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时间:2019-03-04
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1、工学硕士学位论文氨磺酸体系电镀锡工艺及锡沉积过程的研究THESTUDYOFPROCESSOFSULFAMICACIDTINPLATINGSYSTEMANDTINDEPOSITIONPROCESS王熙禹哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号:TQ153.13学校代码:10213国际图书分类号:621.794密级:公开工学硕士学位论文氨磺酸体系电镀锡工艺及锡沉积过程的研究硕士研究生:王熙禹导师:李宁教授申请学位:工学硕士学科:化学工程与技术所在单位:化工学院答辩日期:2015年6月授予学位单位:哈尔滨工业大学Classifi
2、edIndex:TQ153.13U.D.C.:621.794DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHESTUDYOFPROCESSOFSULFAMICACIDTINPLATINGSYSTEMANDTINDEPOSITIONPROCESSCandidate:WangXiyuSupervisor:Prof.LiNingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ChemicalEngineeringandTechno
3、logyAffiliation:SchoolofChemicalEngineeringandTechnologyDateofDefence:June,2015Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要目前广泛应用的酚磺酸电镀锡体系和甲磺酸电镀锡体系分别存在酚类对环境与人体有害和甲磺酸易腐败变质、价格高的缺点,本文试图开发一种新型电镀锡体系来代替甲磺酸体系或酚磺酸体系。氨磺酸属于固体强酸,受运输条件限制小,对仪器设备腐蚀小
4、,氨磺酸溶液有一定的还原性,对于氨磺酸电镀锡体系国内外鲜有报道,可以说氨磺酸体系是一种有发展前景的电镀锡体系。本文主要对氨磺酸电镀锡体系的工艺及锡沉积过程进行研究,通过电化学工作站,SEM,XRD等方法,确定亚光和光亮电镀锡的添加剂及工艺参数,并考察两种镀液的镀液性能。通过电化学工作站和SEM研究锡在两种镀液的成核过程及其动力学参数。从氨磺酸镀液的物理化学性质和量子化学水平分析,符合酸性镀锡的基本要求,通过连续电镀测定Sn2+浓度可得氨磺酸镀锡稳定性良好。通过Hull槽筛选氨磺酸体系镀亚光锡添加剂为EPE9400,通过电化学
5、工作站,SEM和XRD方法分析EPE9400无整平能力,工艺参数为:EPE9400的浓度为0.56g/L,电流密度为1-2A/dm2,Sn2+浓度为15-30g/L,温度为45℃。在低电流密度下锡沉积的电流效率在95%左右,当电流密度达到4A/dm2时,电流效率只有77%。在25-45℃下电流效率都在95%左右,氨磺酸亚锡镀液分散能力30%左右,其深度能力极佳。通过电化学工作站和SEM确定氨磺酸体系镀光亮锡镀液的分散剂为TX-100,主光亮剂为苄叉丙酮,辅助光亮剂为乙二醛。通过Hull槽实验,SEM和XRD方法,确定TX-1
6、00浓度为2g/L,苄叉丙酮浓度为1g/L,乙二醛浓度为0.128g/L,电流密度为4-6A/dm2。在1-5A/dm2范围内,电流效率都在99%左右,沉积速率随电流密度成线性增加,氨磺酸光亮镀锡液的分散能力在28%左右,其深度能力较差。锡电极在亚光镀液中的电沉积属于扩散控制,锡在不同电位下的电沉积更近于三维瞬时成核。锡在氨磺酸亚光镀锡液的成核位点数在108cm-2左右,成核速率在100s-1左右,临界成核吉布斯自由能在10-20J左右,临界成核尺寸在0.5atom左右。锡在氨磺酸光亮镀锡液中锡的成核过程更接近于三维瞬时成核
7、。锡在氨磺酸光亮镀液的成核位点数在109cm-2左右,成核速率在70s-1左右,临界成核吉布斯自由能在10-20J左右,临界成核尺寸在1atom左右。关键词:氨磺酸电镀锡;亚光镀锡添加剂;光亮镀锡添加剂;镀液性能;成核过程-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThewidelyusedphenolsulfonatetinplatingsystemandmethanesulfonicacidtinplatingsystemhaveshortcomingsthatphenolelementisharmfultoth
8、eenvironmentandmethanesulfoniciseasytogobadandexpensiverespectively.Thisarticleattemptstodevelopanewsystemtoreplacephenolsulfonatetinplatingsyste
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