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废弃的电子产品是重大的污染源之一,尤其是其中的重金属铅流入环境,对人类生存产生严重危害,并且这种危害随着电子工业的迅速发展将会越来越严重。因此世界上很多国家和组织已通过立法禁止含铅材料的使用。无铅钎料研究成为近年材料科学研究的热点之一。
本研究应用电沉积方法制备Sn-Cu无铅钎料合金,使用柠檬酸作为络合剂,研究电镀液的组成成分及电沉积工艺对电沉积产物成分、相结构、微观形貌等的影响,并通过阴极极化曲线研究探讨体系电沉积过程的机理。研究表明,通过调整电镀液成分和电沉积条件,可以分别得到Sn-3Cu(含铜3%)、Sn-1Cu(含铜1%)和Sn-0.7Cu(含铜0.7%)三种成分的锡铜系无铅钎料合金。金属主盐浓度是影响电沉积成分的最重要因素,电沉积产物中锡的含量随着电镀液Sn2+浓度的增加而增加,在Cu2+浓度为0.01mol/L、其它条件不变的情况下,当Sn2+浓度从0.8mol/L增加到1.6mol/L时,电沉积产物中的锡也由约87.3%增加到99.3%;另外当Cu2+浓度从0.01 mol/L降低到0.005mol/L的过程中,电沉积产物中的Cu含量从3%降低到0.7%。柠檬酸的含量对电沉积的成分也有影响,随着柠檬酸的含量增加,电沉积产物中的锡含量先增加再减少,随着络合剂的含量增加,越来越多的金属离子在电镀液中生成络合离子,变得难以析出。当电镀液中金属离子的扩散变得困难,使得电镀液中的H+析出,从而降低了镀层的质量。导电质的加入起到调节pH值和增加电导的作用。电沉积的极化曲线显示,柠檬酸的加入使得Cu2+、Sn2+的析出电位负移;当柠檬酸浓度适当,电镀液中的Cu2+被优先络合,而Sn2+未被完全络合的情况下电沉积薄膜中含锡量较高。