最新06-第六章--溶液镀膜法.doc

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1、精品资料06-第六章--溶液镀膜法........................................精品资料第六章溶液镀膜法溶液镀膜法是指在溶液中利用化学反应或电化学反应等化学方法在基板表面沉和只薄膜的一种技术。它包括化学反应沉积、溶胶—凝胶法、阳极氧化、电镀以及LB制膜法等。这是一类不需要真空环境的制膜技术，由于所需设备少，可在各种基体表面成膜、原材料容易解决，所以在电子元器件、表面涂要禾装饰等方面得到了广泛的应用。§6-1化学反应沉积一、化学镀化学镀实质上是在还原剂的作用下，使金属盐中的金属离子还原成原子状态并沉积在基板表面上，

2、从而获得镀层的一种方法，又称为无电源电镀。它与化学沉积法同属于不通电而造化学反应沉和只金属的镀膜方法。两者的区别在于，化学镀的还原反应必须在催化剂的作用下才能进行，且沉积反应只发生在镀件的表面上，而化学沉积法的还原反应却是在整个溶液中均匀发生的，只有一部分金属镀在镀件上，大部分则成为金属粉末沉淀下来。所以，确切地说化学镀的过程是在有催化条件下发生在镀层上的氧化还原过程。即在这种镀覆的过程中，溶液中的金属离子被生长着的镀层表面所催化，并且不断还原而沉积在基体表面上。在此过程中基体材料表面的催化作用相当重要，周期表中的Ⅶ族金属元素都具有在化学镀过程中

3、所需的催化效应。........................................精品资料所谓催化剂指的是敏化剂和活化剂，它可以促使化学镀过程发生在具有催化活性的镀件表面。如果被镀金属本身不能自动催化，则在镀件的活性表面被沉积金属全部覆盖之后，其沉积过程便自动终止；相反，像Ni、Co、Fe、Cu和Cr等金属，其本身对还原反应具有催化作用，可使镀覆反应得以继续进行，直到镀件取出，反应才自行停止。这种依靠被镀金属自身催化作用的化学镀又称为自催化化学镀。通常所谓的化学镀均指这类化学镀。自催化化学镀有以下优点：（1）可在复杂的镀件表面形成均

4、匀的镀层；（2）镀层的孔隙率比较低；（3）可直接在塑料、陶瓷、玻璃等非导体上进行沉积镀膜；（4）镀层具有特殊的物理、化学性质；（5）不需要电源，没有导电电极。化学镀在电子工业等部门中得到广泛应用。催化表面在化学镀中，所用还原剂的电离电位必须比沉积金属的电极电位低，但二者电位差又不宜过大。常用的还原剂有次磷酸盐和甲醛，前者用来镀Ni，后者用来镀Cu。此外，还有用氢硼化物、阱、氨基硼氢化合物等，无论采用什么还原剂都必须能在自催化的条件下提供金属离子还原时所需要的电子，即M+n+ne（来自还原剂）M0（6-1）这种反应只能在具有催化性质的镀件表面上进行

5、，才能得到镀层，而且如前所述，一旦沉积开始，沉积出来的金属就必须继续这种催化功能，沉积过程才能继续进行，镀层才能加厚。所以，从这个意义讲，化学镀必然是一种受控的自催化的化学还原过程。目前广泛用于镀制镍、钴、钯、铂、银、金以及上述金属的合金薄膜。........................................精品资料例如，化学镀镍是利用镍盐溶液（硫酸镍或氯化镍）和钴盐（硫酸钴）溶液，在强还原剂次磷酸盐（次磷酸钠、次磷酸钾等）的作用下，使镍离子和钴离子还原成镍金属和钴金属，同时次磷酸盐分解析出磷，在具有催化表面的基体上，获得镍磷或镍钴

6、磷合金的沉积膜。关于使用次磷酸盐作还原剂的化学镀镍的反应机理，多数学者认为镍的沉积反应是由于基体材料具有催化表面，使次磷酸盐分解释出初生态原子氢，同时，先沉积的镍膜是活泼的，具有自催化性质，其反应过程如下：Ni2++2H→Ni+2H+2H→H2↑+H→H2O+OH-+P由这一理论导出次磷酸的氧化和镍离子的还原的总反应式为Ni2+++H2O→+3H++Ni化学镀镍所得到的镍层并非纯镍，而是含有大约3~5%（重量）磷的镀层，具体含量视沉积参数而定，如镀液组分和各组分的浓度、镀液温度及pH值等。二、溶胶—凝胶法采用适当的金属有机化合物等溶液水解的方法，

7、可获得所需的氧化物薄膜。这种溶液水解镀膜方法的实质是将某些Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ族元素合成烃氧基化合物，以及利用一些无机盐类如氯化物、硝酸盐、乙酸盐等作为镀膜物质。将这些成膜物质溶于某些有机溶剂，如乙酸或丙酮中成为溶胶镀液，采用浸渍和离心甩胶等方法涂履于基体表面，因发生水解作用而形成胶体膜，然后进行脱水而凝结为固体薄膜。膜厚取决于溶胶液中金属有机化合物的浓度、溶胶液的温度和粘度、基板拉出或旋转速度、角度以及环境温度等。采用溶胶—凝胶法制备薄膜具有多组分均匀混合，成分易控制，成膜均匀，能制备较大面积的膜，成本低，周期短，易于工业化生产等优点。目前已用于制备TO

8、2、Al2O3、SiO2、BaTiO3、PbTiO3、PZT，PLZT和LiNbO3等薄膜。利用这种方法制膜时，对膜材有如下要求：（1）