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某些金屬的電鍍
本章專門討論某些金屬的電鍍，由于其特殊的性質(zhì)，這些金屬經(jīng)常用于微電子學(xué)或微觀力學(xué)。對于每種金屬，解釋了可能的電解質(zhì)以及電解質(zhì)和電極中相應(yīng)的電化學(xué)過程。
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鍍金
應(yīng)用領(lǐng)域
由于其非常高的耐腐蝕性、良好的導(dǎo)電性、低接觸電阻以及金的良好可焊性，金涂層在電子和電氣工程中得到廣泛應(yīng)用。幾個100納米的典型層厚度(例如。作為焊接輔助)到一些微米被用作腐蝕保護。
金的堿性氰化物沉積
這里的電解質(zhì)是基于劇毒的二氰基尿酸鉀(I) = K[Au(CN)2]。該溶液含有約68%的金，在水溶液中以鉀離子和[金(CN)2]離子解離。后者遷移到陽極并在那里離解成金+和(CN)離子。金離子遷移回陰極，在那里被中和并沉積在陰極上。
使用的陽極是可溶性金或金銅電極，或不溶性鍍鉑鈦電極。
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金的中性氰化物沉積
這種電解質(zhì)也基于二氰基尿酸鉀，但不含任何游離氰化物(無游離(CN)離子)。不溶性鍍鉑鈦電極用作陽極。
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金的酸性氰化物沉積
這里，二氰基尿酸鉀也是電解液中的金源，電解液中還含有鈷或鎳以及檸檬酸。結(jié)果，可以獲得有光澤的金層，該金層由于其相對大比例的有機成分而相對較硬，并且具有低延展性。陽極使用不溶性鍍鉑鈦或不銹鋼。
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金的強酸性氰化物沉積
為此，在強酸性溶液中也穩(wěn)定的三價四氰基尿酸鉀(III) = K [Au(CN)4]形成電解質(zhì)的金屬供應(yīng)。此外，加入無機酸如硫酸或磷酸。
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用亞硫酸金無氰沉積金
代替高毒性氰基化合物，電解質(zhì)基于二硫酸銨(ⅰ)=(NH 4)3[Au(SO 3)2]或二硫酸鈉(I) = (Na)3[Au(SO 3)2](堿金屬亞硫酸鹽)。溶液中的[金(SO3)2]3-離子在陰極附近分解成金+和(SO3)2-離子，金離子在陰極上還原成金并沉積。
除了省去了劇毒的氰化鍍液，從亞硫酸鹽電解質(zhì)沉積的金層還具有優(yōu)異的宏觀散射能力(=在電極的電流降解點也具有高沉積速率)和高延展性的優(yōu)點。
因此，我們的金浴NB SEMIPLATE AU 100是基于亞硫酸鹽電解質(zhì)。
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光澤的形成
高亮度的沉積金需要光滑的表面和清晰的晶體結(jié)構(gòu)。為此，有必要在金的生長過程中促進核的形成，同時抑制晶體的生長。
根據(jù)電解質(zhì)的不同，通過添加元素如砷、鉈、硒和鉛以及乙二胺來滿足這一要求，這些元素通過直接在金沉積位置進行局部選擇性鈍化或化學(xué)緩沖來控制微晶的生長。
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鍍鎳
硫酸鎳鍍鎳
主要的金屬供應(yīng)商是六水合硫酸鎳，分子式為硫酸鎳(H 2O)6，或七水合硫酸鎳(NiSO 4 (H 2O)7)。六水合氯化鎳=二氯化鎳(H 2O)6用于提高陽極溶解度以及導(dǎo)電鹽，以增加電解質(zhì)的電導(dǎo)率。硼酸(H3BO 3)作為化學(xué)緩沖劑來保持酸堿度。
硫酸鎳在水溶液中分解成Ni2+和(SO4)2-離子。Ni2+離子在陰極上被還原成鎳，鎳在陰極上沉積成金屬涂層。硫酸根離子遷移到銅陽極，并在那里形成新的硫酸銅，通過消耗陽極溶解在溶液中。
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氯化物電解液中鎳的沉積
純(即。不含硫酸鎳)氯化物電解質(zhì)由作為金屬提供者和導(dǎo)電鹽的二氯化鎳(H 2O)6和作為化學(xué)緩沖劑的硼酸組成。
與硫酸鎳電解液相比，氯化鎳電解液具有更高的電導(dǎo)率，因此可以用更低的電能進行沉積。然而，氯化鎳浴比硫酸鎳浴更貴，腐蝕性更強。
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氨基磺酸鎳沉積鎳
這種電解液的主要金屬供應(yīng)商是氨基磺酸鎳4-水合物，分子式為Ni(SO3NH 2)2 (H 2O)4，氯化鎳= NiCl2以提高陽極溶解度，硼酸(H3BO 3)作為化學(xué)緩沖劑以保持pH值。
氨基磺酸鎳在水溶液中分解成Ni2+和(SO3NH 2)離子。Ni2+離子在陰極上被還原成鎳，鎳在陰極上沉積成金屬涂層。硫酸根離子遷移到鎳陽極，并通過消耗陽極在那里形成新的氨基磺酸鎳。
氨基磺酸鎳在水中具有非常高的溶解度，因此可以制備具有高電流密度和沉積速率的富含金屬的鍍液，盡管如此，該鍍液仍獲得具有良好機械性能的鎳層。當(dāng)同時需要厚且無應(yīng)力的層時，特別推薦使用氨基磺酸鎳基電解質(zhì)。沉積的鎳層具有很好的延展性，并提供良好的抗磨損和抗腐蝕保護。
由于這個原因，我們的鎳浴NB SEMIPLATE AU 100是基于氨基磺酸鎳基電解質(zhì)。
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閃亮鎳膜的先決條件
哪種表面性質(zhì)導(dǎo)致光亮(鎳)表面對于鎳來說還沒有完全了解，即使非常光滑的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)起著重要作用。
一方面，單晶表面需要高成核密度，另一方面，抑制這些核向更大微晶的生長。
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增白劑(主要增白劑)
諸如磺酰胺、磺酰胺和磺酸之類的添加劑引起生長中的鎳層的晶?；貜?fù)，該鎳層通常具有高延展性。
增亮劑和流平劑(輔助增亮劑)
作為添加劑的增亮劑和整平劑能使表層有光澤，盡管延展性較差。
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鍍錫
用硫酸錫沉積錫
這里電解質(zhì)溶液由硫酸錫(ll)-硫酸鹽組成。硫酸錫在水溶液中分解成Sn2+和(SO4)2-離子。Sn2+離子在陰極上被還原成錫，錫在陰極上沉積成金屬涂層。硫酸根離子遷移到錫陽極，并在那里形成新的硫酸錫，通過消耗陽極溶解在溶液中。
錫與錫(ll)-甲烷硫酸鹽的沉積這里的電解質(zhì)由甲磺酸(CH3SO 3H)及其鹽，錫(ll)-甲烷磺酸鹽組成。這種鹽在水溶液中離解成Sn2 +和(CH3SO 3)-離子。Sn2+離子在陰極上被還原成錫，錫在陰極上沉積成金屬涂層。甲烷硫酸鹽離子遷移到錫陽極，并在那里形成新的錫(ll)-甲烷硫酸鹽，通過消耗陽極溶解在溶液中。我們的錫電解液NB SEMIPLATE SN 100是基于錫(ll)-甲烷磺酸鹽和甲磺酸。
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鍍銅
應(yīng)用領(lǐng)域
在電子技術(shù)中，電化學(xué)鍍銅被用于制造印刷電路板和直通連接。
銅的堿性氰化沉積
在這種情況下，金屬載體是氰化銅(ⅰ)，它不溶于水，但溶于氯化鈉或KCN的水溶液，通過氰化銅+ 2氯化鈉→Na2[銅(CN)3]形成可溶性氰化物絡(luò)合物。沉積的銅層顯示出非常好的粘合強度。
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銅的硫酸(酸性)沉積
作為劇毒銅(ⅰ)氰化物的替代物，用于硫酸基沉積的電解液由溶解在稀硫酸中的硫酸銅組成。硫酸銅在水溶液中的Cu2+和(SO4)2-離子中離解。Cu2+離子在陰極上被還原成銅，銅在陰極上沉積成金屬涂層。硫酸根離子遷移到銅陽極，并在那里形成新的硫酸銅，通過消耗陽極溶解在溶液中。
硫酸不僅有助于提高電解質(zhì)的導(dǎo)電性，而且是連貫、均勻的層沉積的先決條件。
我們的鎳浴NB SEMIPLATE CU 100由溶解在稀硫酸中的硫酸銅制成。
銀的電鍍沉積
應(yīng)用領(lǐng)域
在(微型)電子學(xué)中，使用銀層是因為它們良好的電性能:在所有金屬中，銀的導(dǎo)電性最高。
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銀的氰化沉積
由于氰化銀幾乎不溶于水，氰化鉀(KCN)被添加到電解液中，增加了游離氰化物的濃度。根據(jù)游離氰化物的濃度，可溶性氰化物絡(luò)合物二氰基甲酸酯=[銀(CN)2]-，三氰基甲酸酯=[銀(CN)3]2-和四氰基甲酸酯=[銀(CN)4]3-的平衡濃度可以調(diào)節(jié)。
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銀的無氰沉積
作為劇毒氰化銀的替代物，一系列毒性較小或無毒的絡(luò)合劑，例如碘化物、亞硫酸鹽、乙二胺或硫脲。
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