化學沉積法制備功能化學鍍錫層研究

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摘要：近年來化學溶劑沉積法制備在外延薄膜大面積應用上得到重視，對于制備高溫超導涂層導體來說，這種方法具有化學組分、區(qū)域性化學計量與控制成本低量等特性。對化學沉積法制備功能性化學鍍錫層進行研究，期望對促進化學鍍錫層的原理分析和制備功能化演進具有參考價值。

關鍵詞：化學沉積法；制備功能；化學鍍錫層

1化學沉積法原理以及化學鍍錫層的功能研究

化學鍍錫主要包括還原法化學鍍錫、化學鍍錫和浸鍍法化學鍍錫，其沉積過程分為置換反應期、銅錫共沉積與自催化沉積共存期和自催化沉積期。化學沉積法在微電子行業(yè)具有很好的應用前景，浸鍍法化學鍍錫的鍍液穩(wěn)定性好，還原歧化反應化學鍍錫鍍液穩(wěn)定性好，鍍層厚度均勻。

1.1化學鍍錫沉積機理分析

化學鍍鋅是以鍍液的pH作為分類，分為堿性和酸性兩大類。鍍層光亮、細致，對雜質溶質性強，鍍層孔隙率較高，能夠發(fā)揮深度能力。缺點是鍍錫孔隙率較小，鍍錫層功能不能滿足工藝需要。酸性鍍錫方法分為氧化、氟硼酸以及硫酸鹽鍍錫等幾個類型，成本較低，易于控制、穩(wěn)定性好，用于連續(xù)性電鍍等。缺點是毒性較大，電流開不大、鍍層潔白、堿性度、絲工藝電流效率低，但是在成分上較為簡單，鍍層細致，鍍層的陽極行為影響較小。在進行鍍鋅過程中使用的焦磷酸鹽、鍍錫等成分，主要為硒酸鈉，生產效率較高，在較大的電流密度下依然能夠實現(xiàn)穩(wěn)定。運行，市場上慢慢正在被酸性光亮度吸所取代，適合在鋁合金件和鋅合金件上進行電鍍呈現(xiàn)的pH成弱堿性[1]。

1.2化學鍍錫的沉積機理

化學鍍錫的沉積機理是在酸性環(huán)境下，采用還原劑進行濕度催化活性表面上的沉積過程，運用還原劑作用，通過智慧金屬間化合物形成自催化沉積階段等三個階段，實現(xiàn)了鍍液中硒的直接置換，根據(jù)熱力學原理反應實現(xiàn)這一過程，需要加入相應的電位調劑和銅離子絡合劑形成穩(wěn)定的絡合物之后，使得電位大幅度轉移，同期的電位相應發(fā)生變化。由于置換反應與機體表面發(fā)生接觸，因此當表面產生一層鍍錫層后置換反應會停止。此時溶液中的還原劑，以硒離子配位體形式在表面上會產生一系列的氧化反應，使鍍錫層發(fā)生連續(xù)自催化。根據(jù)這一原理，對于化學鍍硒存在的反應，鍍錫厚度不斷增加，相應的消耗逐漸增大，產生連續(xù)的沉積層等問題，可以采取解決方法，針對化學鍍錫工藝的性能，在領域中進行化學鍍錫添加劑原理的實際應用，體現(xiàn)出擴展化學鍍錫的應用的實際價值，通過體系鍍液中的還原劑，使鍍金屬離子被還原為金屬，得到的鍍層呈現(xiàn)出粉末狀的沉積物，該氧化還原體系反應迅速，在金屬離子中進行溶液中各鍍層利用價值的獲取，采用特定的添加劑添加的方法控制和改變鍍層質量以及沉積速度。一方面使用添加劑，其中含有分散劑、促進劑、穩(wěn)定劑和光亮劑等，能夠促進化學反應更加快速，而且還可以控制反應的進行速率，一方面當催化反應速率較快時，形成晶核質量較差，此時加入對應的穩(wěn)定劑，如硫代硫酸鹽、不飽和脂肪酸，以得到致密的結晶鍍層，從而組織金屬離子還原。在體系中加入促進劑提高度數(shù)，如常用的氨基乙酸、短鏈的飽和脂肪酸等，可以促進加速反應，使得都有可焊性和耐腐蝕性。

2化學沉積法制備鍍錫層實驗

1）提取前期有結果，用于化學溶劑沉積法的外延生長機理和傾向趨向控制，違反臨界后的控制結構、界面控制等，對于促進化學溶劑溶液沉積法制備技術的應用具有參考價值。在鍍錫表面制備可能性，化學鍍錫層，使用掃描電鏡進行化學鍍錫層的耐蝕性，表面形貌等觀察使用x射線衍射儀進行物向的觀察，發(fā)現(xiàn)表面較為緊密，呈現(xiàn)不規(guī)則的柱向結構。結果表明化學鍍鋅層的x2d圖譜中出現(xiàn)了明顯的社風，能夠為紫銅提供有效的保護。2）試驗試劑采用硫酸亞錫檸檬酸和次磷酸鈉等。化學試劑還可包括鹽酸、硫酸等。基礎的預處理措施流程?；静牧鲜褂贸叽鐬?.5mm×10mm×0.8mm的紫銅。先用砂紙進行打磨，在70℃的氫氧化鈉和碳酸鈉的混合液中浸泡，以及在丙酮中浸泡，經(jīng)過同拋光液的浸泡之后，使用清水處理，并進行干燥?；瘜W鍍錫層的制備和性能測試，將制備好的化學鍍錫層放置在保護液中。浸泡3min處理后的紫銅進入化學透析液中，達到50℃時，用X射線衍射儀進行物像的分析，使用電化學工作站進行腐蝕性的測試，放置在氯化鈉溶液中。

3結果與討論

1）從表面形貌看，化學鍍錫層的表面形貌，經(jīng)過預處理后樣貌平整，且具有活性有顆粒物的情況下放大的特點。通過XRD圖譜來看，表明銅和烯有明顯的衍射，鍍錫層的x2d圖譜中出現(xiàn)了同與胥形成的金屬堿化合物。在伴隨著圖進行某些添加劑的全家化學添加劑的影響，紫銅的面心立方接口呈現(xiàn)出不同的樣態(tài)。再重讀實驗中可以看到制備的化學東西，從XRD凸形中金屬堿化合物產生了對焊接性能的不利影響，與其形成的金屬堿化合物的衍生物的功能性。（2）對于耐腐蝕性的檢測，氯化鈉溶液中的曲線，擬合結果如下：自腐蝕電位發(fā)生復移，腐蝕電流密度增大。根據(jù)腐蝕產物膜產生了曲率半徑反映出較大的紫銅的容抗率、曲率半徑顯示阻礙腐蝕介質的進一步產生，提供有效的保護。（3）具有良好輻射性的化學多基層能夠在止疼表面制備出比較精密。不規(guī)則柱形狀態(tài)的保護膜，有效提高紫銅的特性，包括耐腐蝕性的結構。紫銅化學鍍錫層能起到一定的物理屏蔽作用，阻礙腐蝕介質進一步滲透，從而為紫銅提供有效的保護。進行化學還原法的制備，要觀察鍍錫銅粉的包裹情況、微觀結構，制備方法深入進行研究。銅分表面完整、包覆、均勻致密的鍍錫層，使用還原制備的方法高溫處理，使得置換法制備的鍍錫層在致密性上和均勻性上更具有優(yōu)勢，很好地保持其導電性。這是由于鍍錫不屬于惰性金屬，性質比銅活潑，鍍錫的表面生成一層致密的氧化物膜，提高了銅粉的抗氧化性以及穩(wěn)定性、耐磨性、抗腐蝕性。制備方法上利用化學置換法經(jīng)過了諸多的學術研究。例如有學者認為，采用置換法在銅粉表面包裹金屬錫，能夠得到用作潤滑劑添加劑的銅硒雙金屬粉。還有學者認為通過置換與還原結合的方法，在銅粉表面包覆夕可以得到銅硒酮粉。粉末的初始氧化溫度從120攝氏度-220攝氏度之間不等。制備技術離不開置換法的結合，生成的銅離子會在銅粉表面進行擴散，在溶液中顯示出多個孔道，此時鍍錫層呈松散狀態(tài)，致命性較差。目前采用自催化活性的方法，能夠提高鍍錫的過電位。在還原劑的幫助下，采用雙面粗糙度不同的銅箔替代銅粉。模擬研究顯示，基層的表面狀態(tài)良好，可以用于電子信息催化和粉末冶金等領域。鍍鋅銅粉中的組成，包括銅粉和初始投料所得的銅粉分散在水中。為進一步驗證采用EDS分析結果，對鍍錫銅粉進行DSC測試，所得的鍍錫銅粉的組成，由于產物鍍錫、銅粉進行清洗后，測得的吸屬于單質硒。因此在初始投料中氫氧化錫的比例越高，銅錫鍍錫銅粉的含硒量就越高，粗糙表面的鍍錫層照片也可以顯示出多層疊加的現(xiàn)象。這一現(xiàn)象表現(xiàn)為溝壑較多，粗糙面存在凸起、曲面形成的粗糙代表曲面利。銅箔表面差異來考察其彎曲狀態(tài)，以評價銅粉的鍍層狀況，對比銅箔兩面的鍍層是光滑的、均勻的、致密的，與粗糙的表面凹凸不平的鍍層相比，制備的光滑銅粉為球形，表面類似于銅箔粗糙面曲面，證明銅粉表面覆蓋上均勻致密的鍍錫層形成良好的核殼結構。鍍鋅層呈現(xiàn)底層致密，相對疏松的狀態(tài)，由此可推測同具有催化作用。氫氧化錫優(yōu)先在銅基表面形成了顆粒小且致密的底層鍍錫層。隨著鍍錫在底層的堆積，鍍層逐漸變厚，此時會發(fā)生直接催化作用，在生成的鍍錫層顆粒直接變大的情況下逐步減弱密度。高溫處理對鍍層致密性的影響，嘗試用高溫處理的方法消除縫隙和孔洞，水銀般的液體形成，產生流動，再經(jīng)高溫處理。高溫處理后銅箔兩面變化。通過硼氫化鈉還原氫氧化硒，采用兩面粗糙度不同的銅箔模擬銅粉，然后進行還原法鍍錫層的處理，可以得到覆蓋了均勻、致密鍍錫層的銅粉表面，采用置換法制備的鍍錫層表面更加均勻致密，而經(jīng)過高溫處理的鍍錫層發(fā)生了熔融流動，進一步提高了鍍層的均勻性和致密性。

4結束語

采用化學沉積法在銅箔表面能夠制備還原氫氧化錫，得到良好的核殼結構，證明兩面粗糙度不同的銅箔模擬同分能夠在制備的過程中變得之謎和均勻，高溫處理后的銅箔光滑而且有熔融的錫粒流動，使得鍍層的致密性和軍星更加顯著。

參考文獻

[1]張丹丹，何奕波.化學沉積法制備功能性化學鍍錫層的研究[J].電鍍與環(huán)保，2020，40（1）：26-28.

作者:周亞 單位:晉中職業(yè)技術學院生物工程學院