环保型镀层保护剂的研究

论文摘要

铜、镍和锡镀层由于它们各自优异的性能,被广泛应用,然而,其镀层因夹杂各种杂质而易氧化变色与腐蚀,影响镀层性能,所以必须采用保护剂进行保护。针对现有保护剂存在不能兼顾水溶性、环保以及镀层的耐腐蚀性能、外观、导电性能等一系列问题,本文根据各镀层的腐蚀机理,引入量子化学研究保护剂的保护机理,在不影响镀层使用功能基础上,开发出既具有良好耐腐蚀性能又环保的水溶性保护剂,主要研究内容如下：1.以S和N元素为吸附基,通过量子化学模拟研究其在铜和镍上的吸附,依据吸附构型建立理论吸附模型。2.采用3%NaCl蒸汽腐蚀试验以及200℃高温试验,初步筛选铜镀层保护剂主要组分,然后通过正交试验进一步筛选,最后复配得到BCu-10保护剂。对其保护后的镀层外观、孔隙率、硫化氢加速腐蚀及接触电阻性能进行检测,满足产品要求；电化学测试表明BCu-10在铜表面形成保护膜,该膜为化学吸附膜；X射线光电子能谱（XPS）分析铜镀层上保护膜含元素Cu、O N、C和S,说明保护后铜镀层上无有毒与有害物质；BCu-10保护剂通过瑞士通用公证行（SGS）的环保检测。3.采取孔隙率试验,筛选镍镀层保护剂主要成分,然后依据外观以及中性盐雾试验的结果,确定BN-96A为镍镀层最佳保护剂。对BN-96A保护后镀层外观、孔隙率、硫化氢加速腐蚀及接触电阻性能检测,满足产品要求；电化学测试表明BN-96A在镍表面形成保护膜,该膜由物理吸附膜和化学吸附膜构成；XPS分析镍镀层上的保护膜含Ni、O N、C和S,膜中无有毒与有害物质；BN-96A保护剂通过SGS的环保检测。4.采用半胱氨酸水溶液以及260℃高温试验考察抗变色性能,初步筛选锡镀层保护剂主要成分,复配D得到保护剂BSn-2006A。对BSn-2006A保护后的镀层外观、孔隙率、接触电阻及钎焊性能检测,满足产品要求；XPS测试表明,BSn-2006A保护后的保护膜含Sn、O N、C和P,无有毒与有害成分。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 铜镀层保护剂的概述
• 1.1.1 铜镀层的腐蚀机理
• 1.1.2 铜镀层保护剂的研究进展
• 1.2 镍镀层保护剂的概述
• 1.2.1 镍镀层的腐蚀机理
• 1.2.2 镍镀层保护剂的研究进展
• 1.3 锡镀层保护剂的概述
• 1.3.1 锡镀层的腐蚀机理
• 1.3.2 锡镀层保护剂的研究进展
• 1.4 保护剂的分类以及保护机理
• 1.5 课题的研究意义及内容
• 第二章 试验设计
• 2.1 试验材料及仪器
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 仪器设备
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 量子化学模拟研究
• 2.2.2 镀层性能测试方法
• 2.2.2.1 电镀工艺参数
• 2.2.2.2 外观检验
• 2.2.2.3 耐蚀性检验方法
• 2.2.2.4 电化学检测方法
• 2.2.2.5 镀层钎焊性测试
• 2.2.2.6 接触电阻
• 2.2.3 扫描电镜
• 2.2.4 X射线光电子能谱
• 第三章 量子化学模拟研究
• 3.1 吸附物元素所带电荷
• 3.2 吸附能及吸附构型
• 3.3 保护膜的理论模型及机理
• 3.4 本章小结
• 第四章 铜镀层保护剂的研究
• 4.1 铜镀层保护剂组分的确定
• 4.1.1 铜镀层保护剂组分的选取
• 4.1.2 铜镀层保护剂组分的筛选
• 4.2 铜镀层保护剂的优化
• 4.3 铜镀层保护剂的SGS检测报告
• 4.4 保护后的铜镀层性能
• 4.4.1 保护后的外观
• 4.4.2 孔隙率试验
• 4.4.3 1%硫化氢加速变色腐蚀试验
• 4.4.4 接触电阻
• 4.4.5 Tafel极化曲线
• 4.4.6 电化学阻抗谱测试
• 4.5 铜镀层的扫描电镜
• 4.6 铜镀层的X射线光电子能谱分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 镍镀层保护剂的研究
• 5.1 镍镀层保护剂组分的确定
• 5.1.1 镍镀层保护剂组分的选取
• 5.1.2 镍镀层保护剂组分的筛选
• 5.2 镍镀层保护剂的优化
• 5.3 镍镀层保护剂的SGS检测报告
• 5.4 保护后的镍镀层性能
• 5.4.1 保护后的外观
• 5.4.2 孔隙率试验
• 5.4.3 1%硫化氢加速变色腐蚀试验
• 5.4.4 接触电阻
• 5.4.5 Tafel极化曲线
• 5.4.6 电化学阻抗谱测试
• 5.4.7 线性扫描
• 5.4.8 计时安培法
• 5.5 镍镀层的扫描电镜
• 5.6 镍镀层的X射线光电子能谱分析
• 5.7 本章小结
• 第六章 锡镀层保护剂的研究
• 6.1 锡镀层保护剂的筛选
• 6.1.1 锡镀层保护剂组分的确定
• 6.1.2 锡镀层保护剂组分的初选
• 6.1.3 锡镀层保护剂组分的优选
• 6.2 保护后的锡镀层性能
• 6.2.1 保护后的外观
• 6.2.2 孔隙率试验
• 6.2.3 接触电阻
• 6.2.4 镀层钎焊性测试
• 6.2.5 中性盐雾试验
• 6.2.6 Tafel极化曲线
• 6.2.7 电化学阻抗谱测试
• 6.3 锡镀层的扫描电镜
• 6.4 锡镀层的X射线光电子能谱分析
• 6.5 本章小结
• 第七章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况