Ελληνικά 
English 
Español 
Português 
Deutsch 
Italiano 
Français 
العربية 
Русский 
Bahasa Indonesia 
日本語 
한국어 
Suomi 
Svenska 
Polski 
Română 
Türkçe 
Čeština 
Magyar 
Norsk bokmål 
Γιατί η επιμετάλλωση με παλλάδιο είναι η προσιτή εναλλακτική λύση για κοσμήματα σε χρυσό
Οδηγός επιμετάλλωσης παλλαδίου για κοσμήματα: Φθηνότερο από τον χρυσό, φωτεινό και ανθεκτικό
Εισαγωγή:
Αυτό το κεφάλαιο παρέχει έναν ολοκληρωμένο οδηγό για την επιμετάλλωση με παλλάδιο (Pd). Ξεκινά με μια επισκόπηση των ιδιοτήτων του παλλαδίου ως ασημί-λευκού, όλκιμου και οικονομικά αποδοτικού πολύτιμου μετάλλου. Το περιεχόμενο περιγράφει λεπτομερώς τις διαδικασίες ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης για καθαρό παλλάδιο, συμπεριλαμβανομένων των συνθέσεων διαλυμάτων, και τις επιδράσεις προσθέτων όπως οι τροποποιητές κρυστάλλων και τα οργανικά οξέα. Διερευνά περαιτέρω την ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση διαφόρων κραμάτων Pd όπως Pd-Ni, Pd-Ag και Pd-Co-In. Το κεφάλαιο καλύπτει επίσης τις μεθόδους ηλεκτρολυτικής (χημικής) επιμετάλλωσης για το Pd και τα κράματά του, επισημαίνοντας την εφαρμογή τους στη βιομηχανία τυπωμένων κυκλωμάτων. Τέλος, συζητά τη λειτουργική διαχείριση των λύσεων επιμετάλλωσης με παλλάδιο.
Πίνακας περιεχομένων
Ενότητα Ι Επισκόπηση
Το παλλάδιο (Pd) έχει ατομικό αριθμό 46 στον περιοδικό πίνακα. Το παλλάδιο είναι ασημί-λευκό μέταλλο, με σημείο τήξης 1554,9℃ και σημείο βρασμού 3100℃. Είναι όλκιμο και είναι ένα από τα πιο προσιτά μέταλλα της ομάδας πλατίνας. Η κρυσταλλική του δομή σε θερμοκρασία δωματίου και πίεση είναι κυβική με κέντρο την επιφάνεια. Απορροφά εύκολα υδρογόνο, απορροφώντας περίπου 935 φορές τον όγκο υδρογόνου του, καθιστώντας το χρήσιμο για την κατασκευή κραμάτων που απορροφούν υδρογόνο. Έχει επίσης καταλυτικές ιδιότητες. Είναι όλκιμο, ένα μαλακό λευκό μέταλλο και δεν χάνει τη μεταλλική του λάμψη στον αέρα.
Ωστόσο, η αντοχή στη διάβρωση του καθαρού παλλαδίου είναι χειρότερη από αυτή άλλων μετάλλων της ομάδας στοιχείων της πλατίνας και είναι ευαίσθητο στην έκπλυση νιτρικού οξέος, η οποία σκουραίνει το χρώμα, και στον αποχρωματισμό στον αέρα. Για τη βελτίωση αυτών των μειονεκτημάτων, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ηλεκτρολυτικά επιμεταλλωμένα λευκά φωτεινά κράματα παλλαδίου-νικελίου. Η πυκνότητα του παλλαδίου είναι 12 g/cm3.3, περίπου τα 2/3 χρυσού. Η επιμετάλλωση από κράμα παλλαδίου-νικελίου περιέχει νικέλιο 20%, επομένως αν επιμεταλλωθεί με κράμα παλλαδίου-νικελίου αντί για επιχρύσωση, τότε το κόστος των υλικών μπορεί να είναι χαμηλότερο από το κόστος της επιχρύσωσης.
Η επιμετάλλωση με παλλάδιο χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία ηλεκτρονικών ειδών. Μπορεί να εξοικονομήσει σημαντική ποσότητα χρυσού όταν χρησιμοποιείται ως υπόστρωμα για σκληρή επιχρύσωση. Τα τελευταία χρόνια, η ανάπτυξη της επιμετάλλωσης με κράμα παλλαδίου-νικελίου έχει αντικαταστήσει εν μέρει την παραδοσιακή επιμετάλλωση με παλλάδιο. Δεν εξοικονομεί μόνο το παλλάδιο του μετάλλου, αλλά μειώνει και το κόστος ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης.
Δεδομένου ότι η πυκνότητα του παλλαδίου είναι χαμηλότερη από αυτή του χρυσού, η ποσότητα μετάλλου που εξοικονομείται σε σύγκριση με τον χρυσό είναι περίπου 40%, το ίδιο πάχος με τον χρυσό και το παλλάδιο.
Ταυτόχρονα, λόγω των αλλεργικών επιδράσεων του Ni στο ανθρώπινο σώμα, το Pd έχει επίσης χρησιμοποιηθεί ως υποκατάστατο της επιμετάλλωσης του Ni. Ο Πίνακας 4-1 δείχνει ορισμένες κύριες παραμέτρους του Pd και ο Πίνακας 4-2 δείχνει ορισμένες κύριες ποσότητες Pd που απαιτούνται.
Πίνακας 4-1 Ορισμένες κύριες παράμετροι του παλλαδίου
| Χαρακτηριστικές παράμετροι | Χαρακτηριστική τιμή | Χαρακτηριστικές παράμετροι | Χαρακτηριστική τιμή |
|---|---|---|---|
|
Όνομα στοιχείου, σύμβολο στοιχείου, ατομικός αριθμός Ταξινόμηση Ομάδα, Περίοδος Πυκνότητα, σκληρότητα Χρώμα Σχετική ατομική μάζα Ατομική ακτίνα Ακτίνα ομοιοπολικού δεσμού
|
Παλλάδιο, Pd, 46 Μεταβατικά Μέταλλα 10(Ⅷ), 5 12023kg/m3, 4. 75 Ασημί Λευκό 106. 42 140 μ.μ. 131 μ.μ. |
Τιμή οξείδωσης Κρυσταλλική δομή Σημείο τήξης Σημείο βρασμού Θερμότητα εξάτμισης Θερμότητα τήξης Ειδική θερμοχωρητικότητα Ηλεκτρική αγωγιμότητα Θερμική αγωγιμότητα |
-1, + 1 κυβικό με επίκεντρο την όψη 1828. 05K (1554. 90℃) 3373K (3100℃) 357kJ/mol 16. 7kJ/mol 25. 9J/(kg • K) 10. 85X10-6μ •Ω 75. 5W/(m • K) |
Πίνακας 4-2 Μονάδα ζήτησης παλλαδίου: 1000 oz
| Στοιχείο | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 |
|---|---|---|---|---|
|
Καταλύτης αυτοκινήτων: Σύνολο Ανακύκλωση Χημική ουσία Οδοντιατρικός Ηλεκτρονικός Διακοσμητικός Αλλος Σύνολο |
5640 230 255 820 2160 255 60 8960 |
5090 280 250 725 670 230 65 6750 |
3050 370 255 785 760 260 90 4830
|
3460 410 250 725 895 340 90 5260 |
Τμήμα II Ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση παλλαδίου
1. Λύση ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης παλλαδίου
Το 1885, η αμερικανική εταιρεία Pilot απέκτησε το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για τη «Μέθοδο Κατασκευής Λευκής Φιλμ Pd». Αυτό το διάλυμα επιμετάλλωσης χρησιμοποιεί χλωριούχο παλλάδιο, φωσφορικό αμμώνιο, φωσφορικό νάτριο ή αμμωνιακό νερό, και προστίθεται βενζοϊκό οξύ ανάλογα με τις ανάγκες. Δεδομένου ότι η αμμωνία είναι πτητική, το διάλυμα επιμετάλλωσης είναι αλκαλικό. Ο σκοπός της προσθήκης βενζοϊκού οξέος είναι η μείωση των επιμεταλλωμένων μερών και η βελτίωση της πρόσφυσης σε επιφάνειες σιδήρου και χάλυβα.
Υπάρχει μια λεπτομερής περιγραφή της φωτεινής επιμετάλλωσης με παλλάδιο στο αμερικανικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας του Deuber (1978). Η φωτεινότητα μπορεί να ρυθμιστεί ρυθμίζοντας την τιμή του pH χρησιμοποιώντας τον πρώτο και τον δεύτερο τύπο οργανικών λαμπρυντικών εντός του εύρους pH μεταξύ 4,5~12. Το στρώμα επιμετάλλωσης Pd μπορεί να βελτιώσει την ηλεκτρική αγωγιμότητα των επαφών διακόπτη και μπορεί να επιτύχει μια φωτεινή λευκή επιμετάλλωση συγκρίσιμη με το ρόδιο.
Εκτός από τα άλατα Pd, υπάρχουν αγώγιμα άλατα και λαμπρυντικά στο διάλυμα επιμετάλλωσης, καθιστώντας το διάλυμα επιμετάλλωσης αρκετά πολύπλοκο.
Ο Πίνακας 4-3 δείχνει τα κύρια συστατικά ενός γενικού διαλύματος επιμετάλλωσης Pd.
Πίνακας 4-3 Κύρια συστατικά του γενικού διαλύματος επιμετάλλωσης Pd
| Ενώσεις Pd |
Χλωριούχο παλλάδιο(II) αμμώνιο Pd(NH3)3)2Cl2 Νιτρώδες διαμμώνιο παλλάδιο Pd(NH3)3)2(ΟΧΙ2)2 Τετρααμμώνιο νιτρώδες παλλάδιο Pd(NH3)3)4(ΟΧΙ2)2 Θειικό διαμμώνιο παλλάδιο Pd(NH3)3)2SO4 Χλωριούχο παλλάδιο τετρααμμώνιο (NH3)2PdCl4 Οξαλικό διαμμώνιο παλλάδιο Pd(NH3)3)2C2O4 Οξαλικό τετρααμμώνιο παλλάδιο Pd(NH3)3)4C2O4 |
|
| Αγώγιμα άλατα | Χλωριούχο αμμώνιο, κιτρικό αμμώνιο, νιτρικό αμμώνιο, νιτρικό νάτριο, σουλφονικό αμμώνιο, κιτρικό κάλιο, θειικό αμμώνιο, οξαλικό αμμώνιο, πυροφωσφορικό κάλιο | |
| Λευκαντικά | Τάξη 1 | Σακχαρίνη, βενζολοσουλφονικό νάτριο, βενζολοσουλφονικό αμμώνιο, φαινολοσουλφονικό οξύ, ναφθαλινοσουλφονικό οξύ |
| Τάξη 2 | 1,4-βουτυνδιόλη, βενζυλική αλκοόλη-ο-σουλφονικό νάτριο, αλλυλοσουλφονικό | |
Ο Πίνακας 4-4 δείχνει τις συνθήκες διεργασίας για ορισμένες τυπικές επιμεταλλώσεις με Pd. Όταν χρησιμοποιείται το διάλυμα επιμετάλλωσης Νο. 4 στον πίνακα, η απόδοση ρεύματος μειώνεται σταδιακά καθώς προχωρά η επιμετάλλωση. Σε αυτό το σημείο, είναι απαραίτητο να προστεθεί νιτρώδες νάτριο στο διάλυμα επιμετάλλωσης για να προωθηθεί ο σχηματισμός ενώσεων Pd, διασφαλίζοντας τη συνεχή πρόοδο της ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης.
Το διάλυμα επιμετάλλωσης Νο. 5 χρησιμοποιεί μια σύνθεση που περιέχει χλωριούχο αμμώνιο παλλάδιο [Pd(NH3)].3)2Cl2]. Η αντίδραση ανόδου παράγει αέριο χλώριο, χλωρίτη και άλλα προϊόντα οξείδωσης και την αποσύνθεση οργανικών ουσιών. Εν τω μεταξύ, η παθητικοποίηση του υποστρώματος Ni συμβαίνει επίσης κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επιμετάλλωσης. Η προσθήκη οξαλικού αμμωνίου παλλαδίου μπορεί να αποτρέψει την παθητικοποίηση του υποστρώματος.
Πίνακας 4-4 Συνθήκες διεργασίας ορισμένων τυπικών λουτρών επιμετάλλωσης Pd
| Σύνθεση και συνθήκες διεργασίας | Νο. 1 | Αρ. 2 | Αρ. 3 | Αρ. 4 | Αρ. 5 |
|---|---|---|---|---|---|
| Αλάτι παλλαδίου | Pd(NH3)2Cl2 | Pd(NH3)2(ΟΧΙ2)2 | Pd(NH3)4Cl4 | Pd(NH3)2(ΟΧΙ2)2 | Pd(NH3)2C2O4 |
| Αγώγιμα άλατα |
Θειικό αμμώνιο 30g/L Χλωριούχο κάλιο 15g/L Υδροξείδιο του αμμωνίου 8mL/L
|
Διχλωροφωσφορικό αμμώνιο 95g/L Υδροξείδιο του αμμωνίου 24g/L
|
Θειικό αμμώνιο 25g/L |
Θειικό αμμώνιο 90g/L Νιτρώδες νάτριο 10g/L
|
Όξινο φωσφορικό διαμμώνιο 100g/L |
| λαμπυρίζοντες παράγοντες | Βενζυλική αλκοόλη-ο-θειικό νάτριο 2g/L | Ναφθαλινοσουλφονικό οξύ 35g/L |
Σακχαρίνη 1g/L Θειικό αλλύλιο νατρίου 3g/L
|
||
| Κράματα μετάλλων | Θειικό νικέλιο 0,2 g/L | - | - | - | - |
|
pH Θερμοκρασία Πυκνότητα ρεύματος Περιεχόμενο Pd
|
5. 5 〜7.0 50℃ 0,4〜1,6A/dm2 2g/L
|
9.2 - 1. 1A/dm2 2g/L
|
7.5 50℃ 1,0A/dm2 1,5 g/L
|
8-9 70℃ 1. 0A/dm2 50g/L ［με τη μορφή Pd(NH3)3)2(ΟΧΙ2)2 5
|
7.5 50℃ 3A/dm2 10g/L
|
| Ιαπωνικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας Showa 59-33674(1984) | Ιαπωνικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας Showa 59-45758(1984) | Ιαπωνικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας Showa 62-24517(1987) | Ιαπωνικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας Showa 62-29516(1987) | Ιαπωνικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας Showa 62-20279(1987) |
Τα διαλύματα επιμετάλλωσης με παλλάδιο είναι γενικά ουδέτερα ή αλκαλικά. Στα αλκαλικά διαλύματα επιμετάλλωσης, χρησιμοποιείται συνήθως αμμωνιακό νερό για τη ρύθμιση του pH και τη διασφάλιση της σταθερότητας των αλάτων αμμωνίου-παλλαδίου. Για διεργασίες με υψηλή ταχύτητα και μεγάλη επιφάνεια επαφής με τον αέρα, ο ρυθμός κατανάλωσης αμμωνιακού νερού είναι επίσης υψηλός, καθιστώντας το pH ασταθές. Αυτό μπορεί να προκαλέσει καθίζηση Pd στην άνοδο ή απορρόφηση υδρογόνου, οδηγώντας σε αυξημένη τάση εφελκυσμού και, κατά την επιμετάλλωση παχιών στρωμάτων Pd, μπορεί να προκαλέσει ρωγμές.
Οι F. Simon et al. πρότειναν ένα όξινο διάλυμα επιμετάλλωσης παλλαδίου. Το pH αυτού του διαλύματος είναι κάτω από 1, η περιεκτικότητα σε Pd είναι 20 g/L, η συγκέντρωση θειικού οξέος είναι 100 g/L και 0,2~2 g/L Pd στο διάλυμα επιμετάλλωσης υπάρχει με τη μορφή θειωδών συμπλόκων. Όταν η πυκνότητα ρεύματος είναι 1,0 A/dm2, η απόδοση ρεύματος καθόδου είναι 97% και ο ρυθμός ηλεκτροαπόθεσης είναι 0,26 g/min. Σε υψηλές θερμοκρασίες διαλύματος, τα σύμπλοκα είναι ασταθή, καθιστώντας τα ακατάλληλα για ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση άνω των 35℃. Ωστόσο, εξακολουθεί να θεωρείται καλύτερο από τα αλκαλικά διαλύματα επιμετάλλωσης.
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η απόδοση του στρώματος επιμετάλλωσης παλλαδίου επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από την ποσότητα του συν-εναποτιθέμενου υδρογόνου.
Η ποσότητα υδρογόνου που περιέχεται στην επιμετάλλωση παλλαδίου, εκφρασμένη ως η ατομική αναλογία H/Pd, είναι τέτοια ώστε όταν αυτή η τιμή είναι μεγαλύτερη από 0,03, τα άτομα H διαχέονται στο πλέγμα Pd και η πιθανότητα ρωγμών αυξάνεται. Αυτό συμβαίνει επειδή, όταν H/Pd < 0,03, η ένωση Pd-H βρίσκεται στην α-κατάσταση και η σταθερά πλέγματός της είναι κοντά σε αυτή του καθαρού Pd. Ωστόσο, όταν H/Pd> 0,57, βρίσκεται στην β-κατάσταση και η σταθερά πλέγματός της είναι περίπου 3,0% μεγαλύτερη από αυτή του καθαρού Pd. Επιπλέον, η β-κατάσταση είναι θερμοδυναμικά ασταθής και θα μετατραπεί στην α-κατάσταση και θα απελευθερώσει υδρογόνο, το οποίο με τη σειρά του προκαλεί τη μείωση του πλέγματος και ρωγμές στην επικάλυψη. Όταν ο λόγος H/Pd είναι μεταξύ 0,03~0,57, η κρυστάλλωση συνυπάρχει με την κατάσταση α και την κατάσταση β, και η ύπαρξη της κατάστασης β θα προκαλέσει τα προαναφερθέντα προβλήματα. Για να αποφευχθούν ρωγμές στο στρώμα επιμετάλλωσης, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι ο λόγος H/Pd είναι κάτω από 0,03.
Για το διάλυμα επιμετάλλωσης Νο. 2 στον Πίνακα 4-4, η ατομική αναλογία H/Pd του επιμεταλλωμένου στρώματος είναι περίπου 0,2 όταν Pd=15g/L, αγώγιμο άλας=100g/L, pH=8,0, θερμοκρασία 35°C και πυκνότητα ρεύματος 1~2A/dm2 Αυτή τη στιγμή, η εσωτερική τάση είναι περίπου 2,25N/mm32 Η αναλογία H/Pd του επιμεταλλωμένου στρώματος που λαμβάνεται από το διάλυμα επιμετάλλωσης των F. Simon et al. μπορεί να είναι τόσο χαμηλή όσο 0,0004 και η εσωτερική τάση ποικίλλει ελαφρώς με την πυκνότητα ρεύματος και η εσωτερική τάση είναι περίπου 135 N/mm3.2 για πάχος επιμετάλλωσης από 5 έως 7 μm στα 1A/dm2 (βλ. Σχήμα 4-1). Αυτή είναι η προηγούμενη λύση επιμετάλλωσης που δεν μπορεί να επιτευχθεί.
2. Η επίδραση της προσθήκης τροποποιητών κρυστάλλων στο διάλυμα επιμετάλλωσης Pd
Όπως φαίνεται από το Σχήμα 4-2, η προσθήκη γερμανίου στο διάλυμα επιμετάλλωσης Pd μπορεί να βελτιώσει την διαβρεξιμότητα της επικάλυψης με συγκόλληση. Το σχήμα δείχνει ότι όταν η συγκέντρωση γερμανίου στο διάλυμα επιμετάλλωσης είναι πάνω από 100×10-3g/L (0,1 g/L), μπορεί να επιτευχθεί καλή διαβρεξιμότητα.
Η σύνθεση του διαλύματος επιμετάλλωσης παλλαδίου έχει ως εξής:
Διχλωροδιαμινοπαλλάδιο (ως παλλάδιο) 4g/L
Αμμωνία 20mL/L
Χλωριούχο αμμώνιο 100g/L
Οξείδιο γερμανίου (ως γερμάνιο) 10mg/L, 100mg/L, 500mg/L
pH 8,5
Θερμοκρασία διαλύματος επιμετάλλωσης 55℃
Πυκνότητα ρεύματος 0,05A/dm2
Στο πείραμα με το πάχος της επιμετάλλωσης παλλαδίου, διεξήχθησαν δοκιμές διαβροχής επιλέγοντας τεμάχια εργασίας επιμεταλλωμένα με παλλάδιο με πάχη 0,01μm και 0,02μm. Τα αποτελέσματα υπό διαφορετικές συνθήκες θερμικής επεξεργασίας συγκρίθηκαν.
Όπως φαίνεται στο Σχήμα 4-3, υπό συνθήκες θερμικής επεξεργασίας 380℃, 1 λεπτό, ακόμη και με πάχος επιμετάλλωσης 0,01μm, ο χρόνος επιμετάλλωσης ZCT ήταν κάτω από 1 δευτερόλεπτο, υποδεικνύοντας ότι η καλή διαβρεξιμότητα συγκόλλησης μπορεί να διατηρηθεί ακόμη και με λεπτή επιμετάλλωση παλλαδίου. Όταν η θερμοκρασία ήταν 400℃, 30s (Σχήμα 4-4), ο χρόνος επιμετάλλωσης του στρώματος επιμετάλλωσης παλλαδίου 0,02 μm ήταν κάτω από 1 δευτερόλεπτο, αλλά ο χρόνος επιμετάλλωσης του στρώματος επιμετάλλωσης παλλαδίου 0,01μm ήταν 2,66 δευτερόλεπτα. Υπό συνθήκες θερμικής επεξεργασίας 430℃, ο χρόνος επιμετάλλωσης του στρώματος επιμετάλλωσης παλλαδίου 0,01μm ήταν πάνω από 5 δευτερόλεπτα και ο χρόνος επιμετάλλωσης του στρώματος επιμετάλλωσης παλλαδίου 0,02μm ήταν 1,84 δευτερόλεπτα (Σχήμα 4-5). Επομένως, όταν ο βαθμός θερμικής επεξεργασίας είναι χαμηλός, η προσθήκη γερμανίου στο διάλυμα επιμετάλλωσης μπορεί να μειώσει το ελάχιστο πάχος του στρώματος επιμετάλλωσης παλλαδίου.
Σχήμα 4-3 Αποτελέσματα διαβρεξιμότητας συγκόλλησης για πάχη επιμετάλλωσης Pd 0,01μm και 0,02 μm
(Συνθήκη θερμικής επεξεργασίας: 380℃, 1 λεπτό)
Σχήμα 4-4 Αποτελέσματα διαβροχής με συγκόλληση για πάχος επιμετάλλωσης Pd 0,01μm και 0,02μm
(Συνθήκες θερμικής επεξεργασίας: 400℃, 30 δευτερόλεπτα)
Σχήμα 4-5 Αποτελέσματα διαβροχής της συγκόλλησης με πάχος επιμετάλλωσης Pd 0,01μm και 0,02μm
(Συνθήκη θερμικής επεξεργασίας: 430℃, 30 δευτερόλεπτα)
Σχήμα 4-6 Φωτογραφία επιφάνειας του στρώματος επιμετάλλωσης παλλαδίου
Στο πείραμα που επιβεβαίωσε την επίδραση του ευτηκτικού γερμανίου στην αντοχή του μεταλλικού δεσμού, διαπιστώθηκε ότι η επίδραση ήταν μικρή. Ταυτόχρονα, δεν παρατηρήθηκαν κρυσταλλογραφικές διαφορές στο στρώμα επιμετάλλωσης παλλαδίου με ή χωρίς την προσθήκη γερμανίου πριν και μετά τη θερμική επεξεργασία (βλ. Σχήμα 4-6).
Η ευτηκτική περιεκτικότητα του γερμανίου στο στρώμα επιμετάλλωσης παλλαδίου αυξάνεται με την αύξηση της συγκέντρωσης γερμανίου στο διάλυμα επιμετάλλωσης (βλ. Σχήμα 4-7).
Πειράματα έδειξαν επίσης ότι η συν-εναπόθεση γερμανίου μπορεί να βελτιώσει την αντοχή στη θερμότητα του στρώματος επιμετάλλωσης παλλαδίου και να αναστείλει τη διάχυση των μετάλλων υποστρώματος Cu ή νικελίου στην επιφάνεια.
Από τα παραπάνω, η προσθήκη γερμανίου στο διάλυμα επιμετάλλωσης παλλαδίου μειώνει σημαντικά το ελάχιστο πάχος της απαιτούμενης επιμετάλλωσης παλλαδίου.
3. Η επίδραση της προσθήκης οργανικού οξέος στο διάλυμα επιμετάλλωσης Pd
Επιπλέον, η προσθήκη οργανικών οξέων στο διάλυμα επιμετάλλωσης μπορεί να μειώσει το πάχος της επιμετάλλωσης Pd, επιτυγχάνοντας βελτιωμένη διαβρεξιμότητα του πλαισίου του ακροδέκτη και ενισχύοντας την αντοχή στην συγκόλληση. Οι Shigeki Kiyomizu et al. μείωσαν το πάχος της επιμετάλλωσης με παλλάδιο προσθέτοντας σουλφονικό οξύ ή σουλφονικό οξύ στο διάλυμα επιμετάλλωσης.
Νικέλιο πάχους 1,0 μm επιμεταλλώθηκε στο συγκολλητικό επίθεμα του πλαισίου του χάλκινου μολύβδου, ακολουθούμενο από επιμετάλλωση 0,03 μm παλλαδίου σύμφωνα με τον Πίνακα 4-5 (επιμεταλλώθηκε τόσο με πρόσφατα παρασκευασμένο διάλυμα επιμετάλλωσης όσο και με διάλυμα επιμετάλλωσης μετά από τρεις κύκλους) και τέλος, επιμεταλλώθηκε 0,005 μmg χρυσού. Τα επιμεταλλωμένα μέρη που προέκυψαν υποβλήθηκαν σε δοκιμές διαβροχής με συγκολλητικό υλικό χωρίς μόλυβδο (Sn 96,5%, Ag 3%, Cu 0,5%, 250℃), κάθε μία από τις οποίες δοκιμάστηκε 3 φορές. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται στον Πίνακα 4-6.
Πίνακας 4-5 Σύνθεση διαλύματος επιμετάλλωσης και συνθήκες διεργασίας του
| Σύνθεση και συνθήκες διεργασίας | Νο. 1 | Αρ. 2 |
|---|---|---|
|
Διχλωριούχο τετρααμμώνιο παλλάδιο (ως παλλάδιο) Χλωριούχο διαμμώνιο παλλάδιο βινύλιο (ως παλλάδιο) 2-ναφθαλινοσουλφονικό νάτριο 1,5-ναφθαλινοδισουλφονικό δινάτριο Νιτρικό αμμώνιο Θειικό νάτριο Οξικό αμμώνιο ηλεκτρικό νάτριο Χλωριούχο αμμώνιο pH Θερμοκρασία διαλύματος επιμετάλλωσης Πυκνότητα ρεύματος καθόδου |
3. 0g/L - 3. 0g/L - 125g/L - 50g/L - 10g/L 7. 5 〜 8. 5 60℃ 0,5A/dm2 |
- 3. 0g/L - 3. 0g/L - 125g/L - 50g/L 10g/L 7. 5 ~ 8. 5 60℃ 0,5A/dm2
|
Πίνακας 4-6 Αποτελέσματα Δοκιμής Διαβροχής Επιμεταλλωμένων Εξαρτημάτων [ZCT(s)]
| Σειριακός αριθμός | Νέα λύση επιμετάλλωσης | Μετά από τρεις κύκλους επιμετάλλωσης | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Ν=1 | Ν=2 | Ν=3 | Ν=1 | Ν=2 | Ν=3 | |
| Νο. 1 | 0.85 | 0.90 | 0.77 | 0.85 | 0.90 | 0.77 |
| Αρ. 2 | 1.00 | 1.23 | 0.98 | 0.99 | 1.35 | 1.03 |
Τμήμα III Ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση κραμάτων παλλαδίου
1. Ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση κράματος παλλαδίου-νικελίου
(1) Σύνθεση διαλύματος επιμετάλλωσης κράματος παλλαδίου-νικελίου
Ο Πίνακας 4-7 δείχνει τη σύνθεση ορισμένων διαλυμάτων επιμετάλλωσης κραμάτων Pd-Ni και τις συνθήκες διεργασίας τους. Στην επιμετάλλωση κραμάτων Pd-Ni, το πιο σημαντικό είναι να εξασφαλιστεί μια ορισμένη αναλογία καθίζησης Pd-Ni. Ειδικά στα διαλύματα επιμετάλλωσης με αμμώνιο, η σταθερή διαχείριση του λόγου εναπόθεσης είναι ιδιαίτερα σημαντική λόγω των μεγάλων μεταβολών της τιμής του pH. Τα τελευταία χρόνια, με την εφαρμογή της υψηλής πυκνότητας ρεύματος και της υψηλής ταχύτητας επιμετάλλωσης στην επιμετάλλωση από ρολό σε ρολό, ο λόγος εναπόθεσης είναι ένας εξαιρετικά σημαντικός παράγοντας.
Πίνακας 4-7 Διάλυμα επιμετάλλωσης κράματος Pd-Ni και οι συνθήκες διεργασίας του
| Σύνθεση και συνθήκες διεργασίας | Νο. 1 | Αρ. 2 | Αρ. 3 | Αρ. 4 |
|---|---|---|---|---|
|
Αλάτι παλλαδίου Άλατα νικελίου Αγώγιμα άλατα - - λαμπυρίζοντες παράγοντες |
Pd(NH3)2Cl2 40g/L NiSO44 ・ 6Η20 45g/L Νιου Χάμσαϊρ4ΟΗ 90mL/L (NH4)2SO4 50g/L - Επαρκής ποσότητα |
Pd(NH3)2Cl2 (ως Pd) 10 g/L Ni(NH3)2Cl2 (ως Ni) 12g/L Νιου Χάμσαϊρ4Cl 30g/L Κιτρικό αμμώνιο 10g/L H3BO3 15g/L — |
Pd(NH3)4Cl2 ·Η2O (ως Pd) 25g/L Ni(CH3)3ΕΡΩΤΟΛΟΓΩ)2 - 4H2O (ως Ni) 10 g/L — - - — |
PbSO44 • H2O (ως Pd) 7,1 g/L NiSO44· 6Η2O (ως Ni) 29g/L Γλυκίνη 10g/L (NH4)2SO4 50g/L Θειούχο βενζοϊκό οξύ 5g/L Πολυαιθυλενοπολυαμίνες 0,1 g/L |
|
pH Θερμοκρασία Πυκνότητα ρεύματος Μοριακή αναλογία Pd/Ni - |
8.5 30°C 1A/dm2 80/20 - |
9. 0 (Ρύθμιση με αμμωνία) 50°C 2A/dm2 - Τε Κουνγκ Τσάο 60-9116 (1983)
|
8. 0 (Ρύθμιση με NaOH) 30°C 1 A/dm2 86/14 Τε Κουνγκ Τσάο 59-29118(1984) |
8. 25 (Ρύθμιση με NH)4Ω) 40°C 0,2〜2A/dm2 70/30 Τε Κουνγκ Τσάο 58-30395(1983) |
Πίνακας 4-8 Σύνθεση και συνθήκες διεργασίας λουτρών επιμετάλλωσης χαμηλής και υψηλής ταχύτητας
| Σύνθεση και οι συνθήκες επεξεργασίας της | Λύση επιμετάλλωσης χαμηλής ταχύτητας | Λύση επιμετάλλωσης υψηλής ταχύτητας |
|---|---|---|
|
Pd/(g/L) Ni/(g/L) Νιου Χάμσαϊρ4Cl/(g/L) Θερμοκρασία/°C pH Πυκνότητα ρεύματος/(A/dm2) Ανακίνηση/(cm/s) Καθοδική απόδοση ρεύματος/% Πρόσθετο 1/(mL/L) Πρόσθετο 2/(mL/L) |
6-8 2-4 80-120 35 8.0 1 5 92 2-25 0. 1 〜10 |
15-25 15-25 50〜100 35 8. 0 10 50 92 2.50 0. 1-20 |
Πίνακας 4-9 Σύγκριση Διάφορων Επιστρώσεων
| Σκηνικά θέατρου | Σκληρή επιμετάλλωση | Καθαρή επιμετάλλωση Pd | Επιμετάλλωση Pd-Ni (20%) |
|---|---|---|---|
|
Σκληρότητα HV Σκλήρυνση παράγοντα Κρυσταλλικό μέγεθος/Å Πυκνότητα/(g/cm 3) Επιμήκυνση/% Πτητικό συστατικό (κλάσμα μάζας)/% Θερμική σταθερότητα/°C Εσωτερική τάση/(N/mm 2) |
160 Co 200〜250 17. 3 2. 3〜3. 5 <1. 5 150 500〜700 |
315 Πρόσθετος 50-200 11. 75 >9 <0,5 >450 700-900 |
520 Ni+πρόσθετο 50-200 10. 73 >9 <0,1 380 250〜350 |
|
Αντοχή στα φάρμακα Αέριο νιτρικό οξύ SO2 αέριο Νιου Χάμσαϊρ3 αέριο Ιδρώτας H2 αέριο |
- O O O O O |
- X O O O △ |
- X O O O △ |
|
Χρώμα Συγκολλησιμότητα
|
Χρυσό χρώμα - |
Λευκό (ελαφρώς μαύρο) O
|
Λευκό O
|
| Αντίσταση/mΩ | 7. 3 Μετά το H2Έκθεση σε αέριο S 80 | 8. 6 Μετά το H2Έκθεση σε αέριο S 13. 7 | 10 |
Copywrite @ Sobling.Jewelry - Κατασκευαστής προσαρμοσμένων κοσμημάτων, εργοστάσιο κοσμημάτων OEM και ODM
(2) Αντοχή στη διάβρωση της επιμετάλλωσης κράματος παλλαδίου-νικελίου
Ο P. Wilkinson πιστεύει ότι, αν και είναι αδύνατο να βρεθούν άλλα μέταλλα ή κράματα με όλα τα χαρακτηριστικά, όσον αφορά την αντοχή στη διάβρωση, την αντοχή στη φθορά και την ηλεκτρική αντίσταση, το κράμα Pd-Ni20% έχει χαρακτηριστικά συγκρίσιμα με αυτά του χρυσού.
Ο KJ Whitlaw διεξήγαγε επίσης λεπτομερή έρευνα. Σύμφωνα με την έκθεσή του, δεδομένα σχετικά με τη σύνθεση του κράματος, τις συνθήκες και την ανάλυση της σύνθεσης της επικάλυψης βρίσκονται στους Πίνακες 4-10 έως 4-12.
Πίνακας 4-10 Σύνθεση διαλύματος επιμετάλλωσης Au, συνθήκες διεργασίας και απόδοση επικάλυψης
| Σύνθεση και συνθήκες διεργασίας | Σύνθεση και απόδοση του στρώματος επιμετάλλωσης |
|---|---|
|
Au 8,0 g/L Νι 0,65g/L pH 4,6 SG 1. 10 Θερμοκρασία 38℃ Πυκνότητα ρεύματος 1A/dm2 Κάθοδος ανάδευσης πάνω-κάτω δόνηση 3,5m/min Ρυθμός εναπόθεσης 1μm/2,5 λεπτά |
Au 99.0% (κλάσμα μάζας) Ni 0.14% (κλάσμα μάζας) C 0.27% (κλάσμα μάζας) K 0.30% (κλάσμα μάζας) Πυκνότητα 17,5 g/cm3 Σκληρότητα 160VPN Κακή ολκιμότητα (φύλλο αλουμινίου 50μm) |
Πίνακας 4-11 Σύνθεση, Συνθήκες Διεργασίας και Απόδοση του Διαλύματος Ηλεκτρολυτικής Επιμετάλλωσης Pd-Ni
| Σύνθεση και συνθήκες διεργασίας | Σύνθεση και απόδοση του στρώματος επιμετάλλωσης | ||
|---|---|---|---|
| Κύριο μπάνιο με επένδυση | Μπάνιο με επιμετάλλωση κρούσης | ||
|
Pd Ni pH ΓΓ |
5. 0g/L 6. 5g/L 8. 2 1,09 (12°Be) 1A/dm2 |
2. 0g/L — 5. 5 1,05 (7°Be) 0,3 A/dm2 |
Λόγος μάζας Pd 73,0% (ατομική αναλογία 60%) Λόγος μάζας Ni 27.0% (ατομική αναλογία 40%) Γ 0 Κ 0 Πυκνότητα: 11g/cm3 Ολκιμότητα: καλή (επιμήκυνση 6%) (φύλλο αλουμινίου 50μm)
|
| Ανατάραξη: Αργή καθοδική δόνηση και συνεχής κύκλος φιλτραρίσματος Ταχύτητα επιμετάλλωσης 5 λεπτά, μm, 1,5 λεπτά/0,1μm | |||
Πίνακας 4-12 Σύγκριση έξι συνδυασμών ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης που χρησιμοποιήθηκαν στη δοκιμή και το σχετικό κόστος τους
| Στρώμα επιμετάλλωσης | Συντελεστής κόστους |
|---|---|
|
Επιμετάλλωση Au σε Cu πάχους 2,5μm Επιμετάλλωση Pd-Ni σε Cu πάχους 3,5μm Επιμετάλλωση Pd-Ni σε Cu 3,0μm + Επιμετάλλωση Au 0,25μm Επιμετάλλωση Ni σε Cu 5,0μm + Επιμετάλλωση Au 1,0μm Επιμετάλλωση Ni σε Cu 5,0μm + Επιμετάλλωση Pd-Ni 2,0μm Επιμετάλλωση σε Cu Ni 5.0μm + Επιμετάλλωση σε Pd-Ni 1.5μm + Επιμετάλλωση σε Au 0.25μm |
100 35 38 40 20 23 |
Πίνακας 4-13 Αντοχή στην επαφή μετά από έκθεση σε βιομηχανική ατμόσφαιρα (21 ημέρες)
| Αρ. αντιστοίχισης επιμετάλλωσης | Αντίσταση επαφής | Αρ. αντιστοίχισης επιμετάλλωσης | Αντίσταση επαφής |
|---|---|---|---|
|
1 2 3 |
1. 7mΩ 2. 2mΩ Δεν μπορεί να μετρηθεί |
4 5 6 |
Δεν μπορεί να μετρηθεί 2. 8mΩ 10. 0mΩ |
Από τα οπτικά αποτελέσματα των δοκιμίων, το ηλεκτρολυτικά επιμεταλλωμένο Au, Ni στο ενδιάμεσο στρώμα επιμετάλλωσης Pd-Ni του επιμεταλλωμένου Cu δεν υπέστη διάβρωση, ούτε υπήρχαν οπές. Ωστόσο, το Au που επιμεταλλώθηκε σε Ni είχε μερικές οπές, αλλά η παρουσία τους δεν μπορούσε να επιβεβαιωθεί στη δοκιμή χρώσης.
Στους δύο τύπους φύλλων κράματος Pd-Ni, η διάβρωση στα άκρα τους είναι σχετικά σοβαρή και μπορεί να θεωρηθεί ως:
① Διάβρωση στην περιοχή πλούσια σε νικέλιο υπό υψηλή πυκνότητα ρεύματος.
② Ερπυσμός διάβρωσης στα μη προστατευμένα άκρα.
Μεταξύ αυτών των λύσεων επιμετάλλωσης, η ταχεία επιμετάλλωση 0,25 μm Au σε Pd-Ni 30 μm είναι η καλύτερη εναλλακτική λύση έναντι της επιμετάλλωσης 2,5 μm Au σκληρού σε οξύ. Το στρώμα επιμετάλλωσης έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
① Δεν υπάρχουν τρύπες για καρφίτσες.
② Σταθερή αντίσταση επαφής.
③ Καλή αντοχή στη διάβρωση.
④ Καλή αντοχή στη φθορά.
⑤ Καλή αντίσταση στη διάχυση Cu σε υψηλές θερμοκρασίες.
Ταυτόχρονα, για την πρόληψη της διάβρωσης που προκαλείται από οπές καρφίτσας, οι επεξεργασίες στεγανοποίησης εφαρμόζουν μια οργανική μεμβράνη στην επιφάνεια της επικάλυψης, όπως το καλό αποτέλεσμα κατά τη χρήση Ν-μεθυλογλυκίνης.
2. Ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση κράματος παλλαδίου-αργύρου
Χρησιμοποιείται ως σύνδεσμος, η επιμετάλλωση Pd-Ag αντικαθιστά τον χρυσό. Ο Keisuke Kishimoto επέλεξε να χρησιμοποιήσει αμιδοπολυκαρβοξυλικό οξύ ως συμπλοκοποιητικό παράγοντα για την επιμετάλλωση κραμάτων Pd-Ag. Οι αμιδοενώσεις χρησιμοποιούνται επίσης ως σταθεροποιητές. Οι τυπικές συνθήκες επιμετάλλωσης είναι (ρυθμισμένες με NaOH), η θερμοκρασία του διαλύματος επιμετάλλωσης είναι 20~60℃ και η πυκνότητα ρεύματος είναι 0,5`10A/dm2 .
Η σύνθεση έχει ως εξής:
Pd(NO3)2(Άλας Pd) 1,0〜30g/L
AgNO3(Άλας Ag) 0,01 〜15g/L
Ακυλαμινο πολυκαρβοξυλικό οξύ (Σταθεροποιητής) 1〜300g/L
Ακυλαμινο ένωση (Σταθεροποιητής) 1〜100g/L
Θερμοκρασία διαλύματος επιμετάλλωσης 20〜60 ℃
Πυκνότητα ρεύματος καθόδου 0,5〜10A/dm2
Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια ομοιόμορφη επίστρωση με μεταλλική λάμψη και καλή πρόσφυση. Ωστόσο, επειδή η ικανότητα εναπόθεσης του Ag σε αυτό το διάλυμα επιμετάλλωσης είναι σχετικά ισχυρή, η περιεκτικότητα σε Ag στην επίστρωση είναι πολύ υψηλότερη από την περιεκτικότητα σε ιόντα Ag μεταξύ των μεταλλικών ιόντων στο διάλυμα επιμετάλλωσης, γεγονός που οδηγεί σε δυσκολίες στον έλεγχο του διαλύματος επιμετάλλωσης.
Επιπλέον, οι Yasuyuki Matsumura et al. κατέθεσαν δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για τη χρήση αμμωνίας ως παράγοντα συμπλοκοποίησης ως επιμετάλλωση κράματος Pd-Ag για μεμβράνες διαχωρισμού υδρογόνου. Οι σταθεροποιητές που χρησιμοποιούνται είναι νιτρικά ιόντα ή θειικά ιόντα. Οι κύριες συνθήκες της διεργασίας είναι οι εξής:
Άλας παλλαδίου［Pd(NH3)3)4Cl2] 5.200 mmol/L
Ασημένιο άλας Ag2SO4 0,5〜20mmol/L
Συμπλοκοποιητικός παράγοντας [(NH4)2SO4 ,Νιου Χάμσαϊρ4H2PO4 ,(ΝΗ4)2SO4] 20〜2000 mmol/L
Παράγοντας ρύθμισης του pH [NH4OH] pH = 9-12
Θερμοκρασία διαλύματος επιμετάλλωσης 20〜50℃
Τάση -0,7-1,0V (έναντι του τυπικού ηλεκτροδίου Ag/AgCl)
Αδρανής άνοδος ανόδου (Ti-Pt)
3. Ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση κράματος παλλαδίου-κοβαλτίου-ινδίου
Πίνακας 4-14 Σύνθεση και συνθήκες διεργασίας του λουτρού επιμετάλλωσης κράματος Pd-Co-In
| Νο. 1 | Αρ. 2 |
|---|---|
|
Τρυγικό νάτριο 150g/L Θειικό νάτριο 60g/L Pd(NH3)4Cl2 (ως παλλάδιο) 30g/L Σουλφαμικό κοβάλτιο (ως κοβάλτιο) 40g/L Θειικό ίνδιο (Ίνδιο) 5g/L Σακχαρίνη (ως λαμπρυντικό) 4g/L 1,4-Βουτυνεδιόλη 0,3 g/L pH 10 Θερμοκρασία διαλύματος επιμετάλλωσης 50℃ Πυκνότητα ρεύματος καθόδου 1,5A/dm2 Λευκό κράμα επιμετάλλωσης |
Κιτρικό οξύ 180g/L Θειώδες νάτριο 100g/L Pd(NH3)2Cl2 (ως παλλάδιο) 3g/L Χλωριούχο κοβάλτιο (ως κοβάλτιο) 5 g/L Σουλφαμικό ίνδιο (Ίνδιο) 20g/L Σακχαρίνη (ως λαμπρυντικό) 4g/L Μυρμηκικό οξύ 0,5 ml/L pH 6,5 Θερμοκρασία διαλύματος επιμετάλλωσης 25℃ Πυκνότητα ρεύματος καθόδου 0,5A/dm2 Ανοιχτό γκρι κράμα |
Τμήμα IV Χημική επιμετάλλωση παλλαδίου και τα κράματά της
1. Ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση παλλαδίου με χρήση υποφωσφορώδους ως αναγωγικού παράγοντα
Οι Murakado Akihiko et al. βελτίωσαν σημαντικά τη σταθερότητα του διαλύματος επιμετάλλωσης προσθέτοντας σταθεροποιητές στο λουτρό επιμετάλλωσης, εξασφαλίζοντας καλές ιδιότητες συγκόλλησης και συνδεσιμότητα μεταλλικών συρμάτων ακόμη και με μακροχρόνια χρήση του διαλύματος επιμετάλλωσης.
Ο Πίνακας 4-15 δείχνει τον τύπο και τις συνθήκες διεργασίας που προτείνονται από τους Murakado Akihiko et al. Ο Πίνακας 4-16 δείχνει τις συνθήκες προεπεξεργασίας.
Πίνακας 4-15 Τύπος και συνθήκες διεργασίας για την επιμετάλλωση με παλλάδιο χωρίς ηλεκτρόλυση
| Σύνθεση και συνθήκες διεργασίας | Νο. 1 | Αρ. 2 | Αρ. 3 | Αρ. 4 | Αρ. 5 | Αρ. 6 | Αρ. 7 | Αρ. 8 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Χημικό διάλυμα επιμετάλλωσης παλλαδίου | Άλας Pd | Χλωριούχο παλλάδιο/(mol/L) | 0.03 | 0.03 | 0.03 | 0.03 | ||||
| Χλωριούχο τετρααμμώνιο παλλάδιο/(mol/L) | 0. 005 | 0. 005 | 0. 005 | 0. 005 | ||||||
| Συμπλοκοποιητικός παράγοντας | Αιθυλενοδιαμίνη/(mol/L) | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | |
| EDTA/(mol/L) | 0.03 | 0.03 | 0.03 | 0.03 | ||||||
| Γλυκίνη/(mol/L) | 0.03 | 0.03 | 0.03 | 0.03 | 0.03 | |||||
| Αμμωνία (28%)/(mol/L) | Κατάλληλο ποσό | Κατάλληλο ποσό | Κατάλληλο ποσό | Κατάλληλο ποσό | Κατάλληλο ποσό | Κατάλληλο ποσό | Κατάλληλο ποσό | Κατάλληλο ποσό | ||
| Αναγωγικό μέσο | Υποφωσφορώδες νάτριο/(mol/L) | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | ||
| Υποφωσφορώδες αμμώνιο/(mol/L) | 0.2 | |||||||||
| Ακόρεστο υδροξυοξύ | Ισοβουτενοϊκό οξύ/(mol/L) | 0.3 | ||||||||
| Ισοβουτενοϊκό οξύ/(mol/L) | 0.3 | |||||||||
| Μαλεϊκό οξύ/(mol/L) | 0.2 | |||||||||
| Φουμαρικό οξύ/(mol/L) | 0.2 | |||||||||
| Ιτακονικό οξύ/(mol/L) | 0.2 | |||||||||
| Κιτρακονικό οξύ/(mol/L) | 0.2 | |||||||||
| Μεσοοξικό οξύ/(mol/L) | 0.2 | |||||||||
| Κινναμωμικό οξύ/(mol/L) | 0.2 | |||||||||
| Θερμοκρασία/℃ | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | ||
| pH | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | ||
| Χαρακτηριστικά επίστρωσης | Ταχύτητα διαχωρισμού/(μm/h) | Νέα λύση | 0.4 | 0.4 | 0.5 | 0.5 | 0.7 | 0.6 | 0.6 | 0.7 |
| Μετά από 50 ώρες συνεχούς επιμετάλλωσης | 0.4 | 0.4 | - | - | 0.7 | 0.6 | - | - | ||
| Εμφάνιση της επιμετάλλωσης | Νέα λύση | Καλός | Καλός | Καλός | Καλός | Καλός | Καλός | Καλός | Καλός | |
| Μετά από 50 ώρες συνεχούς επιμετάλλωσης | Καλός | Καλός | - | - | Καλός | Καλός | - | - | ||
| Συγκολλησιμότητα | Νέα λύση | Καλός | Καλός | Καλός | Καλός | Καλός | Καλός | Καλός | Καλός | |
| Μετά από 50 ώρες συνεχούς επιμετάλλωσης | Καλός | Καλός | - | - | Καλός | Καλός | - | - | ||
| Συγκολλησιμότητα σύρματος | Νέα λύση | Καλός | Καλός | Καλός | Καλός | Καλός | Καλός | Καλός | Καλός | |
| Μετά από 50 ώρες συνεχούς επιμετάλλωσης | Καλός | Καλός | - | - | Καλός | Καλός | - | - | ||
| Σταθερότητα υγρού | Συνεχής επιμετάλλωση 50°C | Καμία αποσύνθεση μετά από 50 ώρες | Καμία αποσύνθεση μετά από 50 ώρες | Καμία αποσύνθεση μετά από 50 ώρες | Καμία αποσύνθεση μετά από 50 ώρες | Καμία αποσύνθεση μετά από 50 ώρες | Καμία αποσύνθεση μετά από 50 ώρες | Καμία αποσύνθεση μετά από 50 ώρες | Καμία αποσύνθεση μετά από 50 ώρες | |
| Θέρμανση 80°C | Καμία αποσύνθεση μετά από 30 ώρες | Καμία αποσύνθεση μετά από 30 ώρες | Καμία αποσύνθεση μετά από 30 ώρες | Καμία αποσύνθεση μετά από 30 ώρες | Καμία αποσύνθεση μετά από 30 ώρες | Καμία αποσύνθεση μετά από 30 ώρες | Καμία αποσύνθεση μετά από 30 ώρες | Καμία αποσύνθεση μετά από 30 ώρες | ||
| Θερμοκρασία δωματίου | Καμία αλλαγή σε 6 μήνες | Καμία αλλαγή σε 6 μήνες | Καμία αλλαγή σε 6 μήνες | Καμία αλλαγή σε 6 μήνες | Καμία αλλαγή σε 6 μήνες | Καμία αλλαγή σε 6 μήνες | Καμία αλλαγή σε 6 μήνες | Καμία αλλαγή σε 6 μήνες | ||
Πίνακας 4-16 Συνθήκες προεπεξεργασίας υποστρώματος στον Πίνακα 4-15
| Επεξεργασία | Διάλυμα | Θερμοκρασία/℃ | Χρόνος επεξεργασίας/λεπτό | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Προεπεξεργασία | (1) | Καθαρή Επεξεργασία | ACL-009 | Βιομηχανικά Προϊόντα Uemura | 50 | 5 |
| (2) | Ασθενής χάραξη | 100g/L SPS | 25 | 2 | ||
| (3) | Τουρσί | 10% H2SO4 | 1 | |||
| (4) | Προεμποτισμός | 3% H2SO4 | 1 | |||
| (5) | Θεραπεία ενεργοποίησης | ΜΝΚ-4 | Βιομηχανικά Προϊόντα Uemura | 30 | 2 | |
| Χημική επιμετάλλωση | (6) | Επιμετάλλωση Ni-P | NPR-4 | Βιομηχανικά Προϊόντα Uemura | 80 | 30 |
| (7) | Επιμετάλλωση Pd | Βλέπε Πίνακα 4-17 | 5 | |||
| (8) | Αντικατάσταση επιμετάλλωσης Au | ΤΑΜ-55 | Βιομηχανικά Προϊόντα Uemura | 80 | 10 | |
Πίνακας 4-17 Συνθήκες Διεργασίας Χημικής Επιμετάλλωσης Pd-P
| Σύνθεση και συνθήκες διεργασίας | Σύνθεση και συγκέντρωση συστατικών | Σύνθεση και συνθήκες διεργασίας | Σύνθεση και συγκέντρωση συστατικών |
|---|---|---|---|
|
PdCl2 Αιθυλενοδιαμίνη Θειοδιοξικό οξύ |
0,01mol/L 0,08mol/L 30mg/L |
Na2HPO3 pH Θερμοκρασία |
0,02 〜1,0mol/L 6 60℃ |
Πιστεύεται ότι, όπως και το υποφωσφορώδες ως αναγωγικό μέσο, το φωσφορώδες μπορεί επίσης να λάβει επιμετάλλωση κράματος Pd-P από σύμπλοκα άλατα αιθυλενοδιαμίνης. Έχει επίσης αυτοκαταλυτική δράση. Επιπλέον, καθώς αυξάνεται η συγκέντρωση του υποφωσφορώδους στο διάλυμα επιμετάλλωσης, αυξάνεται και η περιεκτικότητα σε φώσφορο στην επικάλυψη.
Ο μηχανισμός της αντίδρασης αφυδρογόνωσης του αναγωγικού παράγοντα στο πρώτο στάδιο έχει ως εξής:
| Αφυδρογόνωση | HPO32- → ·Ταχυδρομική Υπηρεσία32- + Η | (4-1) |
| Οξείδωση | PO32- + ΩΧ- → HPO32- + e- | (4-2) |
| Ανασυνδυασμός | Υ + Υ → Υ2 | (4-3) |
| Οξείδωση | Η + ΟΗ- → H2Ο + ε- | (4-4) |
| Καθίζηση μετάλλων | Pd2+ + 2e- → Πδ | (4-5) |
| Καθίζηση υδρογόνου | 2H2Ο + 2ε- → H2 + 2OH- | (4-6) |
| Συγκαθίζηση του P | HPO32- + 2 ώρες2Ο + 3ε- → P + 5OH- | (4-7) |
2. Ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση κράματος παλλαδίου-νικελίου
Οι Hideo Honma et al. πρότειναν ένα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για την επιμετάλλωση κραμάτων Pd-Ni χρησιμοποιώντας υδραζίνη ως αναγωγικό μέσο. Αυτό επιτρέπει την επιμετάλλωση κραμάτων χωρίς την ανάγκη ηλεκτρικού ρεύματος και χωρίς περιορισμούς σχήματος. Ταυτόχρονα, επειδή δεν χρησιμοποιούνται αναγωγικά μέσα που περιέχουν φώσφορο, μπορεί να αποφευχθεί η μόλυνση του P στο στρώμα επιμετάλλωσης. Η παρουσία P αυξάνει την αντίσταση επαφής των ηλεκτρικών επαφών και μειώνει την διαβρεξιμότητα της συγκόλλησης, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει προβλήματα αξιοπιστίας.
Οι συνθήκες προεπεξεργασίας για το υπόστρωμα που πρόκειται να επιμεταλλωθεί παρουσιάζονται στον Πίνακα 4-18.
Πίνακας 4-18 Συνθήκες Προεπεξεργασίας για Ηλεκτρολυτική Επιμετάλλωση από Κράμα Pd-Ni
| Θεραπεία | Θερμοκρασία/℃ | Χρόνος μούλιασμα/λεπτό |
|---|---|---|
|
Αλκαλική απολίπανση Πλύσιμο με νερό Οξική θεραπεία Πλύσιμο με νερό Θεραπεία ενεργοποίησης |
10 ~ 100 10 〜100 10 〜 100 10 〜100 10 〜100 |
1-10 1〜5 1-10 1〜5 1-10 |
Πίνακας 4-19 Σύνθεση και συνθήκες διεργασίας διαλύματος χημικής επιμετάλλωσης κράματος Pd-Ni
| Σύνθεση και συνθήκες διεργασίας | Σύνθεση και συστατικό | Σύνθεση και συνθήκες διεργασίας | Σύνθεση και συστατικό |
|---|---|---|---|
|
Χλωριούχο παλλάδιο Θειικό νικέλιο Μονοϋδρική υδραζίνη Αιθυλαμίνη |
0,01mol/L 0,0501mol/L 1.001 mol/L 0,201mol/L |
Συμπλοκοποιητικός παράγοντας (καρβοξυλικό οξύ) Θειικός μόλυβδος Θερμοκρασία pH |
0,301 mol/L 0,005g/L 60℃ 9. 0 |
3. Χημική επιμετάλλωση κράματος παλλαδίου-μολυβδαινίου
Πίνακας 4-20 Σύνθεση και συνθήκες διεργασίας κράματος ηλεκτρολυτικής επιμετάλλωσης Pd-Mo
| Συστατικά και οι συνθήκες επεξεργασίας τους | Νο. 1 | Αρ. 2 | Αρ. 3 | Αρ. 4 | Αρ. 5 |
|---|---|---|---|---|---|
|
PdCl2 (ως Pd) Μυρμηκικό κάλιο Υποφωσφορώδες νάτριο Τριμεθυλαμίνη βοράνιο Αμμωνία Διαιθυλαμίνη Κιτρικό νάτριο Τριαιθυλενοτετραμίνη Βορικό οξύ τριοξική υδροξυαιθυλενοδιαμίνη Φουμαρικό οξύ Οξικός μόλυβδος (ως Pb) ηλεκτρικό κάλιο Θειοθειικό νάτριο Μολυβδαινικό νάτριο (ως μολυβδαίνιο) pH Θερμοκρασία διαλύματος επιμετάλλωσης Δοκιμή σύνδεσης σύρματος Δοκιμή συγκολλημένης σύνδεσης |
2g/L 0,1 mol/L - - 2mol/L - - - 0,5 mol/L - - 1X10-6 - - 0,05 g/L 7 70℃ Πάνω από 8g Χωρίς ξεφλούδισμα Πάνω από 1,5 κιλά |
2g/L - 0,5 mol/L - - 0,1 mol/L 0,25mol/L - - - - - - 25X10-6 0,5 g/L 7 60℃ Πάνω από 8g Χωρίς ξεφλούδισμα Πάνω από 1,5 κιλά |
2g/L - 0,3 mol/L - - - - 0,05 mol/L - - - - 0,1 mol/L 40X10-6 5g/L 8 60℃ Πάνω από 8g Χωρίς ξεφλούδισμα Πάνω από 1,5 κιλά |
2g/L - - 0,02mol/L - - - - - 1mol/L 0,1 mol/L - - 40X10-6 20g/L 8 70℃ Πάνω από 8g Χωρίς ξεφλούδισμα Πάνω από 1,5 κιλά |
2g/L 0,1 mol/L - - 2mol/L - - - 0,5 mol/L - - 1X10-6 - - 20g/L 7 70℃ Πάνω από 8g Χωρίς ξεφλούδισμα Πάνω από 1,5 κιλά |
4. Ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση κράματος παλλαδίου-αργύρου
Στον τύπο, το n είναι ένας ακέραιος αριθμός από 1~5 και το R είναι H ή μια λειτουργική ομάδα του -CH2-CH2-Νιου Χάμσαϊρ2.
Η σταθερότητα του διαλύματος επιμετάλλωσης αξιολογείται με συνεχή προσθήκη συγκέντρωσης μετάλλου και άλλων συστατικών κατά την επιμετάλλωση και επανειλημμένη εκτέλεση επιμετάλλωσης Pd-Ag. Μετά τη χρήση ενός κύκλου, το διάλυμα επιμετάλλωσης θερμαίνεται στους 90℃ και διατηρείται για 24 ώρες για να επιβεβαιωθεί εάν υπάρχει αποσύνθεση του διαλύματος επιμετάλλωσης και τυχόν εναπόθεση μετάλλου στη δεξαμενή. Το πάχος της μεμβράνης ελέγχεται χρησιμοποιώντας ένα φθορίζον παχύμετρο ακτίνων Χ.
Ο συντελεστής διαπερατότητας υδρογόνου υπολογίζεται διοχετεύοντας υδρογόνο μέσω ενός πορώδους κεραμικού σωλήνα επικαλυμμένου με κράμα και θερμαινόμενου στους 500℃, και στη συνέχεια αναλύοντας το διεισδυμένο υδρογόνο χρησιμοποιώντας αέρια χρωματογραφία.
Τμήμα V Διαχείριση Λειτουργίας Λύσης Επιμετάλλωσης Παλλάδιου
Τα διαλύματα επιμετάλλωσης από καθαρό παλλάδιο ή κράμα παλλαδίου αποτελούνται γενικά από παλλάδιο και τα σύμπλοκά του, αγώγιμα άλατα, πρόσθετα κ.λπ. Τα πρόσθετα μπορεί να είναι οργανικά, ανόργανα ή μείγμα οργανικών και ανόργανων ουσιών.
Γενικά, τα αναλυτικά όργανα που χρησιμοποιούνται για την επιμετάλλωση με παλλάδιο είναι τα εξής.
Φασματοσκοπία ατομικής απορρόφησης ή ICP: ανάλυση των συγκεντρώσεων παλλαδίου και άλλων μεταλλικών ιόντων.
Φασματοσκοπία ή ηλεκτροφόρηση ιόντων: ανάλυση αγώγιμων αλάτων και των συμπλεκτικών τους παραγόντων.
HPLC ή ηλεκτροφόρηση ή ποτενσιομετρική τιτλοδότηση: ανάλυση οργανικών προσθέτων.
Η άνοδος είναι γενικά αντιδραστική. Στην άνοδο λαμβάνουν χώρα αντιδράσεις οξείδωσης, οι οποίες μπορεί να επιταχύνουν τη γήρανση του διαλύματος επιμετάλλωσης. Το φαινόμενο οξείδωσης κατά τη χρήση ανόδων με καρφιά ή φύλλα είναι ασθενέστερο από την αντίδραση οξείδωσης κατά τη χρήση ανόδων Pt-Ti.
Όταν χρησιμοποιείται νερό αμμωνίας για τη ρύθμιση του pH, η εξάτμιση της αέριας αμμωνίας μπορεί να προκαλέσει αστάθεια του pH. Η αέρια αμμωνία μπορεί να εισαχθεί απευθείας στο διάλυμα επιμετάλλωσης.
