PDF《钴、钯镀层的防铜渗性能比较》

1 -2 倍 .目前的金属固 相扩散理论还未能完全解释这一特性. 如果用标准瓦特电镀镍配方 ,不添加光 亮剂 , 镀层的晶体呈柱状 .加入光亮剂后, 镀层的晶体呈块状[

4 ] .呈块状的镀层晶体, 其实是由无数的细小晶体组成.镍的晶体 在高温下重组 , 块状内小晶体结合成大晶 体,热处理时间越长 , 晶体体积生长越大, 因 而减少晶界间的数目, 相应地, 低温晶界间 金属迁移减少, 因而降低铜扩散系数[

4 ] .图1为镍镀层晶体的大小与不同浓度下铜的扩 散关系 .晶体大小是用 X -射线衍射的 Scherrer 方法[

5 ] 计算 : t =0. 9λ Bcosθ ( 1) B∶ 衍射线于半峰高度时的宽度 λ ∶ X 射线的波长 θ ∶ 衍射的角度 图1镍镀层晶体的直径与铜扩散系数的关系

1 铜浓度 70%

2 铜浓度 60% 3铜浓度 50% 根据晶体的大小和形状 ,或金属迁移的 速度等特性来设计防渗层的厚度.在电路 板上的镀金焊接点, 中间也是镀上一层非晶 态或柱体的晶态镍层来防止铜渗, 其原理也 是一样 . 3.

2 钴防渗层 钴的化学特性和镍很接近, 但生理上的 影响和物理特性就和镍差别很大.钴对皮 肤引发敏感红 肿机率, 只是镍的百分 之一[ 6] .铜在钴的固相溶液里的溶解度非常 低 ,在绝对温度

570 ~

770 K 之间 , 铜溶于钴 之溶解值是 1.

8 %( 原子分数) , 钴溶于铜之 溶解值 <

0.

25 % ( 原子分数) [

7 ] .低互溶解值 对钴作为有效的铜防渗层有很高的利用价 值 .但钴作为装饰性单金属防渗层, 防腐蚀 能力不高, 镀层与皮肤长期接触, 容易被汗 液腐蚀 ,影响饰物的美观.二元钴 -磷合金 可以增强防腐性能, 但仍未能达到要求[

8 ] . 三元钴合金防腐能力就强得多[ 9] , 是理想的 ・

5 ・

2000 年8月电镀与涂饰第19 卷第

4 期 防铜渗镀层 .我们正积极开发这类镀层, 将 来一定公开研究结果 . 因为铜溶于钴的溶解度低 ,在铜熔点以 下的温度, 溶解度与温度变化不大, 所以工 程应用的防铜渗的镍镀层, 在要求高的产品 里,可能会被钴代替 . 图2 是钴镀层的金相组织 ,晶体是呈粒 状或柱状 .晶体的直径大约是 15.

7 nm , 可 作为有效的铜防渗层 . 图2电子扫描显微镜下的钴镀层切面金相组织 深色部分为钴层 钴镀层的金属晶体呈六角形, 图3显示 镀层钴晶的 X - 射线衍射峰 .从峰的形态和 方程式( 1) ,算出( 002) 峰的晶直径是15.

7 nm, 比一般镍的晶体小, 所以晶界数目比较多, 低温的扩散系数比较大, 但因为铜的溶解度 影响 ,所以减慢了铜渗过程. 图3钴镀层的 X-射线衍射图 晶体呈六角形 镀层在高温真空炉进行扩散 ,图4显示 铜和钴原子在铜 -钴偶界面互渗曲线 .在600 ℃和800 ℃下处理了

50 h 和6h,浓度 - 距离关系在界面附近非常陡峭 ,表示钴镀层 是非常有效的防渗层 . 图4铜-钴偶在( a)

600 ℃下处理

50 小时;

( b) 800℃下处理

6 小时后金属浓度与界面距离之变化 从图4 可以看出, 铜-钴固相的互相渗 透 ,因互溶量太少, 所以用传统的分析方法 是不容易准确地测定扩散系数 .铜 -钴的 互相扩散机理 , 在低温条件下是通过晶界扩 散 .从应用角度来看 ,无论铜 -钴互相扩散 值是多少, 只要低互溶量 , 就可以用作非常 有效的防渗层. 3.

3 钯防渗层 自从欧共体国家颁布 94/27/EEC 指引 以后 ,所有与皮肤直接接触的饰物, 都要符 合镍释出率的限制 .因此饰物制造商有改 用钯为镍的代用品 .钯是贵金属之一, 价格 比一般的有色金属或黑色金属昂贵得多 .