化学电镀技术(6篇)
化学电镀技术篇1
高频熔焊多金属修补机的应用范围。适用于各种牌号的：（1）铝及铝合金制件缺陷的修补；（2）铜及铜合金制件的缺陷修补；（3）灰铸铁及合金灰铸铁制件缺陷的修补；（4）球墨铸铁及合金球墨铸铁制件缺陷的修补；（5）铸钢、不锈钢制件缺陷的修补；（6）适用于各种牌号的合金钢、模具钢制件的缺陷修补。（7）以上各种材料制件的缺陷，包括铸件的气孔、砂眼、疏松、冷隔、扎刀、崩角及模具的龟裂、磨损的修补。（8）可修补的金属制件类型包括：一是各种受力、受压、受冲击、受高温、受腐蚀等状态下工作的铸件，如泵、阀、管道、发动机体、齿轮箱等；二是各种表面质量要求严格的铸件，如机床导轨面、卡盘面、曲轴轴颈、凸轮轴表面、缸套、活塞等表面。
2电刷镀修复技术
电刷镀技术是应用电化学沉积原理，在金属表面选定部位快速沉积金属镀层的一种表面处理技术。20世纪90年代中期我国开始向制造业推广，但由于其修复层厚度（小于0.1mm）的局限性及修复材质等方面的原因，使其很难适用于多数零部件的磨损修复需求。活化液的研发成功，结束了电刷镀技术只能在单一材质上沉积金属镀层的历史，拓宽了其应用范围。该活化液在电刷镀工艺上的应用，使电刷镀技术能在两种及两种以上材质上同时沉积金属镀层；该项发明实现了电刷镀技术与其他特种修复技术的复合应用。
2.1工作机理。电刷镀修复技术经过长期的推广应用，已取得了明显的技术经济效益。它是采用专用的直流电源设备，刷镀时镀笔接电源正极作为刷镀时的工作阳极，工件接电源的负极作为刷镀时的阴极。电刷镀的镀笔采用高纯石墨作阳极材料，在石墨块外包裹棉花和耐磨的涤棉套。在电刷镀工作时，使浸满镀液的镀笔以一定的相对运动速度在工件表面上往返旋转移动，并保持一定的压力，在镀笔与工件接触的部位，镀液中的金属阴离子在电场力的作用之下，获得电子被还原成金属原子，这些金属原子沉积并结晶在工件上形成金属镀层随着刷镀时间的延长，镀层结晶增厚而形成了电刷镀金属镀层。
化学电镀技术篇2
关键词：低压矿用连接器；发展方向；探究
中图分类号：TD40文献标识码：A
近年来，连接器市场的发展趋于缓慢，相关的产品无力牵动的情况下，连接器的需求不足，许多连接器的厂家一方面要继续打开市场，一方面要改进经营策略、完善技术。
一、低压矿用连接器的特点
连接器制作厂家已经进行多端口连接器组合插件的研发，低压矿用连接器实现了智能化、安全数字存储和多媒体卡结合，这种连接器使用起来方便，有效地促进生产效率的提高。
二、低压矿用连接器的发展方向
随着计算机通讯技术的不断发展，低压矿用连接器的精度越来越高，低压矿用连接器制作越来越精小，其传输的速度越来越快，低压矿用连接器实现了向高精度、小型化、简约化、高速化的全面发展。
（一）低压矿用连接器会实现材料方面的改进
现在低压矿用连接器所使用的材料一般是有色金属，这是由连接器本身的属性决定的，对信息和材料的有效传递是低压矿用连接器的主要功能。但是，使用有色金属制成的低压矿用连接器不能区分强电和弱电、电流和电波、微波传递速率的不同，不能将强电传送的导体的横截面积和电流强度成正比的结论推广到所有的连接器。这就导致了有些材料和信息的传递及存储只是停留在表面。以后在低压矿用连接器的制作上，可以不完全采用有色金属，利用聚醚醚酮、聚苯硫醚等塑料复合材料制作低压矿用连接器的外壳，这不仅仅降低了生产成本，提高了生产效率，还可以促进能源的有效利用，保护了环境，复合材料应用于低压矿用连接器的制作中，可以实现各种电流的传递。
（二）低压矿用连接器会实现结构方面的改进
现在的低压矿用连接器实现了用锁扣加固或螺旋加固的方法，用外螺套将低压矿用连接器的插头和插孔连接。但在低压矿用连接器加固时会造成一定问题，如需要对连接进行更换，要耗费很多时间。有些人为了节省时间，在使用低压矿用连接器时不进行加固，造成了其经常性的脱落。低压矿用连接器在今后的结构设计中，可以实现磁铁加固的连接方式，但要注意的是，使用的磁铁质量不同，加固的效果就不同。弹性连接的方法也是以后低压矿用连接器加固的发展方向，可以将传统的轴向弹性改造成垂直孔位弹性连接。经过加固结构的改善，一定会增强连接的强度，其使用年限也会得到延长。
（三）低压矿用连接器会实现电镀方面的改进
电镀是低压矿用连接器实现其功能的有效方法，低压矿用连接器的改进是通过电镀技术来完成的。低压矿用连接器在用复合材料进行制作时，就要利用电镀技术，现已实现了铝材料和塑料的电镀，但电镀技术还存在着流程复杂、质量控制点过多的问题，因此，要使低压矿用连接器实现连接的可靠性，就一定要改进电镀技术，将不容易进行电镀的材料进行功能性电镀，增强电镀层的结合力。
目前在铝材料的电镀上是对材料进行浸锌，然后再镀碱铜的方法，后来又采用化学镀镍的方法，但是，在镀镍的过程中要经过严格的控制，否则结合力就会产生问题，造成成本过高的问题。也有厂家采用电解氧化的电镀方法，但是这种方法会存在一定的盲区，材料的氧化表面不均匀。
今后，低压矿用连接器要改善电镀方法，要进行新的电镀层的研发，现在低压矿用连接器的的电镀层一般是采用贵金属，成本比较高。低压矿用连接器镀层的发展应该用化学镀技术代替电镀技术，化学镀可以很好的实现分散的效果。低压矿用连接器如果能朝着化学镀的方向发展，可以提高镀层的稳定性，从而降低成本。在不久的将来，一些复合材料会广泛应用于低压矿用连接器的制作中，仅仅依靠电镀，镀层的稳定性不高，因此，镀层的发展必须实现电镀和化学镀的结合。
（四）蓝牙技术取代低压矿用连接器
现在，低压矿用连接器一般是利用刚性材料的物理性能，实现可靠性连接，低压矿用连接器运用了力学原理来增加强度，但是，低压矿用连接器不能实现多组器件刚性连接的方式。蓝牙技术的应用可以将传统的连接方式进行改进，但是，目前来说，蓝牙技术要完全替代低压矿用连接器还是不可能的，所以，蓝牙技术应用于低压矿用连接器还需要进一步探索。
（五）低压矿用连接器会实现高带宽的改进
现在，速度在2.5-10Gbit/s的连接需求越来越低，这就要求低压矿用连接器的发展必须朝着高速率和高带宽的方向发展，低压矿用连接器的研发必须与网络通讯技术的研发相结合，在提高网络速度的前提下，提高低压矿用连接器的速率。
（六）连接器实现防爆功能的改进
防爆连接器可以运用在较为恶劣的爆炸环境中，在煤矿行业运用防爆连接器，可以增强操作的安全性。在危险的环境中，如果设备所使用的连接器没有防爆性能，就为安全事故的出现埋下了隐患。但是，现在防爆连接器的研发在质量和数量方面都不是特别理想，因此，连接器在未来的发展中应该加大防爆连接器的研发力度。防爆连接器在锁紧环收紧的情况下可以实现高度的密封状态，当连接器没有在匹配使用状态时，可以采用高强度的密封帽起到密封的效果。防爆连接器可以广泛应用于各种领域，特别是在易爆燃性气体存在的制造厂更需要防爆连接器。
结语
随着我国重工业的不断发展，连接器的研发与使用也越来越普遍，连接器工业实现了持续的发展，近年来，连接器行业的发展一直呈现上升趋势，我国已经成为连接器生产大国，我国连接器生产的技术水平也在不断地提高，尤其在煤矿行业，连接器的使用异常广泛。我国对低压矿用连接器的研制已经掌握了一定的技术经验，将低压矿用连接器技术与蓝牙技术结合。
参考文献
[1]权利.低压矿用连接器的发展[J].光纤与电缆及其应用技术，2013（03）.
化学电镀技术篇3
关键词：实验废液；分类处理；再生技术
中图分类号：G64；O6文献标识码：B
引言
化学桩裸是使用还原剂使镍离子还原成金属裸，并在镇件表面沉积的过程随着镀液的自动控制的飞速发展，化学被操以成为目前国内外发展速度最快的表面处理技术之一，并在航空航天、汽车、化工、机械、纺织、食品、军事、电子和计算机等工业部门广泛应用。化学铰镍技术的应用范围和生产规模不断扩大，由此产生的环境问题越来越严重化学镀镍的最大缺点是镀液使用若千周期后，副产物含量不断升高，造成镀液性能恶化，镀层质量下降。一般个周期后，被层出现针孔，艘液变混浊，导致化学镀裸镀液的报废，如果将含大鎳、磷和有机物的化学被镶废液不经处理就排放，不仅对环境造成严重污染，而且对资源也是极大的浪费。
1、化学镀镍废液的处理
1.1化学沉淀法
化学沉淀法是一种传统而实用的方法，它是通过向废液中投入适宜的沉淀剂，在一定的pH值条件下，沉淀剂与废液中的有害物质反应生成不溶性物质，凝聚、沉降、液固分离，从而除去废液中的有害污染物。经典的化学沉淀工艺是向废液中投入石灰乳或苛性钠，使镀液pH值升至12，此时废液中绝大部分镍离子及重金属污染物沉淀析出。Parker对苛性钠与石灰的沉淀效果进行了比较，发现使用石灰乳处理产生的沉淀体积虽然较大，但处理效果优于采用苛性钠的处理方法，此外，石灰乳还能同废液中的亚磷酸根形成钙盐沉淀，去除大部分的磷。黑龙江大学的孙红、赵立军等人在pH=12、温度80℃的条件下，用石灰乳处理来自工厂的化学镀镍废液，时间1h，处理后废液中镍离子含量降低到1mg/L，达到国家排放标准。对于含磷废水，济南大学王士龙等人用沸石进行处理，磷去除率可达90%，取得了良好的效果。除石灰乳之外，有效的沉淀剂还有：硫酸亚铁、硫酸铝、硫化钠、硫化亚铁等无机物，以及二烷基二硫代氨基甲酸盐（DTC）和不溶性淀粉黄原酸醋（ISX）等有机物，DTC可在较宽的pH（3～10）范围内有效地沉淀镍离子，使废液中的镍离子质量分数降低到1×10-6%以下。每克ISX可在pH（3～11）条件下吸附沉淀约50mg镍离子，但这2种新型的有机沉淀剂价格较高，主要用于处理低浓度的废水。
1.2纤维、颗粒吸附材料处理法
因纤维状吸附材料直径小（<10μm），比表面积大，具有吸附率高，吸附速度快和洗脱率高、渗透稳定性极好等优点，人们开始将其应用于废水的处理。安徽工程科技学院吴之传等人用聚丙烯腈改性制备偕胺肟纤维材料（AOCF），对含镍废水、废液中的镍离子进行吸附去除[23]，研究表明，AOCF对镀镍废液中的镍离子吸附最佳条件为pH=2.5、吸附时间80min；静态吸附AOCF用量为5.0g时，可1次性处理废液100mL，累积处理300mL，处理后废液中的镍离子含量<1.0mg/L，吸附后的AOCF可以再生、重复使用。郑礼胜用陶粒吸附处理含镍废水[24]，在pH为3～10之间、镍含量≤200mg/L的废水，按镍/陶粒重量比为1∶400投加，镍去除率可达99%。
1.3电渗析法
电渗析处理化学镀镍溶液的研究起步较晚，是上世纪末才发展起来的一项新技术。其原理是用镀铂钛板作阳极，不锈钢板作阴极，在电场力的作用下，溶液中的阴、阳离子分别透过阴、阳离子交换膜，从而达到去除有害离子的目的。哈尔滨工业大学的李朝林、周定等人进行了电渗析法脱除化学镀镍废液中亚磷酸盐的研究。在工作电压100V，电流4.5～6.0A，电解质流量55L/h的条件下，通过电渗析处理3h，镀镍废液中的亚磷酸根、硫酸根离子、钠离子等有害物质进入浓室被去除，处理后镀液中少量损失的硫酸镍、次亚磷酸钠经补加达正常水平，镀速仍有15μm/h，镀层外观光亮，耐蚀性能好。
2、化学镀镍废液碳酸钙过滤离子交换法再生技术
2.1再生原理
在进行化学工程废液处理和再生时，要先用碳酸钙滤床对化学镀镍废液进行过滤，在过滤过程中能够将镀液中的氢离子充分的与碳酸钙进行反应，将反应产生的硫酸钙等沉淀物沉淀到沉淀槽内，然后再用氨水来对废液的pH值进行调节，最后进行静置处理。再利用第一阳注和第二阳注交替的方法，通过第一阳注时其实现钠离子的饱和，达到相应的交换条件促使废液得到净化。
2.2影响化学镀镍废液再生技术的因素
为了更好的对化学废液的再生技术进行研究，做了一些实验在来验证。通过实验数据表明，对化学镀镍废液再生技术的影响因素主要有4个。第一个，温度。镍磷的去除率受温度的影响会发生很大的变化，当温度升高时，去除率也随着温度的升高再不断地增加。通过大量数据的表明，当环境温度在90℃时，从经济的角度来看，去除率最为理想。第二，时间。在化学废液的再生中，时间也是重要的影响因素。时间在2h以内去磷的效果最为理想，因此，在化学废液再生中，把2h作为最佳的时间。第三，pH值。溶液的酸碱性也会影响废液的再生。中性溶液中镍磷的去除效果最佳，也就是说当pH值大于7时，就会导致镍离子的损失增加，因此，把pH=7作为最佳的操作范围。第四，流速。流速也会对化学废液的再生产生影响，当流速增加时，磷离子的去除效率就会降低，当流速在0～1.1m/h内变化的效果不是很明显，因此把1.1m/h流速视为最佳，也即是说在进行化学废液再生时，控制流速在1.1m/h。
2.3再生镀液的施镀效果
在对镀镍废液进行过再生处理以后，在一定条件下就可以进行施镀。为了进一步验证施镀的效果，并采用增量法测定对其沉淀速度进行测量，同时对镀层进行耐腐蚀性和硬度的测量。如果测量的结果显示，镀层的效果和原液中的施镀的效果类似，并且镀层具有不脱落、不起层和较高的结合性，则说明化学镀镍废液的再生工作顺利完成。
化学电镀技术篇4
关键词:集成电路，铜互连，电镀，阻挡层
1.双嵌入式铜互连工艺
随着芯片集成度的不断提高，铜已经取代铝成为超大规模集成电路制造中的主流互连技术。作为铝的替代物，铜导线可以降低互连阻抗，降低功耗和成本，提高芯片的集成度、器件密度和时钟频率。
由于对铜的刻蚀非常困难，因此铜互连采用双嵌入式工艺，又称双大马士革工艺(DualDamascene)，如图1所示，1)首先沉积一层薄的氮化硅(Si3N4)作为扩散阻挡层和刻蚀终止层，2)接着在上面沉积一定厚度的氧化硅(SiO2)，3)然后光刻出微通孔(Via)，4)对通孔进行部分刻蚀，5)之后再光刻出沟槽(Trench)，6)继续刻蚀出完整的通孔和沟槽，7)接着是溅射(PVD)扩散阻挡层(TaN/Ta)和铜种籽层(SeedLayer)。Ta的作用是增强与Cu的黏附性，种籽层是作为电镀时的导电层，8)之后就是铜互连线的电镀工艺，9)最后是退火和化学机械抛光(CMP)，对铜镀层进行平坦化处理和清洗。
图1铜互连双嵌入式工艺示意图
电镀是完成铜互连线的主要工艺。集成电路铜电镀工艺通常采用硫酸盐体系的电镀液，镀液由硫酸铜、硫酸和水组成，呈淡蓝色。当电源加在铜(阳极)和硅片(阴极)之间时，溶液中产生电流并形成电场。阳极的铜发生反应转化成铜离子和电子，同时阴极也发生反应，阴极附近的铜离子与电子结合形成镀在硅片表面的铜，铜离子在外加电场的作用下，由阳极向阴极定向移动并补充阴极附近的浓度损耗，如图2所示。电镀的主要目的是在硅片上沉积一层致密、无孔洞、无缝隙和其它缺陷、分布均匀的铜。
图2集成电路电镀铜工艺示意图
2.电镀铜工艺中有机添加剂的作用
由于铜电镀要求在厚度均匀的整个硅片镀层以及电流密度不均匀的微小局部区域(超填充区)能够同时传输差异很大的电流密度，再加上集成电路特征尺寸不断缩小，和沟槽深宽比增大，沟槽的填充效果和镀层质量很大程度上取决于电镀液的化学性能，有机添加剂是改善电镀液性能非常关键的因素，填充性能与添加剂的成份和浓度密切相关，关于添加剂的研究一直是电镀铜工艺的重点之一[1，2]。目前集成电路铜电镀的添加剂供应商有Enthone、Rohm&Haas等公司，其中Enthone公司的ViaForm系列添加剂目前应用较广泛。ViaForm系列包括三种有机添加剂:加速剂(Accelerator)、抑制剂(Suppressor)和平坦剂(Leverler)。当晶片被浸入电镀槽中时，添加剂立刻吸附在铜种籽层表面，如图3所示。沟槽内首先进行的是均匀性填充，填充反应动力学受抑制剂控制。接着，当加速剂达到临界浓度时，电镀开始从均匀性填充转变成由底部向上的填充。加速剂吸附在铜表面，降低电镀反应的电化学反应势，促进快速沉积反应。当沟槽填充过程完成后，表面吸附的平坦剂开始发挥作用，抑制铜的继续沉积，以减小表面的粗糙度。
加速剂通常是含有硫或及其官能团的有机物，例如聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)，或3-巯基丙烷磺酸(MPSA)。加速剂分子量较小，一般吸附在铜表面和沟槽底部，降低电镀反应的电化学电位和阴极极化，从而使该部位沉积速率加快，实现沟槽的超填充。
抑制剂包括聚乙二醇(PEG)、聚丙烯二醇和聚乙二醇的共聚物，一般是长链聚合物。抑制剂的平均相对分子质量一般大于1000，有效性与相对分子质量有关，扩散系数低，溶解度较小，抑制剂的含量通常远大于加速剂和平坦剂。抑制剂一般大量吸附在沟槽的开口处，抑制这部分的铜沉积，防止出现空洞。在和氯离子的共同作用下，抑制剂通过扩散-淀积在阴极表面上形成一层连续抑制电流的单层膜，通过阻碍铜离子扩散来抑制铜的继续沉积。氯离子的存在，可以增强铜表面抑制剂的吸附作用，这样抑制剂在界面处的浓度就不依赖于它们的质量传输速率和向表面扩散的速率。氯离子在电镀液中的含量虽然只有几十ppm，但对铜的超填充过程非常重要。如果氯浓度过低，会使抑制剂的作用减弱;若氯浓度过高，则会与加速剂在吸附上过度竞争。
平坦剂中一般含有氮原子，通常是含氮的高分子聚合物，粘度较大，因此会依赖质量运输，这样在深而窄的孔内与加速剂、抑制剂的吸附竞争中没有优势，但在平坦和突出的表面，质量传输更有效。沟槽填充完成后，加速剂并不停止工作，继续促进铜的沉积，但吸附了平坦剂的地方电流会受到明显抑制，可以抑制铜过度的沉积。平坦剂通过在较密的细线条上方抑制铜的过度沉积从而获得较好的平坦化效果，保证了较小尺寸的图形不会被提前填满，有效地降低了镀层表面起伏。
在铜电镀过程中，对填充过程产生影响的主要是加速剂、抑制剂和氯离子，填充过程完成后对镀层表面粗糙度产生影响的主要是平坦剂。铜电镀是有机添加剂共同作用的结果，它们之间彼此竞争又相互关联。为实现无空洞和无缺陷电镀，除了改进添加剂的单个性能外，还需要确定几种添加剂同时存在时各添加剂浓度的恰当值，使三者之间互相平衡，才能达到良好的综合性能，得到低电阻率、结构致密和表面粗糙度小的铜镀层。
尽管使用有机添加剂可实现深亚微米尺寸的铜电镀，但往往会有微量的添加剂被包埋在铜镀层中。对于镀层来说，这些杂质可能会提高电阻系数，并且使铜在退火时不太容易形成大金属颗粒。
图3电镀铜表面添加剂作用示意图
A=AcceleratorS=Suppressor
L=LevelerCl=ChlorideIon
电镀过程中添加剂不断地被消耗，为了保证镀层的品质，需要随时监控添加剂的浓度。目前主要使用闭环的循环伏安剥离法(CylicVoltammetricStripping，CVS)来监测电镀液的有机添加剂含量。CVS测量仪器的主要供应商是美国ECI公司。CVS尽管硬件成本低，但它很难反映出几种添加剂组分浓度同时改变的准确情况，高效液相色谱(HighPerformanceLiquidChromatography，HPLC)分析技术有望能替代CVS。
3.脉冲电镀和化学镀
在铜互连中的应用
在目前的集成电路制造中，芯片的布线和互连几乎全部是采用直流电镀的方法获得铜镀层。但直流电镀只有电流/电压一个可变参数，而脉冲电镀则有电流/电压、脉宽、脉间三个主要可变参数，而且还可以改变脉冲信号的波形。相比之下，脉冲电镀对电镀过程有更强的控制能力。最近几年，关于脉冲电镀在集成电路铜互连线中的应用研究越来越受到重视[3，4]。
脉冲电镀铜所依据的电化学原理是利用脉冲张驰增加阴极的活化极化，降低阴极的浓差极化，从而改善镀层的物理化学性能。在直流电镀中，由于金属离子趋近阴极不断被沉积，因而不可避免地造成浓差极化。而脉冲电镀在电流导通时，接近阴极的金属离子被充分地沉积;当电流关断时，阴极周围的放电离子又重新恢复到初始浓度。这样阴极表面扩散层内的金属离子浓度就得到了及时补充，扩散层周期间隙式形成，从而减薄了扩散层的实际厚度。而且关断时间的存在不仅对阴极附近浓度恢复有好处，还会产生一些对沉积层有利的重结晶、吸脱附等现象。脉冲电镀的主要优点有:降低浓差极化，提高了阴极电流密度和电镀效率，减少氢脆和镀层孔隙;提高镀层纯度，改善镀层物理性能，获得致密的低电阻率金属沉积层。
除了电镀以外，还有一种无需外加电源的沉积方式，这就是化学镀。化学镀不同于电镀，它是利用氧化还原反应使金属离子被还原沉积在基板表面，其主要特点是不需要种籽层，能够在非导体表面沉积，具有设备简单、成本较低等优点。化学镀目前在集成电路铜互连技术中的应用主要有:沉积CoWP等扩散阻挡层和沉积铜种籽层。最近几年关于化学镀铜用于集成电路铜互连线以及沟槽填充的研究亦成为一大热点，有研究报道通过化学镀同样可以得到性能优良的铜镀层[5，6]。但是化学镀铜通常采用甲醛做为还原剂，存在环境污染的问题。
4.铜互连工艺发展趋势
使用原子层沉积(ALD，AtomicLayerDeposition)技术沉积阻挡层和铜的无种籽层电镀是目前铜互连技术的研究热点[7]。
在当前的铜互连工艺中，扩散阻挡层和铜种籽层都是通过PVD工艺制作。但是当芯片的特征尺寸变为45nm或者更小时，扩散阻挡层和铜种籽层的等比例缩小将面临严重困难。首先，种子层必须足够薄，这样才可以避免在高纵宽比结构上沉积铜时出现顶部外悬结构，防止产生空洞;但是它又不能太薄。其次，扩散层如果减薄到一定厚度，将失去对铜扩散的有效阻挡能力。还有，相对于铜导线，阻挡层横截面积占整个导线横截面积的比例变得越来越大。但实际上只有铜才是真正的导体。例如，在65nm工艺时，铜导线的宽度和高度分别为90nm和150nm，两侧则分别为10nm。这意味着横截面为13，500nm2的导线中实际上只有8，400nm2用于导电，效率仅为62.2%[7]。
目前最有可能解决以上问题的方法是ALD和无种籽电镀。使用ALD技术能够在高深宽比结构薄膜沉积时具有100%台阶覆盖率，对沉积薄膜成份和厚度具有出色的控制能力，能获得纯度很高质量很好的薄膜。而且，有研究表明:与PVD阻挡层相比，ALD阻挡层可以降低导线电阻[7]。因此ALD技术很有望会取代PVD技术用于沉积阻挡层。不过ALD目前的缺点是硬件成本高，沉积速度慢，生产效率低。
此外，过渡金属-钌可以实现铜的无种籽电镀，在钌上电镀铜和普通的铜电镀工艺兼容。钌的电阻率(~7μΩ-cm)，熔点(~2300℃)，即使900℃下也不与铜发生互熔。钌是贵金属，不容易被氧化，但即使被氧化了，生成的氧化钌也是导体。由于钌对铜有一定的阻挡作用，在一定程度上起到阻挡层的作用，因此钌不仅有可能取代扩散阻挡层常用的Ta/TaN两步工艺，而且还可能同时取代电镀种籽层，至少也可以达到减薄阻挡层厚度的目的。况且，使用ALD技术沉积的钌薄膜具有更高的质量和更低的电阻率。但无种籽层电镀同时也为铜电镀工艺带来新的挑战，钌和铜在结构上的差异，使得钌上电镀铜与铜电镀并不等同，在界面生长，沉积模式上还有许多待研究的问题。
5.结语
铜互连是目前超大规模集成电路中的主流互连技术，而电镀铜是铜互连中的关键工艺之一。有机添加剂是铜电镀工艺中的关键因素，各种有机添加剂相互协同作用但又彼此竞争，恰当的添加剂浓度能保证良好的电镀性能。在45nm或更小特征尺寸技术代下，为得到低电阻率、无孔洞和缺陷的致密铜镀层，ALD和无种籽电镀被认为是目前最有可能的解决办法。此外，研究开发性能更高的有机添加剂也是途径之一，而使用新的电镀方式(比如脉冲电镀)也可能提高铜镀层的质量。
参考文献
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化学电镀技术篇5
【关键词】大功率柴油机；涂镀；工艺；修复
机体是大功率柴油机的基础部件，它承受柴油机运转过程中产生的各种静载荷和动载荷。因此，机体要有较高的尺寸精度和足够的刚度、强度，以保证各零部件在运用中的良好装配关系，保证柴油机的正常运转和产生足够的功率。
1、问题的提出
16V280系列柴油机随着厂修次数的增加及机务段段修后，机体状态较差及机体变形造成运动摩擦副的异常磨损，产生故障和损伤，裂纹焊修造成主轴承同轴度、主轴承孔径研磨变形，凸轮轴孔烧损变形、气缸孔、油泵安装孔、推杆孔等局部变形、凹坑、腐蚀等缺陷以及拉伤等情况严重，如何消除机体运用后的这些缺陷，尽可能修复机体至原始状态，这是目前大功率柴油机检修中困难最大的课题。采用常规的手工补焊修复有一定的局限性和不可预知性，易造成二次变形。对铸造机体采用焊修工艺容易产生新的毛细裂纹，表面硬度增加，提高了检修难度。利用电刷镀技术的工艺特点，可以有效的解决其他技术所难以或不能解决的难题，经过长期的应用，电刷镀已成为大功率柴油机机体检修的主要工艺方法，并逐渐走向成熟。
2、电刷镀技术的原理和特点
2.1、电刷镀技术的原理
电刷镀技术是应用电化学沉积原理，在能导电的工件表面的选定部位快速沉积指定厚度镀层的表面技术。电刷镀时电刷镀电源的负极通过电缆线与工件连接；正级通过电缆线与镀具连接。镀具前端的阳极经包裹后与工件的刷镀表面轻轻接触，含有需沉积的金属离子的镀液不断地添加到阳极和工件表面之间。此时充满镀液的阳极和工件表面之间形成了一个微型电镀槽，在工件和阳极之间的电场力的作用下，带正电荷的金属离子向带负电荷的工件表面作定向迁移，并在工件上获得电子，还原成金属原子M+ne-M被还原的金属原子在工件表面沉积形成镀层，随时间的推移，镀层厚度不断增加，直至所需的厚度是止。
2.2、电刷镀技术的优点
电刷镀具有良好的物理化学和力学性能，镀层与基体结合强度高，镍镀层强度>70MPa，硬度40-50HRC，有良好的耐磨性、耐腐蚀性、防高温氧化性，被镀工件温升较低≤70℃，不会引起工件变形。电刷镀有设备轻便、工艺灵活、使用范围广等优点，是表面磨损失效机械零件修复和强化的有效手段。
3、电刷镀技术修复机体的工艺流程
大功率柴油机机体一般为铸钢或铸铁材质，针对这种材质用电刷镀进行修复时的一般工艺流程如下：
铸钢、铸铁材料过渡层选择原则为：
A、工件的工作环境中无腐蚀性介质存在时应尽量选用特殊镍作过渡层。
B、工件的工作环境中由腐蚀性介质存在，不推荐用酸性镀液作过渡层，而应选碱性液作过渡层，如碱铜。
C、在有腐蚀性介质存在时，过渡层也可以采用快速镍，此时过渡层和工作层为同一镀层。
4、电刷镀技术在大功率机体修复中的应用
大功率柴油机机体的主要失效部位为机体主轴承孔、凸轮轴孔、气缸孔、油泵安装孔、推杆孔等的磨损或变形。这些是机体检修中的主要要修复的部位。我们以北京局天津段DF11-0159号机车191号16V280柴油机机体检修为例来讲述电刷镀技术在大功率机体修复中的实际应用。
4.1、主轴承孔孔径的修复
16V280系列柴油机机体主轴承孔孔径原形尺寸为，大修限度为φ245.060mm，在大修时主轴承孔孔径测量的数据超过大修限度的情况较多。191号柴油机主轴承孔的数据超差的很多。如下表所示，黑体为主轴承孔孔径超差数据，超差最多的达到0.29mm。方向如下图所示：
根据测量数据，用半圆研磨工装对主轴承孔进行检查，判断接触状况，看清需要刷镀的部位，并计算镀层厚度，选择与孔径相匹配的阳极（确保镀层均匀）进行刷镀，刷镀中途可测量孔径尺寸和刷镀层厚度，刷镀层可用油石微型风磨轮进行修整，恢复精度尺寸。刷镀的整个过程要严格按照前面表中所列的工艺流程进行，特别是水冲过程，不能省略，并要严格进行清洗。
根据上述工艺方法进行修复后，16V280-191号柴油机主轴承孔孔径新的测量数据如下表所示：
4.2、凸轮轴孔及其它部位的修复
用凸轮轴芯棒、工艺气缸套分别对凸轮轴孔、气缸孔进行研磨检查，测量尺寸。确定修复部位及刷镀厚度，在刷镀的过程中根据经验可以适时对孔径进行测量，判断刷镀状态。刷镀到所需尺寸后对孔径进行修整，研磨，使其恢复到使用所需的精度。
5、结语
16V280-191号柴油机装车出厂后使用至今机体未出现任何问题，充分满足了柴油机的使用要求。电刷镀技术是目前国内大功率内燃机车柴油机机体检修的重要方法，它在检修大型重要零部件上具有明显优势，它应用范围广，不但能恢复零部件的尺寸精度，还可以提高零件表面性能，增强再制造的产品性能，具有优异的经济和环境性能。我们将继续在大功率内燃机车柴油机机体的检修中广泛使用和推广电刷镀技术，为企业创造更大的经济效益。
参考文献
化学电镀技术篇6
关键词：塑料电镀；关键技术；新工艺；金属制作；塑料品种文献标识码：A
中图分类号：TG174文章编号：1009-2374（2016）35-0075-02DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.35.036
随着高分子材料的发展，工程塑料、塑料合金等特殊塑料以其质轻、强度高、耐腐蚀、电性能好等特点正在相当程度地取代金属，成为国民经济和人民日常生活不可缺少的新材料。在塑料表面电镀多种类金属镀层，塑料可提高其耐化学腐蚀性、防尘性，并能提高强度、改进手感等，同时还兼有装饰美观的作用。塑料与金属相比较有其独特的优点，它重量轻、耐腐蚀性好、便于加工成型等。所谓“塑料电镀”，指的是以电镀和化学镀相互结合的形式，涂覆金属镀层于塑料表面的一种加工办法。经此加工，可以保留其生产效率高、价廉、质轻的好处，从而使之具备导热抗老化、导电、金属外观等特点，故而塑料电镀工艺目前已在轻工产品、机床按钮、光学仪器、电子等方面获得了广泛应用。尤其是在功能性、工程等层面上体现出的作用，已经上升到了一系列相关产品不可或缺的“工序”之一。
1电镀对塑料品种的要求
电镀塑料的活动，第一步要考虑塑料作为一种非导体，难以对之加以直接电镀。要进行塑料表面金属化的方法可以分为两大类：一类是干法，主要是指金属喷镀和真空镀膜；另一类是湿法，包括直接采用导电塑料涂导电胶，采用特殊工艺进行化学镀等。电镀前预处理塑料表面部分，将其表面各种杂质加以除去，从而有效地保持洁净，再在其上沉积一层作为阴极的导电金属膜，便可以进行进一步的电镀。如今的电镀塑料中，占据主体的产品包括尼龙、聚丙烯、ABS之类，其中为数不少的类型都是专为电镀而“量身定做”的，可以最大程度上对塑料电镀工艺的诸方面要求做出适应。
2电镀对塑料件造型的要求
在此方面来说，考虑的重点主要在于两个层面，从而防止由于反光、厚度之类因为电镀时电流分布不均而不均，以至于外观大打折扣；防止由于塑料件局部应力集中而面临镀层结合力的下降，其主要的要求包括：（1）尽量避免平面面积过大，其原因在于因为平面不平、不均是最为明显的缺陷；（2）不管什么棱角均应采取倒圆形式，以防止电镀后变形、应力集中、飞边等情况出现；（3）深孔要开缝，不要有盲孔，从而防止清洗、电镀困难；（4）厚度不要有突变，也不宜太薄，从而防止电镀后变形或应力集中；（5）可采取犁花、皮纹、刷光之类办法来掩盖诸多外观缺陷并由此形成装饰效果，其实际上均可以在模具上层面获得相应的解决；（6）造型应避免直角、锐边，否则极易造成电镀过程中边缘效应导致镀层烧焦，R约为0.2～0.3mm即可；（7）塑料制品上槽宽应大于等于槽深的2倍，最小槽宽不应低于5mm。
3电镀对塑料件制造工艺的要求
因为塑料件电镀后会将其表面缺陷进一步“表面化”，故而电镀用塑料件有着很高的模具表面光洁度，喷砂、高光、旋光、拉丝之类的众多装饰效果都要有所体现。
注塑时电镀用塑料件多无需脱模剂，为在此方面获得方便，应对出模方向上的模具中做出一定坡度加工。
4对加工塑料制品模具的要求
准备电镀的塑料制品其模具设计时应注意：（1）模具内应留排气孔，以免产生气孔；（2）为了避免塑料在浇道中冷却，浇道要宽一些，截面最好为圆形；（3）分模线、熔接线和浇口要在不显眼的地方，浇口直径要求比普通浇口大些，对较大塑料制件浇口应多增加几个；（4）模具表面光洁度要求达到镜面水平，常用钢、不锈钢、铜、黄铜材料制模具，为了防止腐蚀和便于脱模，最好要镀t。
5塑料制品加工成型时的要求
（1）注塑前应去除塑料中的水分，烘干后请立即注塑以防止塑料在空气中重新吸湿。一般ABS塑料注塑前要在80℃～85℃热风干燥箱烘2h以上；（2）最好采用螺旋式注塑机，以免塑料受热不均、混合不均；（3）模具应保持清洁，一种塑料最好专用一个模具；（4）注塑时应保证模具有一定温度，以60℃～80℃为宜。注塑温度尽可能高些，ABS塑料一般控制在220℃～260℃，充填速度不宜太快，以6s/次为宜，这样残余应力较小；为了防止丁二烯（B）球状体变形，注射压力低一些较好，一般以700～800N/cm2为好；（5）注塑时最好不要用脱模剂，绝不能用有机硅系的脱模剂，若必须用脱模剂时，只能用滑石粉或肥皂水；（6）一般不要掺下脚ABS塑料，若要掺用，只能限用15%左右的下脚料。下脚料必须注意其规格、型号，必须经过挤压机打成粉末之后再使用。
6塑料电镀的主要技术及发展前景
目前，塑料电镀技术依旧有着颇为繁琐的工艺限定、加工过程之类，如按金属化方法分成干法和湿法要得到高要求结合。加工件基本上现行工艺均使用湿法加工，但由于镀前处理粗化工序大量使用铬酐、有机溶剂对环境污染较大。目前此方面主要在于开发能够对化学镀直接催化的塑料，从而将“金属化”前处理工艺完全省掉的做法已经获得成功。同时也有分散导电微粒于聚丙烯塑料中，以小电流直接在低电压下电镀镍的做法，已经拥有了获得连续镀层的工艺。其发展考虑方向主要包括以下方面：
6.1向高品质方向发展
因为塑料电镀制品同时具备金属镀层和塑料两者各自的优点，所以水暖器材、家用电器、机动车零部件的生产都会广泛应用，如镶条、仪表壳、水箱面罩、车灯、汽车铭牌之类。其往往都要求具备一定耐腐蚀性和相应的装饰性，其镀层外观具备着比装饰铬层更高的均匀性、平整性、光亮度，但是因为镀层光亮度较高，以至于其上一系列瑕疵非常明显，故而如何消除其中细微问题便成为了塑料电镀的最重要课题所在。同时，其镀层又在耐蚀性、结合力之类层面上要求颇为严格，有必要借助于严格的管理和可靠、先进的工艺来保证镀层质量的稳定。如今此类塑料的“金属化”主要为化学镀铜（硝酸银活化）以及化学镀镍（胶体钯活化），其都不同程度地存在极易出现疵病、镀层质量不稳、合格率低、操作困难、镀液稳定性差之类问题。为此，这一领域的发展方向在于对塑料电镀技术加以“升级”，尤其是对金属化工艺加以改进。
6.2新型直接催化或直接电镀塑料
将金属化前处理工艺完全省掉，研制添加在母料中（塑料成型前）的相应化学镀催化剂，其在塑料中分散后，经粗化处理后在表面并充当“化学镀催化中心”，或者分散导电性微粒于塑料表面，使其略经处理即可直接电镀，更进一步则为开发可直接电镀者。因为不用采取化学镀，故而稳定性和操作便利性同步有所上升，废水处理简单且会降低废品，其镀层质量、劳动生产率都会获得很大的提升。
6.3选择性电镀塑料
如今，全件电镀方式是塑料电镀的主流所在。但很多时候更需要选择性电镀或局部电镀。如今主要是借助于控制镀液面的办法，使得流动镀液只能对零件部位中所需电镀者加以淹没或者涂贴绝缘胶或漆于无需电镀之处，随后再加以电镀，随后再镀后将绝缘胶或漆除去。以上述形式来完成选择性电镀或局部电镀的效果往往不仅生产效率低，而且效果不尽人意。借助于印刷方式则可以获得“选择性印刷膜层”，在此之后的电镀、金属化之类活动中仅仅施镀精饰部位或者需要镀层。其可以提高生产效率、降低电镀成本，并取得清晰的选择面与非选择面界限，提升了产品档次。
6.4生物工程塑料的图形电镀
医学层面上，人工骨关节（生物工程塑料制品）已经获得了应用。然而人工生物材料中更高级者中涉及到连接微处理器之类问题，而再植入印制板于生物工程塑料中往往会更大程度地增加空间需求，在很多时候是难以办到的。而用塑料电镀技术直接在此材料上形成所需连接线路，以此来连接相应的功能块。如此即可将印刷线路基板省掉，这在将来可能会成为一种流行的加工方法。
7塑料电镀需要注意的地方
塑料电镀值得注意的是，塑料上沉积的金属层比较薄，其导电截面积很小，导电能力很差，因此夹具与镀件的接触面积要足够大，并且应夹紧以减少接触电阻；面积较大或形状复杂的镀件应考虑加厚金属层，进行必要的预镀；由于塑料制件的密度较小，在装悬挂具时要防止漂浮；实践证明电镀时起始电流密度最好不要大于0.5A/dm2，以保护触点镀层不被“烧蚀”，待镀3～5min后再将电流调整至正常范围；化学镀后的零件必须保持清洁，不能沾有手印和油污，否则要在浸酸活化前先进行除油处理。许多厂家在加厚金属层时，为了避免调整电流的麻烦，往往先进行闪镀，闪镀铜可在不加光亮剂的含硫酸铜10～20g/L、硫酸180～200g/L的溶液中进行；闪镀镍可在含氯化镍100g/L、盐酸100mL/L的溶液中进行，阴极电流密度为2A/dm2，镀3～5min即可。
8结语
作为一种“新材料+新工艺”典型的塑料电镀，相比于金属制件，其一方面可以形成有目共睹的金属质感，另一方面也可以将制品重量予以有效减轻；一方面能够对塑料装饰性及外观加以改善，另一方面也可对其表面机械强度予以增强。但电镀用塑料材料的选择却要综合考虑材料的加工性能、机械性能、材料成本、电镀成本、电镀的难易程度以及尺寸精度等因素。随着工业的迅速发展、塑料电镀的应用日益广泛，成为塑料产品中表面装饰的重要手段之一。目前国内外已广泛在ABS、聚丙烯、聚砜、聚碳酸酯、尼龙、酚醛玻璃纤维增强塑料、聚苯乙烯等塑料表面上进行电镀，其中尤以ABS塑料电镀应用最广，电镀效果最好。
参考文献
[1]陆刚.谈塑料制品金属化工艺的电镀技术[J].金属世界，2011，（1）.
