基于DMH為配位劑的無氰電鍍銀工藝及電沉積行為研究.pdf

1、電鍍銀在電子工程領域和裝飾領域有著廣泛的應用。但其所使用的氰化物鍍銀液具有劇毒性、嚴重污染環(huán)境和廢液處理成本較高等缺點。隨著國際環(huán)保意識的日益增強，急需開發(fā)一種能夠替代氰化鍍銀的無氰電鍍銀工藝。
　　本論文通過研究幾種無氰鍍銀體系，選定5,5-二甲基乙內酰脲(DMH)為鍍液中銀離子的配位劑、碳酸鉀為導電鹽、焦磷酸鉀為陽極鈍化抑制劑。通過正交實驗，結合單因素實驗分析，確定較優(yōu)的鍍液組成為：硝酸銀30g/L、DMH100g/L、碳酸鉀

2、80g/L、焦磷酸鉀40g/L，并確定了適合體系的組合添加劑hit903，其較優(yōu)用量為10ml/L。考察了施鍍過程中鍍液組成、溫度和pH值等工藝條件對鍍層質量、電流效率及極限電流密度的影響。鍍液溫度愈高、硝酸銀含量愈大，極限電流密度愈大。在優(yōu)化工藝條件下鍍液性能與氰化鍍液相當，獲得的鍍層具有較高的硬度、良好的抗變色性能和焊接性能、與基體之間具有很高的結合強度，鍍層性能與氰化鍍銀層相當。
　　研究了脈沖工藝參數(shù)對鍍層性能和質量的影響

3、，確定了較優(yōu)的脈沖參數(shù)為：占空比40％、脈沖周期3ms、平均電流密度0.6A/dm2?？疾炝嗣}沖工藝參數(shù)對鍍層微觀表面形貌和晶體織構的影響。SEM研究表明：脈沖電鍍工藝在平均電流密度為0.6A/dm2下能得到光亮、均一的鍍層；導通時間和脈沖電流密度的增加會使鍍層結晶細致；過長的導通時間和過大的脈沖電流密度使鍍層粗糙；關斷時間過短，脈動雙電層內的金屬離子來不及恢復，濃差極化增大，鍍層質量變差；關斷時間過長，銀的晶粒在關斷時間內發(fā)生重結晶，

4、鍍層晶粒變大。XRD分析結果表明：脈沖工藝參數(shù)對鍍銀層的織構有明顯影響，在較小的脈沖電流密度和較短的導通時間時，鍍層沿(111)和(220)晶面擇優(yōu)取向，在較高的脈沖電流密度和較長的導通時間時，沉積層的擇優(yōu)取向軸為(111)和(311)；關斷時間對鍍層的織構影響較小。在優(yōu)化的脈沖工藝條件下施鍍獲得的鍍銀層質量好于氰化鍍銀層質量，優(yōu)化后脈沖工藝的鍍液性能好于氰化鍍銀鍍液性能。
　　通過對DMH體系電極過程的研究，提出了配位離子在電極

5、界面的放電機制，并計算了電極過程動力學參數(shù)。研究表明：DMH鍍液具有較寬的電化學窗口，在陰極還原過程中，除配位離子的還原外無其它副反應發(fā)生；銀的電沉積過程經(jīng)歷了三維成核過程，銀的陰極沉積過程是受擴散控制的非可逆過程；焦磷酸鉀的加入不影響銀配位離子在陰極的還原過程，但會降低銀陽極的極化；鍍液中銀配位離子的主要存在形式為AgY2-，在電極界面直接放電的配位離子為AgY。對優(yōu)化的鍍液體系的電極過程動力學參數(shù)進行了測定，結果如下：交換電流密度i

6、0為1.53×10-2mA/cm2，陰極過程的表觀傳遞系數(shù)α為0.3，電極反應速率常數(shù)K為6.72×10-8cm/s。
　　在此基礎上進一步研究了hit903添加劑的作用機理，探討了hit903添加劑對電結晶過程的影響。結果表明：添加劑的加入能夠增大陰極沉積的超電勢、抑制陰極峰電流、使成核環(huán)負移、減小交換電流密度和電極反應速率常數(shù)。計時電流法研究表明：銀在玻碳電極上的電結晶過程符合三維連續(xù)成核的生長機理；添加劑不改變成核方式，但會