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A部 电镀电化学1

1.1　电极电位1

第1章　基本原理1

1.2.1　电流电压关系5

1.2　电沉积动力学特性及其机制5

1.2.2　传质对电极动力学的影响9

1.2.3　法拉第定律11

1.2.4　电流效率13

1.2.6　电沉积的原子观14

1.2.5　镀层厚度14

1.2.7　脉冲电镀技术17

1.3　生长机制19

1.3.3　整平性20

1.3.2　添加剂对形核与生长的影响20

1.3.1　添加剂的影响20

1.4　化学镀与置换镀21

1.3.5　添加剂耗损21

1.3.4　光亮度21

1.4.1　化学镀22

1.4.2　置换镀23

1.5.1　概述24

1.5　合金电镀24

B部 电镀物理学24

1.5.2　准则25

1.5.3　沉积26

1.6.1　概述27

1.6　镀层结构与性能27

1.6.2　基体与氛围28

1.6.3　性能29

1.6.4　杂质30

1.7.1　概述31

1.7　叠层镀膜与复合镀层31

1.7.3　镀层分析32

1.7.2　纳米结构电镀32

1.8.1　概述33

1.8　镀层间的相互扩散33

1.7.4　结论33

1.8.3　孔隙生成35

1.8.2　镀层扩散35

1.8.5　扩散焊36

1.8.4　扩散阻挡层36

1.9　结构37

C部 电镀材料学37

1.8.6　电徙动37

1.9.1　结构分析38

1.9.2　镀层材料分类41

1.11　结合强度42

1.10　硬度42

1.12　力学性能43

1.13　磁学性能45

1.14　内应力46

参考文献47

第2章　镀铜49

2.2　应用50

2.1　历史和发展50

A部　酸性镀铜50

2.3　原理51

2.4.1　铜和硫酸52

2.4　溶液各成分作用52

2.5　添加剂53

2.4.3　氟硼酸盐53

2.4.2　氯化物53

2.6.5　过滤和净化57

2.6.4　其他搅拌形式57

2.6　操作条件57

2.6.1　温度57

2.6.2　电流密度和搅拌57

2.6.3　超声波搅拌57

2.6.7　阳极58

2.6.6　设备58

2.7　酸性镀铜溶液中杂质的影响59

2.6.8　规范59

2.9　性质和结构60

2.8　分析方法60

2.10　电流调制技术64

2.11　钢、锌、塑料和铝上电镀65

2.12　印刷线路板电镀66

2.13　微电子晶格电沉积69

2.14　电铸70

2.15　高速电镀71

2.16　金刚石车削72

2.17.3　欠电位沉积73

2.17.2　条纹73

2.17　其他73

2.17.1　磁学73

参考文献74

2.19　应用85

2.18　发展历史85

B部　氰化镀铜85

2.20.2　游离氰化物86

2.20.1　氰化铜86

2.20　溶液的主要成分86

2.21.2　酒石酸盐87

2.21.1　碳酸盐87

2.20.3　氢氧化钠或氢氧化钾87

2.21　钠盐和钾盐组成的比较87

2.23　闪镀溶液和罗谢尔溶液88

2.22　添加剂88

2.24　操作条件和溶液特性89

2.26　高效氰化镀铜溶液90

2.25　溶液的维护90

2.27　操作条件和溶液特性91

2.28　溶液的维护92

2.29　阳极93

2.32　结构和性能94

2.31　操作环境94

2.30　使用材料94

参考文献95

C部 碱性无氰镀铜97

参考文献98

2.33　发展历史99

D部 焦磷酸盐镀铜99

2.36.2　硝酸盐100

2.36.1　铜和焦磷酸盐100

2.34 应用100

2.35　基本成分100

2.36　成分100

2.36.5　添加剂101

2.36.4　正磷酸盐101

2.36.3　氨101

2.36.11　搅拌102

2.36.10　电流密度102

2.36.6　操作条件102

2.36.7　焦磷酸盐／铜的比值102

2.36.8 pH值102

2.36.9　温度102

2.37.1　分析103

2.37　维护103

2.36.12　设备103

2.36.13　阳极103

2.37.2　杂质和净化104

参考文献105

2.39　电镀印刷线路板105

2.38　结构和性能105

E部　复合镀铜109

2.40　氧化铝110

2.42　机理111

2.41　性能111

参考文献112

2.43　连续纤维强化复合金属112

3.1　电镀镍溶液的回顾115

第3章　镀镍115

3.2　基础知识116

3.2.2　镀层平均厚度117

3.2.1　法拉第定律在镀镍中的应用117

3.2.4　分散能力118

3.2.3　电流和金属分布118

3.2.5　内应力119

3.2.7　整平能力和微观分散能力120

3.2.6　结合力120

3.3.1 光亮镀镍溶液121

3.3　装饰镀121

3.3.2　电结晶122

3.3.5　多层镍123

3.3.4 半光亮镍123

3.3.3　共沉积硫的作用123

3.3.6　微观不连续铬124

3.3.8　电镀塑料、铝和不锈钢126

3.3.7 STEP测试126

3.3.9　标准和膜层要求128

3.4.1　镀层性能130

3.4　功能电镀和镀层性能130

3.3.10　装饰应用和市场份额130

3.4.2　功能电镀的镀层要求134

3.4.3　其他溶液135

3.4.5　氢脆137

3.4.4　疲劳强度137

3.5.4　电铸镍溶液139

3.5.3　模具139

3.5　电铸镍139

3.5.1　电铸和电解生产139

3.5.2　电铸镍的能力139

3.5.5　氨基磺酸根离子的阳极氧化及快速镀镍工艺140

3.6.1　锻造镍阳极材料141

3.6　镍阳极材料141

3.5.6　电铸整平剂141

3.5.7　电铸后处理141

3.5.8　电铸镍的应用141

3.6.2　纯镍的阳极行为142

3.6.3　钛阳极篮和镍的主要类型144

3.7　质量控制145

3.7.1　工艺控制146

3.7.2 产品控制149

3.8　污染预防152

参考文献153

4.1 概述162

第4章　电镀金162

4.2　典型的直流（DC）镀液165

4.2.1　碱性氰化镀液166

4.2.2　酸性氰化镀液167

4.2.3　中性氰化物体系170

4.2.4　非氰镀液172

4.3　沉积机理175

4.5　基体预处理176

4.4　脉冲电镀176

4.5.3　闪镀金177

4.5.2　金属阻挡层177

4.5.1　基层的清洗177

4.5.4　高速带材电镀178

4.7.1　物理性能179

4.7　测试方法179

4.6　锈（斑）179

4.7.2　化学分析180

参考文献181

5.1.1　前处理184

5.1　化学镀银184

第5章　化学镀银和电镀银184

5.1.3　镀液性能185

5.1.2　金属化槽组成185

5.1.5　实际操作186

5.1.4　极化186

5.2.2　槽液成分188

5.2.1　槽液组成188

5.2　电镀银188

5.2.3　阳极反应及阴极反应189

5.2.5　添加剂190

5.2.4　金属上镀银190

5.2.6　物理性能191

参考文献193

5.2.7　分形体193

6.1　焊料的简史195

第6章 无铅焊料的锡和锡合金195

6.2　无铅焊料发展的驱动力196

6.2.1　铅在焊料中的作用197

6.2.2　含铅焊料的环境、健康和安全的关注199

6.3.1　材料性质的考虑200

6.3　无铅焊料的替代品200

6.4.1　锡的物理性质201

6.4　锡的电沉积201

6.3.2　选择规则201

6.4.3　锡和铝的电化学性质202

6.4.2　锡的化学性质202

6.4.4　锡电镀液和工艺206

6.5.2　表面形态和组织结构216

6.5.1　外观216

6.5 电镀锡的材料性能及应用216

6.5.3　纯度218

6.5.4　可焊性219

6.5.5　延展性220

6.5.7　锡电镀层的应用221

6.5.6　硬度221

6.5.8　锡晶须的预防222

6.6.1　锡-铋和锡-银的相图224

6.6　电沉积其他锡合金的挑战224

6.6.2　氧化还原电位225

6.6.3　热力学和动力学因素226

6.6.4　锡-铋合金的电沉积及性质228

6.6.5　锡-银合金的电沉积及性质229

参考文献230

致谢230

6.6.6　电沉积三元和四元锡合金230

第7章　镀铬235

7.1　原理236

7.2　电镀铬理论238

7.2.1 水合239

7.2.4　聚合240

7.2.3　羟桥合240

7.2.2 水解240

7.2.6　阴离子渗透241

7.2.5　氧桥合作用241

7.3　六价铬242

7.2.7　反应速率242

7.3.3　多铬酸盐243

7.3.2　铬酸和重铬酸243

7.3.1　铬酸243

7.4.1　镀铬液的组成及其作用247

7.4　电镀铬的操作方法247

7.4.2　高效镀铬槽249

7.5　复合催化剂和自我调节电解槽250

7.6　铬酸镀液操作条件253

7.7.2　分散能力255

7.7.1　覆盖能力255

7.7　分散能力255

7.8　金属杂质256

7.9　维护和控制257

7.9.1　阳极259

7.9.2　镀槽建造材料260

7.9.4　批量镀铬261

7.9.3　安全及健康考虑261

7.9.5　基体金属的处理262

7.9.6　镀硬铬263

7.9.8　镀黑铬265

7.9.7　镀硬铬中的浸蚀防护265

7.9.9　镀后处理266

7.9.10　退镀267

7.10.1　孔隙率和裂纹268

7.10　镀层测试268

7.10.3　微裂纹和微孔镀层269

7.10.2 耐蚀性269

7.10.4　镀层结构270

7.11.1　硬度和耐磨性274

7.11　镀铬层的物理性能274

7.11.3　膨胀系数276

7.11.2　摩擦因数276

7.11.8 内应力277

7.11.7 电阻率277

7.11.4　熔点277

7.11.5　密度277

7.11.6 反射能力277

7.11.10 延展性278

7.11.9 对基体金属疲劳强度的影响278

7.12.2 耐化学腐蚀性279

7.12.1 耐氧化性和耐变色性279

7.12 化学性质279

7.12.4 微孔镀铬280

7.12.3 镀铬带钢——无锡钢（TFS）280

7.13.1 三价铬电镀工艺281

7.13 三价铬镀液281

7.13.2 铬合金电镀282

参考文献283

7.14 其他一些特殊镀铬283

第8章 铅和铅合金电镀298

8.1.3 氟硅酸盐电解液299

8.1.2 氨基磺酸盐电解液299

8.1 电解液类型299

8.1.1 高氯酸盐电解液299

8.1.5 甲基磺酸电解液300

8.1.4 氟硼酸盐电解液300

8.1.6 其他电解液301

8.2.1 添加剂302

8.2 电镀铅的一般信息302

8.2.4 电解液的搅拌303

8.2.3 温度303

8.2.2 阳极303

8.2.5 故障304

8.3.4 密度307

8.3.3 抗张强度307

8.3 电镀铅层的性质307

8.3.1 硬度307

8.3.2 伸长率307

8.5 铅合金308

8.4 弥散镀308

8.3.5 电阻率308

8.3.6 耐蚀性308

8.5.4 铅-镉309

8.5.3 铅-铊合金309

8.5.1 铅-锑309

8.5.2 铅-铋合金309

8.5.5 铅-银合金310

8.5.7 铅-铜合金311

8.5.6 锌-铅合金311

8.5.9 铅-钴，铅-镍312

8.5.8 铅-铟合金312

8.7 非水溶液沉积313

8.6 二氧化铅的电沉积313

8.8 欠电位沉积314

8.7.2 熔融盐中电镀314

8.7.1 从非极性溶剂中沉积314

8.9 电沉积铅的应用315

参考文献316

9.2 合金组成320

9.1 电解液体系320

第9章 锡-铅合金电镀320

9.3 槽液的组成321

9.3.1 氟硼酸电解液322

9.3.2 烷基磺酸电解液323

9.3.3 中等pH值溶液沉积锡-铅324

9.4 添加剂325

9.5.1 可溶性阳极326

9.5 阳极326

9.5.2 不溶性阳极327

9.6.2 槽液温度328

9.6.1 电解液组成328

9.6 维护和管理328

9.6.3 搅拌329

9.6.4 杂质330

9.8 锡-铅合金的密度333

9.7 锡-铅合金的电化学沉积当量333

9.10.1 耐蚀性334

9.10 电镀锡-铅层的性能334

9.9 沉积速度334

9.10.3 接触电阻336

9.10.2 可焊性336

9.10.4 硬度338

9.11.3 镀铬槽阳极339

9.11.2 轴承合金339

9.11 锡-铅镀层的应用339

9.11.1 镀铅-锡合金钢板339

9.11.5 电子元件的锡-铅镀层340

9.11.4 共晶合金340

9.11.7 插入式连接件的锡-铅镀层344

9.11.6 中间层344

参考文献345

10.1 概述347

第10章 锌和锌合金电镀347

10.2.1 氰化物镀锌槽液349

10.2 滚镀和挂镀349

10.2.2 碱性非氰化物槽液351

10.2.3 酸性氯化物镀锌槽液353

10.2.4 关于滚镀和挂镀锌的进一步讨论355

10.2.5 锌合金电镀356

10.3 连续电镀358

参考文献372

第11章 铁和铁合金电镀381

11.2 硫酸亚铁槽液382

11.1 原理382

11.3.1 氟硼酸盐槽液384

11.3 氯化亚铁槽液384

11.3.2 其他槽液385

11.4 铁合金386

11.5.1 杂质389

11.5 制备、维护与控制389

11.6 设备390

11.5.4 分析技术390

11.5.2 pH值390

11.5.3 表面活性剂390

11.7 阳极391

11.8 镀层的特性392

参考文献393

12.1 地质矿藏398

第12章 钯及其合金的电沉积398

12.2 钯的供应、需求和使用399

12.3 电镀钯的简史401

12.4.1 钯、铂和金的物理性能403

12.4 钯的物理和化学性能403

12.4.2 钯的化学性能404

12.5.1 一般电化学——热力学406

12.5 钯的电化学406

12.5.2 氢脆问题408

12.5.3 同时发生反应的电化学——电动力学409

12.6 钯的电沉积414

12.6.1 碱性电镀液（pH值9～13）415

12.6.2 酸性电解液（pH＜1～5）424

12.6.3 中性电镀液（pH值5～9）428

12.7 钯合金439

12.7.1 钯-镍合金［80％/20％（质量分数）］440

12.7.2 钯-钴合金442

12.7.4 钯-金合金444

12.7.3 钯-铁合金444

12.7.6 钯-银合金445

12.7.5 钯-铟合金445

12.8.1 目前经济聚焦446

12.8 近来的经济状态：技术进步以及新兴应用446

12.7.7 其他钯合金446

12.8.2 钯-钴合金的化学和材料性能447

12.8.4 预镀钯的铅框（PPFs）450

12.8.3 钯在印刷线路板中的应用450

12.8.5 新的、强酸性钯触击电镀451

12.9 结论452

参考文献453

13.1 合金459

第13章 镍合金、钴和钴合金电镀459

13.1.1 镍-钴合金461

13.1.2 镍-铜和组成调制合金镀层462

13.1.3 金-镍合金464

13.1.4 镍-铁合金465

13.1.6 镍-钼和镍-钨合金466

13.1.5 镍-锰合金466

13.1.8 镍-磷合金467

13.1.7 钯-镍合金467

13.1.10 锡-镍合金468

13.1.9 镍-硫合金468

13.1.11 锌-镍合金469

13.1.12 其他镍合金470

13.2.1 钴471

13.2 钴和钴合金471

13.2.2 钴合金474

13.2.3 结束语476

参考文献477

14.1 硅（Si）483

第14章 半导体的电沉积483

14.2 砷化镓（GaAs）484

14.4 铟化合物（InP，InAs，InSb）486

14.3 磷化镓486

14.7 碲化镉（CdTe）487

14.6 硫化铅（PbS）487

14.5 硫化铟（In2S）487

14.8 硒化镉（CdSe）490

14.9 硒化锌（ZnSe）和碲化锌（ZnTe）492

14.10 硒化锌镉（Zn1－xCdzSe）493

14.11 碲化镉锌（Cd1－xZnzTe）494

14.12 硫化镉495

14.13 硫化铜（Cu2S）496

14.15 二硒化铜铟（CulnSe2）497

14.14 硒化铟（In2Se3）497

14.16 硒化汞镉（Hg1－zCdzTe）500

参考文献501

14.17 结论501

15.1 研究进展510

第15章 绝缘体表面电沉积510

15.2.2 塑料的金属化511

15.2.1 聚酰亚胺金属化511

15.2 金属化511

15.3 沉积特征—附着力513

15.4 敏化作用—催化作用（在化学镀之前）514

15.5 结论516

参考文献517

16.1 电聚合：导电聚合物的电化学合成519

第16章 有机膜电镀：导电聚合物519

16.2.1 用于锂电池的聚合物阴极521

16.2 聚合物电池521

16.2.2 固体聚合物电解液中的聚合物阴极523

16.3.2 电致发光装置525

16.3.1 概述525

16.3 导电装置525

16.4.1 阳离子敏感电极529

16.4 化学传感器529

16.4.2 尿素的电位生物传感器530

参考文献533

17.1.2 Evans曲线537

17.1.1 混合电位原理537

第17章 化学镀铜537

17.1 电化学模型537

17.2.2 机理539

17.2.1 总反应539

17.1.3 部分反应之间的相互联系539

17.1.4 干扰反应539

17.2 阳极部分反应539

17.2.4 动力学540

17.2.3 Cannizzaro反应540

17.3.1 动力学过程541

17.3 阴极部分反应541

17.4 化学镀铜沉积动力学542

17.3.4 添加剂的影响542

17.3.2 动力学542

17.3.3 pH值的影响542

17.4.1 诱发期543

17.4.3 pH值对沉积速度的影响544

17.4.2 稳态动力学544

17.5.1 薄膜阶段545

17.5 生长机理545

17.4.4 催化545

17.6.2 厚层结构546

17.6.1 薄层结构546

17.5.2 增厚阶段546

17.6 结构546

17.7.1 延展性547

17.7 性能547

17.6.3 微孔率547

17.6.4 渗氢547

17.7.3 无裂纹化学镀铜548

17.7.2 室温储存期间延展率的恢复548

17.7.5 电迁移阻抗549

17.7.4 电阻率549

附录550

参考文献551

第18章 化学镀镍554

18.1 成核555

18.2 金属化原理558

18.3.1 基本槽液559

18.3 化学镀镍槽559

18.3.2 添加剂561

18.4.1 结构563

18.4 镀层性能563

18.4.3 耐蚀性和耐磨性564

18.4.2 硬度564

18.4.4 电学和磁学性能566

参考文献567

19.1 用作横向记录磁介质的化学镀钴合金层568

第19章 化学镀钴合金薄膜568

19.2 用作垂直记录磁介质的化学镀钴合金570

19.2.1 化学镀CoNiP垂直磁记录介质的显微结构571

19.3 化学镀钴合金软磁层在磁头中的应用572

19.2.2 自旋回波59Co核磁共振（NMR）研究CoNiP介质的分离条件572

19.4 小结574

参考文献575

20.1.1 肼镀槽579

20.1 化学镀钯579

第20章 化学镀钯和铂579

20.1.3 其他还原剂槽580

20.1.2 次磷酸盐镀槽580

20.4 化学镀铂581

20.3 不同基体上的沉积581

20.2 化学镀钯合金581

参考文献582

20.5 结论582

第21章 化学镀金584

21.1 硼氢化物和DMAB槽的特性585

21.3.1 提高沉积速度的方法587

21.3 改进后的硼氢化物和DMAB槽587

21.2 原始硼氢化物和DMAB槽存在的一些实际问题587

21.3.3 镍基体上化学镀金590

21.3.2 提高槽液稳定性的方法590

21.4 其他还原剂的氰化物镀槽592

21.5.1 亚硫酸金（Ⅰ）络合物镀金593

21.5 无氰镀槽593

21.5.2 硫代硫酸金（Ⅰ）络合物镀槽594

21.5.3 亚硫酸盐-硫代硫酸盐镀槽595

21.5.4 亚硫酸盐-硫氰酸盐镀槽599

参考文献600

21.6 结论600

21.5.5 磷酸金（Ⅲ）络合物槽600

22.1.1 镍基合金604

22.1 化学镀合金及镀槽604

第22章 化学镀合金604

22.1.2 钴基合金606

22.1.3 镀层性能607

参考文献608

22.2 结束语608

23.1 原理611

第23章 镀前预处理611

23.2.2 水溶液清洗剂613

23.2.1 有机溶剂清洗剂613

23.2 常规方法613

23.2.4 漂洗614

23.2.3 半水性清洗剂614

23.4 测量清洁度615

23.3 喷射法615

23.5 清洗方案616

参考文献617

24.1 电镀设备619

第24章 生产技术619

24.2 滚镀装置620

24.4 挂镀电镀装置622

24.3 振荡电镀装置622

24.6 电镀锡624

24.5 带材电镀装置624

24.7 电镀锌626

24.8 电子元件的带镀628

24.9 子弹带电镀631

24.10 线材电镀装置632

24.12 实验室技术发展633

24.11 装饰和工程电镀633

24.14 总结634

24.13 计算机在生产中的应用634

参考文献635

25.2 溶液化学637

25.1 电镀生产线637

第25章 监测和控制637

25.3 溶液温度639

25.6 溶液pH值640

25.5 溶液流动情况640

25.4 溶液液位640

25.9 杂质641

25.8 添加剂641

25.7 相对密度641

25.13 溶液吹风642

25.12 生产线速度642

25.10 电镀电流642

25.11 槽电压642

25.17 传感器643

25.16 计时器，电流表，安时计643

25.14 废气排放643

25.15 监控设备643

25.19 自动电镀在线监控646

25.18 可编程序逻辑控制器和计算机646

25.21 化学镀液的监控647

25.20 连续溶液流动分析647

25.22 自动化学镀液分析仪／控制器648

25.23 成品的监控650

25.27 点滴实验651

25.26 落下实验651

25.24 厚度651

25.25 电量法651

25.28.3 涡电流652

25.28.2 X射线荧光652

25.28 无损实验652

25.28.1 β背散射652

25.28.5 颜色653

25.28.4 磁场方法653

25.29 总结654

25.28.7 硬度654

25.28.6 亮度654

参考文献655

26.1 政府的参与657

第26章 电镀环境负荷与对策657

26.2 电镀工艺的环境影响665

26.3 电沉积在环境修复中的应用669

26.4.1 会计学672

26.4 经济利益672

26.4.3 支持与拥护673

26.4.2 政策673

参考文献674

表1 选定元素的物理常数676

附录676

表4 与电镀有关的平衡常数681

表3 标准参考电极681

表2 金属／单位摩尔活度离子的电势681

表5 常见电沉积金属的电化学当量及其相关数据683

表7 常见电镀盐中的金属百分含量（以100％纯度为基准）684

表6 氢过电位值，直接法684

表9 盐酸水溶液的相对密度和波美度686

表8 相对密度-波美度换算表686

表10 硫酸水溶液的相对密度和波美度687

表11 一定相对密度溶液的硫酸铜＋硫酸总浓度688

表12 换算表689

表13 温度换算表691