关键在于预防，一者阳极纯度必须高，二者防止铜棒、阳极铜钩和挂具掉入镀液中。 Pb2+杂质对镀液的影响比Cu2+严重，轻者使钝化膜发雾，钝化膜很快变色，重者滚镀时镀层不沉积，看上去似乎有镀层，但一经硝酸 Question9 论述题 下表为焦磷酸盐镀铜工艺，请分析镀液各成份的作用和pH对镀层的影响。镀液组成及工艺条件 焦磷酸铜（Cu2P2O7）gL-1 70 90焦磷酸钾(K4 P2O73H2O)gL-1 300 800柠檬酸铵 (NH4) 3 C6 H5O7 /gL-1 10 50二氧化硒 (SeO2) gL-1 0.008 0.022-巯基苯并咪唑gL-1 0.002 0.004pH值 8.0 8.8温度 30 50DkAdm-2 1.5 3搅拌方式 阴极移动 Student Answer: Essential: （1）焦磷酸铜 焦磷酸铜为溶液主盐，铜含量一般在20 25 g/L，光亮镀铜，铜含量控制在17 35 g/L。增加镀液中铜盐含量，可提高允许电流密度，但为了提高阴极极化，必须相应提高焦磷酸钾含量。这样，溶液浓度提高，成本增大，带出损失大；铜含量过高，镀层粗糙呈暗红色，阳极溶解性差，并且易析出白色焦磷酸铜沉淀，导致pH值下降；铜含量太低，允许电流密度小，镀层光亮整平性差，沉淀速度慢，镀层易烧焦。（2）焦磷酸钾是镀液主络合剂，因其溶解度大，能提高镀液中铜盐浓度，从而提高允许电流密度和电流效率，而且K+的电迁移率比Na+大，可提高镀液中铜盐浓度，改善镀液分散能力；同时镀液中，还必须保持一定的游离焦磷酸钾，以防止焦磷酸铜沉淀，改善镀层质量，提高镀液分散能力，保证阳极正常溶解，一般控制P2O74- ：Cu2+=7.58最好。（3）柠檬酸盐是焦磷酸镀铜中的辅助络合剂，主要是起到阳极去极化剂作用，使阳极能正常溶解，但实践发现，该物质对阴极也有去极化作用，有不利影响。（4）2-巯基苯咪唑为光亮剂，可增强光亮效果，降低因使用巯基化合物产生的内应力，用量一般为0.008 0.02 Question10 论述题 下表为化学镀铜工艺，请分析镀液各成份的作用。镀液组成及工艺条件 硫酸铜(CuSO45H2O)/gL-1 29酒石酸钾钠/ gL-1 142EDTA二钠/ gL-1 12三乙醇胺/ gL-1 5氢氧化钠/ gL-1 42碳酸钠/ gL-1 25甲醛(37%)/ mlL-1 167亚铁氰化钾/gL-1 0.05联吡啶/gL-1 0.1pH值(NaOH调整) 1213温度/ 25 Student Answer: Essential: （1）硫酸铜是主盐。主要作用是提供铜离子，化学镀铜溶液中铜盐含量对沉积速度有一定的影响。当溶液的pH值控制在工艺范围内时，提高溶液中的铜含量，沉积速度有所增加，但溶液自然分解的倾向也随之增大。在不含稳定剂的溶液中，宜采