PDF《钴、钯镀层的防铜渗性能比较》

文章编号: 1001-227X( 2000)

04 -0004-04 镍、钴、钯镀层的防铜渗性能比较 吴永火 斤,文效忠 , 杨志雄 , 萧祖隆 , 李志勇 ( 香港理工大学,香港) 摘要 : 以镍 、 钴、钯镀层作为铜基体镀金的防渗铜中间层可以有效地防止铜原子扩散 到金属表面 .

采用SEM 、 EDAX 、 XRD 等方法研究铜在该

3 种金属内的扩散机理和扩 散系数,探讨了扩散过程与这3 种金属晶体结构、晶粒大小以及X -射线衍射特性的 关系 . 关键词: 金属扩散;

防铜渗镀层;

镍;

钴;

钯;

电镀 中图分类号: TG111.

6 ;

TQ153 文献标识码: A A comparative study on migratory properties of copper in nickel , cobalt and palladium deposits WU Yong - xin , WEN Xiao -zhong , YANG Zhi - xiong , XIAO Zu - long , LI Zhi - yong ( Hong Kong Polytechnic University , Hong Kong) Abstract: Nickel, cobalt and palladium electrodeposits used as barrier layer between copper basis and gold de - posit can effectively reduce migration of copper atom to gold upper deposit . The diffusion mechanism and diffu- sion coefficient of copper in the three metals were studied by means of SEM, EDAX and X-ray diffraction . The relationship between the diffusion process and the crystalline structure, grain size, X -ray diffraction prop- erties of the three metals were also discussed . Keywords: metal diffusion ;

copper barrier layer;

nickel;

cobalt;

palladium;

electroplating

1 前言 铜和铜合金比较容易锻出复杂设计的 佩带饰物 ,如耳环、钮扣、表带、表壳、首饰等 等,在这些饰物表面都会电镀装饰性贵金属 或贵金属合金.金和铜很容易生成固溶体, 而且铜渗透金的速度非常高 , 当铜渗到金表 面时会被空气氧化, 金的灿烂颜色就会失 收稿日期 : 2000- 05-16 作者简介 : 吴永火 斤, 男, 博士 , 研究员 掉 .铜表面镀金的工件 , 一定要镀上一层中 间层, 减慢铜渗.传统的防铜渗层是利用柱 状晶体的半光亮镀镍层阻隔渗透, 效果很 好 .佩带这类饰物在和皮肤接触时, 身体发 生的汗液, 透过金层的晶隙 , 与中间镍层反 应 ,腐蚀镍层 ,产生二价镍盐腐蚀物, 腐蚀物 会引起皮肤过敏症.因此欧盟国家在

90 年 代初期制定相关标准, 规定凡与皮肤接触的 饰物, 镍的释出率不能超出 0.

5 μ g/cm2 /w[

1 ] .

1999 年这些国家又实施了两项新的标准 , 测 定佩带物释出镍量 : EN1811 及EN12472 .本 文报告了铜在镍 、钴和钯薄层渗透的机理 , ・

4 ・ Aug.2000 Electroplating &

Finishing Vol .

19 No.

4 以及这三种金属薄层防铜渗透的要求和效 能评估.

2 实验方法 紫铜试片( 约20 mm *50 mm) 化学抛光 后,电镀防渗金属层.面层以中性镀金液镀 取1 μ m厚金层.电镀镍、钴和钯采用传统配 方[ 2] ,镀后试片进行扩散测试 .实验方法和 数据分析已经发表[

3 ] ,这里不再重复.

3 实验结果与讨论 3.

1 镍防渗层 金属原子在固相低温下的扩散过程, 主 要是通过晶界的迁移.晶界的迁移和晶体 内迁移同时进行 , 在不同温度下, 它们的速 度不同 .但在高温情况下 , 晶体内迁移的速 度比晶界迁移快 .金属的扩散率一般与温 度成正比 ,log D 与1/ T 成线性关系( D 为扩 散系数, T 为绝对温度) .在很宽的温度范 围都能保持线性的关系. 铜-镍的扩散现象与其他金属偶不同,

700 ℃以下 ,晶体内迁移的速度比较慢, 所以 铜原子在镍的扩散被晶界迁移支配. 但700 ℃ 以上, 晶体内迁移过程增长得特别快, 支配大部份迁移过程 , 出现了一个临界温 度.在临界温度以上扩散速率比临界温度 以下的扩散速率大