现代电镀 （原著第四版）PDF电子书下载

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