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某些金屬的電鍍
本章專門討論某些金屬的電鍍，由于其特殊的性質(zhì)，這些金屬經(jīng)常用于微電子學或微觀力學。對于每種金屬，解釋了可能的電解質(zhì)以及電解質(zhì)和電極中相應(yīng)的電化學過程。
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鍍金
應(yīng)用領(lǐng)域
由于其非常高的耐腐蝕性、良好的導電性、低接觸電阻以及金的良好可焊性，金涂層在電子和電氣工程中得到廣泛應(yīng)用。幾個100納米的典型層厚度(例如。作為焊接輔助)到一些微米被用作腐蝕保護。
金的堿性氰化物沉積
這里的電解質(zhì)是基于劇毒的二氰基尿酸鉀(I) = K[Au(CN)2]。該溶液含有約68%的金，在水溶液中以鉀離子和[金(CN)2]離子解離。后者遷移到陽極并在那里離解成金+和(CN)離子。金離子遷移回陰極，在那里被中和并沉積在陰極上。
使用的陽極是可溶性金或金銅電極，或不溶性鍍鉑鈦電極。
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金的中性氰化物沉積
這種電解質(zhì)也基于二氰基尿酸鉀，但不含任何游離氰化物(無游離(CN)離子)。不溶性鍍鉑鈦電極用作陽極。
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金的酸性氰化物沉積
這里，二氰基尿酸鉀也是電解液中的金源，電解液中還含有鈷或鎳以及檸檬酸。結(jié)果，可以獲得有光澤的金層，該金層由于其相對大比例的有機成分而相對較硬，并且具有低延展性。陽極使用不溶性鍍鉑鈦或不銹鋼。
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金的強酸性氰化物沉積
為此，在強酸性溶液中也穩(wěn)定的三價四氰基尿酸鉀(III) = K [Au(CN)4]形成電解質(zhì)的金屬供應(yīng)。此外，加入無機酸如硫酸或磷酸。
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用亞硫酸金無氰沉積金
代替高毒性氰基化合物，電解質(zhì)基于二硫酸銨(ⅰ)=(NH 4)3[Au(SO 3)2]或二硫酸鈉(I) = (Na)3[Au(SO 3)2](堿金屬亞硫酸鹽)。溶液中的[金(SO3)2]3-離子在陰極附近分解成金+和(SO3)2-離子，金離子在陰極上還原成金并沉積。
除了省去了劇毒的氰化鍍液，從亞硫酸鹽電解質(zhì)沉積的金層還具有優(yōu)異的宏觀散射能力(=在電極的電流降解點也具有高沉積速率)和高延展性的優(yōu)點。
因此，我們的金浴NB SEMIPLATE AU 100是基于亞硫酸鹽電解質(zhì)。
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光澤的形成
高亮度的沉積金需要光滑的表面和清晰的晶體結(jié)構(gòu)。為此，有必要在金的生長過程中促進核的形成，同時抑制晶體的生長。
根據(jù)電解質(zhì)的不同，通過添加元素如砷、鉈、硒和鉛以及乙二胺來滿足這一要求，這些元素通過直接在金沉積位置進行局部選擇性鈍化或化學緩沖來控制微晶的生長。
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鍍鎳
硫酸鎳鍍鎳
主要的金屬供應(yīng)商是六水合硫酸鎳，分子式為硫酸鎳(H 2O)6，或七水合硫酸鎳(NiSO 4 (H 2O)7)。六水合氯化鎳=二氯化鎳(H 2O)6用于提高陽極溶解度以及導電鹽，以增加電解質(zhì)的電導率。硼酸(H3BO 3)作為化學緩沖劑來保持酸堿度。
硫酸鎳在水溶液中分解成Ni2+和(SO4)2-離子。Ni2+離子在陰極上被還原成鎳，鎳在陰極上沉積成金屬涂層。硫酸根離子遷移到銅陽極，并在那里形成新的硫酸銅，通過消耗陽極溶解在溶液中。
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氯化物電解液中鎳的沉積
純(即。不含硫酸鎳)氯化物電解質(zhì)由作為金屬提供者和導電鹽的二氯化鎳(H 2O)6和作為化學緩沖劑的硼酸組成。
與硫酸鎳電解液相比，氯化鎳電解液具有更高的電導率，因此可以用更低的電能進行沉積。然而，氯化鎳浴比硫酸鎳浴更貴，腐蝕性更強。
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氨基磺酸鎳沉積鎳
這種電解液的主要金屬供應(yīng)商是氨基磺酸鎳4-水合物，分子式為Ni(SO3NH 2)2 (H 2O)4，氯化鎳= NiCl2以提高陽極溶解度，硼酸(H3BO 3)作為化學緩沖劑以保持pH值。
氨基磺酸鎳在水溶液中分解成Ni2+和(SO3NH 2)離子。Ni2+離子在陰極上被還原成鎳，鎳在陰極上沉積成金屬涂層。硫酸根離子遷移到鎳陽極，并通過消耗陽極在那里形成新的氨基磺酸鎳。
氨基磺酸鎳在水中具有非常高的溶解度，因此可以制備具有高電流密度和沉積速率的富含金屬的鍍液，盡管如此，該鍍液仍獲得具有良好機械性能的鎳層。當同時需要厚且無應(yīng)力的層時，特別推薦使用氨基磺酸鎳基電解質(zhì)。沉積的鎳層具有很好的延展性，并提供良好的抗磨損和抗腐蝕保護。
由于這個原因，我們的鎳浴NB SEMIPLATE AU 100是基于氨基磺酸鎳基電解質(zhì)。
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閃亮鎳膜的先決條件
哪種表面性質(zhì)導致光亮(鎳)表面對于鎳來說還沒有完全了解，即使非常光滑的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)起著重要作用。
一方面，單晶表面需要高成核密度，另一方面，抑制這些核向更大微晶的生長。
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增白劑(主要增白劑)
諸如磺酰胺、磺酰胺和磺酸之類的添加劑引起生長中的鎳層的晶粒回復，該鎳層通常具有高延展性。
增亮劑和流平劑(輔助增亮劑)
作為添加劑的增亮劑和整平劑能使表層有光澤，盡管延展性較差。
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鍍錫
用硫酸錫沉積錫
這里電解質(zhì)溶液由硫酸錫(ll)-硫酸鹽組成。硫酸錫在水溶液中分解成Sn2+和(SO4)2-離子。Sn2+離子在陰極上被還原成錫，錫在陰極上沉積成金屬涂層。硫酸根離子遷移到錫陽極，并在那里形成新的硫酸錫，通過消耗陽極溶解在溶液中。
錫與錫(ll)-甲烷硫酸鹽的沉積這里的電解質(zhì)由甲磺酸(CH3SO 3H)及其鹽，錫(ll)-甲烷磺酸鹽組成。這種鹽在水溶液中離解成Sn2 +和(CH3SO 3)-離子。Sn2+離子在陰極上被還原成錫，錫在陰極上沉積成金屬涂層。甲烷硫酸鹽離子遷移到錫陽極，并在那里形成新的錫(ll)-甲烷硫酸鹽，通過消耗陽極溶解在溶液中。我們的錫電解液NB SEMIPLATE SN 100是基于錫(ll)-甲烷磺酸鹽和甲磺酸。
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鍍銅
應(yīng)用領(lǐng)域
在電子技術(shù)中，電化學鍍銅被用于制造印刷電路板和直通連接。
銅的堿性氰化沉積
在這種情況下，金屬載體是氰化銅(ⅰ)，它不溶于水，但溶于氯化鈉或KCN的水溶液，通過氰化銅+ 2氯化鈉→Na2[銅(CN)3]形成可溶性氰化物絡(luò)合物。沉積的銅層顯示出非常好的粘合強度。
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銅的硫酸(酸性)沉積
作為劇毒銅(ⅰ)氰化物的替代物，用于硫酸基沉積的電解液由溶解在稀硫酸中的硫酸銅組成。硫酸銅在水溶液中的Cu2+和(SO4)2-離子中離解。Cu2+離子在陰極上被還原成銅，銅在陰極上沉積成金屬涂層。硫酸根離子遷移到銅陽極，并在那里形成新的硫酸銅，通過消耗陽極溶解在溶液中。
硫酸不僅有助于提高電解質(zhì)的導電性，而且是連貫、均勻的層沉積的先決條件。
我們的鎳浴NB SEMIPLATE CU 100由溶解在稀硫酸中的硫酸銅制成。
銀的電鍍沉積
應(yīng)用領(lǐng)域
在(微型)電子學中，使用銀層是因為它們良好的電性能:在所有金屬中，銀的導電性最高。
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銀的氰化沉積
由于氰化銀幾乎不溶于水，氰化鉀(KCN)被添加到電解液中，增加了游離氰化物的濃度。根據(jù)游離氰化物的濃度，可溶性氰化物絡(luò)合物二氰基甲酸酯=[銀(CN)2]-，三氰基甲酸酯=[銀(CN)3]2-和四氰基甲酸酯=[銀(CN)4]3-的平衡濃度可以調(diào)節(jié)。
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銀的無氰沉積
作為劇毒氰化銀的替代物，一系列毒性較小或無毒的絡(luò)合劑，例如碘化物、亞硫酸鹽、乙二胺或硫脲。
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