丁二酮肟对钴电沉积层组织及其焊点界面IMC生长的影响
王骥腾;何潇熙;曹巍;罗毓瑶;周明吉;陈苑明;[目的]钴是下一代互连金属的重要材料，研究钴与焊料界面金属间化合物(IMC)的生长行为具有重要意义。[方法]采用计时电位法和循环伏安法分析DMG对钴沉积的电化学抑制行为。在基础镀液中添加150 mg/L DMG进行钴电沉积，通过扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜、电子背散射衍射等表征无添加剂与添加DMG时所得Co沉积层的表面粗糙度、晶粒尺寸及晶体结构。将Co沉积层与SAC305焊料在250℃下焊接1 min，随后在150℃下等温时效0～12 d，采用能谱仪和扫描电镜对比分析界面IMC(Co Sn3)的形貌演变与生长动力学。[结果]所得Co沉积层的表面粗糙度Sa为0.324μm，平均晶粒尺寸为0.296μm,HCP(六方密堆积)相、FCC(面心立方)相钴的占比分别为79.7%和20.3%。焊接后形成的IMC为棱柱状CoSn3，随等温时效的进行逐渐增厚。DMG质量浓度为150 mg/L时所得Co沉积层的CoSn3晶粒在等温时效12 d后尺寸变得更加均匀，且表面附着小尺寸Ag_3Sn晶粒。[结论]添加剂DMG能有效降低Co沉积层的表面粗糙度、细化晶粒并调控晶体结构，所获得的平整钴层有助于与锡焊料形成稳定、均匀的金属间化合物层，有助于提升高密度互连与封装中电子产品的可靠性。
二元复合添加剂对超低轮廓电解铜箔微观结构的影响
王蒙蒙;李祥;徐然;徐鹏;朱倩倩;卢伟伟;宋克兴;[目的]高频高速印制电路板(PCB)用超低轮廓铜箔要求表面粗糙度Rz不高于0.5μm(HVLP4级)，但传统添加剂体系多含3种及以上组分，存在体系复杂、易分解、难以稳定控制等问题，且常需在较低电流密度下制备，生产效率受限。本研究旨在通过设计聚乙二醇(PEG)与添加剂Q(一种含巯基的水溶性有机硫化合物)的二元复合体系，在大电流密度下制备超低轮廓铜箔。[方法]以钛辊为阴极、镀铱钛板为阳极，在Cu2+ 90 g/L、硫酸110 g/L、Cl~-40 mg/L、温度45℃、电流密度25 A/dm2的条件下进行电沉积。通过改变镀液中PEG及添加剂Q的质量浓度，研究单一及复合添加剂对铜箔表面形貌(SEM)、毛面粗糙度Rz的影响。通过循环伏安(CV)分析、计时电位(CP)测试及电化学阻抗谱(EIS)分析添加剂对铜沉积的作用机制，并结合电子背散射衍射(EBSD)表征添加剂对铜箔晶粒取向及尺寸分布的影响。[结果]对于单一PEG体系，铜箔毛面粗糙度随PEG浓度增大而增大。固定PEG质量浓度为15 mg/L并加入添加剂Q后，铜箔表面趋于平整致密；当添加剂Q质量浓度为20 mg/L时，铜箔的Rz低至0.36μm，满足HVLP4级标准。电化学测试表明，添加剂Q使铜的沉积电位正移、电荷转移电阻降低，表现出去极化加速作用；PEG则使沉积电位负移、电荷转移电阻增大，表现出抑制效应。EBSD结果显示，加入添加剂Q后铜箔晶粒沿沉积方向择优生长，毛面晶粒细化且排布更紧密。[结论] PEG与添加剂Q分别对铜沉积发挥抑制与加速的相反作用，二者协同调控铜的电结晶过程。该二元添加剂体系组分简单，可在25 A/dm2大电流密度下实现超低轮廓铜箔制备，为高频高速PCB用铜箔的工业化生产提供了可行路径。
CuCrZr结晶辊喷丸强化工艺优化仿真分析与实验验证
赵常安;张明雪;宋余政;杨俊杰;肖轶铭;常征;高绪杰;郭娜娜;丁金花;朱光明;[目的]双辊薄带连铸用CuCrZr合金结晶辊在电镀前需将表面粗糙度Ra控制在2.0～3.5μm范围内，但喷丸强化引起的表面粗化与亚表层压应力层深度的提升之间存在矛盾。本研究是要在该粗糙度约束下，通过工艺参数协同调控，最大化残余压应力强化层深度，为电镀前喷丸预处理提供优化方案。[方法]基于Abaqus/Explicit建立多丸粒随机冲击有限元模型，获取不同喷丸参数下的表面粗糙度与残余应力场响应。先通过正交试验得出主要影响因子，再以单因素实验明确各参数对表面完整性的影响趋势，划定工艺窗口；最后基于Box-Behnken设计构建满意度函数回归模型，在粗糙度约束下对压应力层深度进行全局寻优，并通过表面轮廓仪和X射线衍射分层残余应力测试验证优化结果。[结果]正交试验结果表明，喷丸直径对CuCrZr合金表面粗糙度和压应力层深度的影响最为显著，喷丸速率次之，覆盖率影响可忽略。较优喷丸参数为：喷丸速率10 m/s，喷射角度60°，喷丸直径0.4 mm。验证实验显示，该条件下实测Ra为2.03μm，残余压应力峰值为-389.1 MPa，压应力层深度达250μm，仿真与实测值的相对误差均低于7%。微观组织观察到由表及里的梯度变形层及高密度位错结构，未出现过喷损伤。[结论]本研究提出的优化框架有效化解了高强度喷丸引发的表面粗糙化与深层强化需求间的相互制约关系，为喷丸强化工艺设计提供了依据。
氨羧配位体系低氢脆高耐蚀无氰镀镉工艺研究
陈晨;程纪华;嵇海;姚峄林;张骐;詹中伟;[目的]针对现有镉(Cd)镀层制备工艺难以兼顾低氢脆、高耐蚀和低维护需求的问题，拟通过在氨羧配位体系无氰镀镉液中加入添加剂CFG-D，以开发新型低氢脆高耐蚀无氰镀镉工艺。[方法]研究了添加剂CFG-D体积分数(0～16 mL/L)对镀层外观、厚度及微观形貌的影响；在固定CFG-D体积分数为12 m L/L条件下，通过中性盐雾(NSS)和酸性盐雾(ASS)试验评价不同基体(黄铜、30CrMnSiA、45钢、17-4PH、65Mn)上所得Cd镀层的耐蚀性；通过机械持续拉伸法(30CrMnSiA、30CrMnSiNi2A、4340)和测氢仪法评估工艺氢脆性；并采用轴向拉伸疲劳试验考察镀覆工艺对4340钢基体疲劳性能的影响。[结果]添加剂CFG-D能显著改善镀层外观、促进沉积并诱导晶粒致密堆叠；当CFG-D体积分数为12 mL/L时，Cd镀层致密、近白色。不同基体上的Cd镀层经1 000 h NSS试验和10个循环的ASS试验后均未发生锈蚀，耐蚀性远超标准要求。氢脆性测试结果表明该工艺属于低氢脆范畴。此外，该无氰镀镉工艺对基体疲劳性能无负面影响。[结论]该无氰镀镉工艺兼具优异的耐蚀性和低氢脆性，且对基体疲劳性能无不利影响，在航空领域具有很好的应用潜力。
热处理对纯铜表面耐磨导热型镍钴合金镀层性能的影响
章超;张鸣;[目的]为解决冶金铜部件易磨损失效的问题，在铜表面电镀Ni–Co合金并进行900℃热处理，研究其高温耐磨性和导热性。[方法]通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对镀层的微观形貌和物相进行分析，利用显微硬度计、高温摩擦磨损试验机及激光导热仪分别测试了镀层的显微硬度、耐磨性和导热系数。[结果]热处理前镀层表面平整，主要由NiCo固溶体构成，显微硬度达到铜基体的6.4倍；热处理后镀层表面生成“鱼鳞”状氧化层，主要物相为3CoO·NiO及少量NiCo_2O4，显微硬度较热处理前提升6.8%。该氧化层具有保护和润滑作用，使镀层的耐磨性提升至热处理前的4.5倍，磨损机制为氧化磨损。此外，由于镀层与氧化层厚度较小，镀件整体的导热性约为纯铜的93.5%。[结论]铜表面Ni–Co合金镀层进行适当热处理后兼具高温耐磨性和导热性，研究结果可为冶金铜部件表面强化提供参考。
基于SEM图像智能识别的镍基镀层磨损机理判定
李彬彬;卢飞;王凯飞;万顺;柳佳冀;张中泉;卫国英;[目的]针对镍基镀层磨损机理分析存在的效率低、主观性强、复杂磨损形貌难以识别的问题，提出一种基于扫描电镜(SEM)图像识别的磨损机理智能分析方法，以实现镍基镀层磨损机理的高效、准确判定。[方法]基于卷积神经网络(CNN)技术，构建磨损机理智能分类框架，利用644张包含不同磨损形貌的SEM图像数据集对模型进行训练与验证，并结合梯度加权类激活映射(Grad-CAM++)方法揭示卷积层对磨损SEM图像关键特征的识别行为。[结果]训练后的模型在验证集上取得最高分类准确率81.54%，图像识别率可达每秒约40张，Grad-CAM++方法赋予了模型良好的可解释性。在对Ni–W合金镀层的SEM磨损形貌进行分析时，模型成功捕捉到了镀层磨损机理随时间由摩擦化学反应向磨粒磨损的转变过程。[结论]本文提出的磨损机理智能分析方法，通过SEM磨损形貌图像的高效准确识别，实现了镍基镀层磨损机理的智能判定及磨损机理转变的捕捉，为镍基镀层的磨损行为分析提供了一种智能技术方法。
弹簧触指银镀层附着力不良的分析与解决
刘永超;路亚娟;孟庆喜;杨晓涵;马迎春;杜书万;毕海波;[目的]弹簧触指镀银层的附着力是保障高压电气设备稳定运行的关键，某企业产品经250℃保温30 min或300℃保温5 min高温试验后出现镀银层附着力缺陷。为保证质量安全，亟须明确其原因。[方法]对附着力不良处进行微观形貌表征和化学成分分析，并通过全流程排查(包括工艺过程、槽液状态、溶液成分)与专业检测。[结果]调查发现：环保酸清洗后表面活性剂残留过多，预镀银溶液混入光亮剂致使镀层结晶异常，以及镀铜槽电流密度低是造成镀银层质量缺陷的主要原因。于是制定了针对性的优化措施，实施后产品合格率从70%提升至98%。[结论]本研究完善了镀层附着力问题的分析体系，为同类电镀产品的工艺管控提供了实操性强的实践参考。
铝合金化学镀镍磷合金的研究进展
薛凯琳;南江萍;刘涛;[目的]铝合金因其低密度、高比强度和良好的加工性能而广泛应用于航空航天、汽车制造和电子通信等领域，但其较低的硬度和有限的耐蚀性制约了其在严苛服役环境下的应用。化学镀镍磷(Ni-P)合金作为一种重要的表面改性技术，能够有效提升铝合金的综合表面性能。[方法]系统综述了铝合金化学镀Ni-P合金的基础理论，内容涵盖化学镀的沉积机理与动力学、铝合金前处理工艺、Ni-P基多元合金化学镀(如Ni-W-P、Ni-Co-P、Ni-Cu-P等)、复合化学镀(如SiC、Al_2O3、碳纳米管、石墨烯、聚四氟乙烯等颗粒)、梯度/多层镀层结构设计等技术。[结果]探讨了各类Ni-P基镀层的强化机制：多元合金化通过固溶强化和晶粒细化提升硬度与热稳定性；复合镀借助颗粒弥散强化与界面润滑的协同效应提升镀层性能；梯度/多层结构利用成分渐变或多界面物理屏障兼顾硬度、韧性与耐蚀性。[结论]铝合金化学镀Ni-P技术已发展为多手段协同的综合性表面工程体系，但仍面临镀液对高活性铝合金适应性不足、纳米颗粒分散稳定性差、新型技术工业化放大困难等挑战。未来应着力于绿色镀液体系开发、工艺参数智能化调控、多元复合协同设计及计算模拟辅助的精准镀层设计，推动该技术向绿色化、智能化和多功能集成化的方向发展。
配位剂和复合还原剂对ABS化学镀铂组织及双氧水分解催化性能的影响
王万里;王睿文;李冰;[目的]提高ABS表面化学镀铂层的沉积可控性、镀层均匀性及其对双氧水分解反应的高催化活性及稳定性。[方法]以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为配位剂，甲酸、水合肼和次磷酸钠为复合还原剂，在经除油、MnO_2+H_2SO4粗化及钯胶体活化预处理的ABS塑料环表面进行化学镀铂。通过正交试验优化DMF与氯铂酸质量比、次磷酸钠质量浓度及沉积时间。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线光电子能谱(XPS)表征Pt镀层微观形貌、元素组成和化学价态；采用循环伏安法(CV)、线性扫描伏安法(LSV)和电化学阻抗谱(EIS)评价Pt镀层的催化性能；并通过50次双氧水循环分解实验检测其催化稳定性。[结果]较优配方和工艺条件为：DMF与氯铂酸质量比1∶1，次磷酸钠质量浓度14.90 mg/L，化学镀时间1 h。该条件下所得Pt镀层连续、致密、颗粒分布均匀；镀层中铂主要以金属态Pt0存在，并含少量Pt2+及氧化态含磷物质。电化学测试表明，该镀层具有最低的电荷转移阻抗和最高的H_2O2氧化电流响应；在双氧水分解实验中，经50次循环(总时长300 h)后仍保持较优的催化性能，残余H_2O2质量浓度稳定在5 mg/L左右，显著优于其他配比及还原剂浓度组合。[结论]本文的研究结果为绝缘聚合物基贵金属催化层的制备提供了可行的技术路径。
期刊公告
期刊信息
名誉主编：赵国鹏
主 编：梁 红
副 主 编：乔智威 吴 杰
主 任：吴 杰
高级编辑：温靖邦 周新莉
助理编辑：陈卉菁 徐 婧
CN 44-1237/TS
ISSN 1004-227X
联系方式
电话：020-39366085
邮箱：plating@gzhu.edu.cn
地址：广州市番禺区大学城外环西路230号 广州大学期刊中心
合作微信平台
