2024年, 第43卷, 第04期　
刊出日期：2025-07-11

  

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  挠性印制电路板细线路微蚀及化学镀镍工艺研究

  秦伟恒, 郝志峰, 胡光辉, 罗继业, 陈相, 王吉成, 徐欣移

  电镀与涂饰. 2024, 43(04): 1-8. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.04.001

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  [目的]化学微蚀作为前处理工艺，被广泛应用在印制电路板(PCB)制造的各大环节。[方法]分别采用硫酸-过硫酸钠(用SA-SP表示)、硫酸-双氧水(用SA-HP表示)和甲酸-氯化铜(用FA-CC表示)3种体系对挠性印制电路板(FPCB)的细线路进行微蚀。通过激光光谱共聚焦显微镜(LSCM)对比了采用不同体系时的微蚀量、微蚀速率及微蚀后线路的表面粗糙度。通过扫描电镜(SEM)研究了不同微蚀体系处理前后铜线路的表面形貌，以及微蚀液对化学镀镍的影响。[结果]3种体系微蚀能力大小顺序为：SA-SP> SA-HP> FA-CC。采用不同微蚀液时铜线的表面粗糙度均随微蚀时间延长而增大。采用甲酸-氯化铜体系微蚀后铜线表面有少量氯化亚铜形成。微蚀液对化学镀镍效果的影响显著。采用硫酸-双氧水体系微蚀时镍镀层光亮，但有渗镀现象；采用甲酸-氯化铜体系微蚀时，化学镍渗镀现象严重；采用硫酸-过硫酸钠微蚀时，细线路化学镍渗镀现象得到有效控制，但镀层较暗。[结论]可尝试通过在化学镀镍液中添加光亮剂来提高镀层光亮度。
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  基于COMSOL弯液面限域电沉积铜的仿真分析

  刘磊, 吕镖, 王浩旭, 刘增华, 胡振峰

  电镀与涂饰. 2024, 43(04): 9-17. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.04.002

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  [目的]为了更好地理解弯液面限域电沉积铜的动态过程，以硫酸铜溶液电沉积铜为研究对象，建立二维轴对称电沉积模型。[方法]使用COMSOL有限元软件对弯液面限域电沉积铜进行模拟，考虑多物理场协同作用，并研究了环境相对湿度、电压和沉积时间对动态电沉积铜的影响。[结果]环境相对湿度影响蒸发通量和离子通量，电压会改变阴极过电位，进而影响电沉积铜的品质和效率。随着电沉积时间的延长，弯液面的边缘铜沉积快于中心部位的铜沉积，出现边缘择优生长现象。[结论]通过调整弯液面限域电沉积铜的工艺参数可以优化电沉积铜的品质和效率。
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  羟乙基纤维素对不同厚度电解铜箔性能的影响

  宋言, 王阳

  电镀与涂饰. 2024, 43(04): 18-24. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.04.003

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  [目的]研究镀液中羟乙基纤维素(HEC)质量浓度对不同厚度电解铜箔性能的影响。[方法]通过电镀制备了厚度分别为12、18和35μm的电解铜箔。研究了镀液中HEC质量浓度对不同厚度铜箔光泽度、粗糙度、组织结构及力学性能的影响。[结果]HEC质量浓度对35μm铜箔性能和组织结构的影响最大，对12μm铜箔的影响最小。电镀制备12、18和35μm铜箔时，宜将镀液的HEC质量浓度分别控制在5～10 mg/L、5～15 mg/L和5～10 mg/L范围内，以获得力学性能合格的铜箔。[结论]合理控制镀液添加剂浓度有利于获得力学性能优良的电解铜箔。
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  电镀复合铜箔添加剂的研究

  杭康, 方辉明, 严维力, 李世兴

  电镀与涂饰. 2024, 43(04): 25-31. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.04.004

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  [目的]复合铜箔作为锂电负极集流体的新兴关键基础材料，其制备过程中水电镀工艺的镀铜添加剂成为研究重点。[方法]先通过霍尔槽试验和电化学分析筛选硫酸盐体系电镀铜的促进剂、抑制剂和整平剂，然后模拟现场环境进行电镀实验以获得较优的添加剂配方。[结果]较佳的添加剂配方为：聚二硫二丙烷磺酸钠(SPS)2 g/L，改性聚乙二醇100 g/L，整平剂C(硫脲基咪唑啉季铵盐)1 g/L。采用该复合添加剂时，可在超薄有机高分子薄膜两面镀上厚度1～2μm的铜。所得复合铜箔的总厚度约为6μm，具有高抗拉强度(292.39～297.98 MPa)和高断裂伸长率(21.34%～22.68%)，外观无异常且不翘曲。[结论]该复合添加剂有望用于制备高抗高延的复合铜箔，具有很好的工业化应用前景。
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  铝基板阳极氧化封孔工艺对覆铜板性能的影响

  潘林铮, 秦会斌, 周继军, 罗炜杰

  电镀与涂饰. 2024, 43(04): 32-39. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.04.005

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  [目的]探究铝基板阳极氧化封孔工艺对覆铜板性能的影响。[方法]先采用草酸对7075铝合金阳极氧化，再在真空条件下采用Al₂O₃溶胶或/和ZnO溶胶进行封孔处理，并在300℃下加热固化。研究了两种溶胶单独封孔或组合封孔及封孔次数对阳极氧化膜导热系数与耐电压强度的影响。此外，还采用封孔样品为基板，分别通过溅射镀铜与热压合工艺制备铝基覆铜板。[结果]采用Al₂O₃溶胶和ZnO溶胶交替封孔4次可将阳极氧化膜的耐电压强度提升2.90倍左右，但会使其导热性略微变差。通过溅射镀铜所得覆铜板的剥离强度高达1.15 N/mm，并且耐热性良好。[结论]对铝基板进行阳极氧化封孔能够显著改善覆铜板的性能。
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  微波多腔体外壳导电胶粘接覆铜板失效原因分析与解决

  解瑞, 刘海, 杨建, 程凯, 刘思栋, 陈子灵

  电镀与涂饰. 2024, 43(04): 40-46. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.04.006

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  [目的]某微波多腔体外壳(可伐材料)镀镍/金后，在通过导电胶粘接覆铜板时出现导电胶与可伐腔体不浸润、导电胶开裂、覆铜板从可伐腔体外壳上剥离等不良现象。[方法]通过建立故障树，结合能谱分析、水滴试验和剪切力测试，对上述问题的主要影响因素逐一进行分析。[结果]导电胶粘接失效的主要原因是镀金后浸泡金保护剂工艺参数不当，以及转运过程中所用包装盒上的微量硅油沾污了外壳表面。[结论]在导电胶粘接前对微波多腔体外壳进行化学清洗，以及禁用含硅油的包装盒后，未再出现粘接失效现象。
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  单烷基磷酸酯钾盐和烷基糖苷对钴互连化学机械抛光的影响

  田雨暄, 王胜利, 罗翀, 王辰伟, 孙纪元, 张国林

  电镀与涂饰. 2024, 43(04): 47-55. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.04.007

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  [目的]目前钴（Co）互连化学机械抛光（CMP）使用的传统唑类抑制剂（如苯并三氮唑）一般有毒性，会对环境造成危害。[方法]在以甘氨酸为配位剂、过氧化氢为氧化剂和SiO₂（平均粒径60 nm）为磨料的情况下，添加阴离子型表面活性剂单烷基磷酸酯钾盐（MAPK）和非离子型表面活性剂烷基糖苷（APG）作为抑制剂，得到绿色环保的抛光液。先从Co的去除速率和静态腐蚀速率、抛光液的润湿性及抛光后Co的表面品质入手，研究了MAPK与APG对Co互连CMP的影响。接着通过电化学分析和密度泛函理论分析，构建出两种表面活性剂在Co表面的吸附模型，探讨了它们对Co互连CMP的影响机制。[结果]MAPK与APG复配时抛光液的润湿性最好，Co镀膜片在CMP过程中的去除速率和静态腐蚀速率分别为454 nm/min和1 nm/min，抛光后表面品质良好，无腐蚀缺陷。[结论]MAPK和APG都较环保，有望替代传统抑制剂用于钴互连化学机械抛光。
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  吡啶基咪唑衍生物合成及其在有机可焊保护剂中的应用

  杨泽, 张桂敏, 雷家珩, 何康, 马斯才

  电镀与涂饰. 2024, 43(04): 56-64. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.04.008

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  [目的]咪唑及其衍生物的水溶性较差，制备的有机可焊保护剂(OSP)不稳定，易出现浑浊或析出固体物质。[方法]以3,5-二氯吡啶-4-甲醛与1-苯基-1,2-丙二酮为原料，合成了2-(2,6-二氯-4-吡啶基)-4-苯基-5-甲基咪唑(DPN)，将其用作OSP的主成膜物。使用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)、核磁共振仪(NMR)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)表征其结构。通过浸泡腐蚀、电化学分析、热重分析、回流焊测试、边缘浸焊测试等手段对DPN成膜之后的耐蚀性、耐热性和焊接性进行了研究。[结果]制备的DPN水溶性良好，对提高OSP的稳定性有利。DPN在铜表面的有效吸附和成膜能够很好地保护铜面不被腐蚀，赋予铜面优良的耐热性和可焊性。[结论]DPN可用作印制电路板有机可焊保护剂的主成膜物。
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  基于电化学圆周3D打印的切割片制备基础研究

  袁和平, 庄钰洋, 严锦炀, 刘康泓

  电镀与涂饰. 2024, 43(04): 65-73. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.04.009

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  [目的]制备超薄金刚石切割片的常规侧面沉积工艺存在两侧不一致而引起切割受力不对称、导致加工缺陷等问题。为此，提出了一种基于电化学圆周3D打印的新技术，探索圆环超薄片沿圆周生长的可能性，从基础上先研究以圆周径向逐圈生长的方式制备环形镍薄片的方法。[方法]在自主设计制造的电化学圆周3D打印实验平台上，探索在旋转状态下环形镍薄片的成形机制。先建立等比二维仿真模型，采用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件进行仿真，研究不同电沉积参数对沉积层轮廓及电解质电流密度分布的影响。然后通过单因素实验，研究了加工电流和阴极旋转速率对镍薄片沉积形貌及其均匀性的影响。[结果]在45钢基体直径50 mm、极间距1.5 mm的情况下，当加工电流为0.10～0.15 A，阴极旋转速率为1.0～1.5 r/s时，可以获得均匀性较好的镍金属薄片。[结论]本研究为以电化学圆周3D打印方式制备精密切割片打下了基础。
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  适用于航空航天铝合金件的镀多层镍工艺

  代朋民, 郭崇武

  电镀与涂饰. 2024, 43(04): 74-78. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.04.010

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  [目的]航空航天铝合金件镀镉工艺亟需找到环保的替代技术。[方法]制定了一种镀多层镍工艺，其工艺流程主要包括化学除油、超声波除油、碱腐蚀、出光、除垢、微腐蚀、第一次沉锌、退锌、第二次沉锌、化学预镀镍、镀半光亮镍、镀高硫镍、镀光亮镍、稀土电解保护和烘干。[结果]这种镀层在进行168 h中性盐雾试验后无锈蚀，220°C热震试验中无起泡和脱落，在温度40℃和相对湿度93%的条件下进行的1 000 h恒定湿热试验后无可见变化。[结论]该工艺克服了单一化学镀镍层对铝合金基体无电化学保护作用的缺点，并以新开发的稀土电解保护工艺代替了传统的铬酸盐电解保护法，绿色环保，具有良好的应用前景。
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  GH625镍基高温合金化学抛光工艺

  马宁, 张峻山

  电镀与涂饰. 2024, 43(04): 79-86. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.04.011

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  [目的]化学抛光是高温合金化学铣切的关键步骤之一，能够去除高温合金表面的微观不平整缺陷，令其满足航空航天、石油化工等领域对零件表面高品质的要求。[方法]通过正交试验和单因素实验研究了抛光液配方和工艺参数对GH625高温合金化学抛光速率和表面粗糙度的影响。[结果]GH625高温合金化学抛光的较佳配方和工艺条件为：盐酸100 g/L，硝酸170 g/L，氢氟酸90 g/L,Fe³⁺170 g/L，温度50℃，时间5 min，试片水平放置。在该条件下化学抛光后，GH625高温合金表面变得平整均匀而富有金属光泽，表面粗糙度Ra从初始的10.3μm降至1.1μm。[结论]本文的研究结果可为GH625高温合金的化学抛光提供参考。
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  碱蚀对铝合金表面性能的影响

  宗朋德, 周琦, 金建东, 贺春林

  电镀与涂饰. 2024, 43(04): 87-93. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.04.012

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  [目的]氢氧化钠碱蚀对铝合金的外观和表面性能影响极大。[方法]利用铜离子置换法检测铝合金自然氧化膜的去除效果，用三维形貌仪考察样品的微观形貌和粗糙度，用光泽度仪测量样品表面光泽。[结果]在10℃以上采用50 g/L NaOH溶液或在20℃用质量浓度20 g/L以上的NaOH溶液碱蚀2 min，均可完全去除6061铝合金表面的自然氧化膜，但不能消除车抛划痕。随着碱蚀温度的升高，铝合金析氢越来越剧烈。经碱蚀的铝合金在除灰后光泽明显增大，但相对于除油未碱蚀的试样，光泽都下降，在高于30℃下碱蚀会大大降低铝合金表面的光泽。在10～30 g/L的NaOH溶液中碱蚀并除灰后，铝合金表面的光泽优于采用高NaOH浓度下碱蚀的试样。铝合金经过NaOH碱蚀后表面粗糙度增大，20℃和30℃碱蚀后的表面较平整，在30～50℃范围内随着碱蚀温度上升，表面粗糙度Ra增大。碱蚀后铝合金表面挂灰的颜色随着温度的升高而加深，40℃以上的碱蚀会导致铝合金表面发生点蚀。[结论]铝合金的光泽和表面粗糙度受氢氧化钠碱蚀的影响很大，应注意碱蚀液温度和浓度的选择。
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  聚丙烯织物表面超亲水涂层构筑及其油水分离性能

  武金龙, 王鹏, 李郝琪, 梁珊, 龚梦晴

  电镀与涂饰. 2024, 43(04): 94-106. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.04.013

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  [目的]为得到具有优秀耐久性和高油水分离效率的超亲水性聚丙烯（PP）分离材料。[方法]通过将天然来源的羧甲基纤维素（CMC）与聚丙烯织物共价结合，制备出一种具有超亲水-水下超疏油性能涂层的改性PP织物。通过扫描电镜（SEM）、红外光谱（IR）、X射线光电子能谱（XPS）等手段对改性后的样品进行分析，利用接触角测量仪和自建油水分离装置测试了改性PP织物的润湿性及油水分离性能。[结果]改性PP织物在空气中的水接触角低至0°，在水下对不同油（包括正己烷、甲苯、煤油、柴油、汽油和石油醚）的接触角都不低于150°，对油水混合物的分离效率都可达到98%以上，分离时的水通量高达69 449 L/（m²·h）以上。经过50次循环分离、酸碱盐溶液腐蚀浸泡8 h、砂纸刮擦30次、高含沙量水冲刷2 h等多项测试后，改性PP织物均保持优异的水下疏油性和大于97%的油水分离效率。从微观结构与化学组成的角度揭示了是表面粗糙度与亲水基团的协同作用使PP织物由最初的疏水亲油转变为超亲水-水下超疏油。[结论]通过化学键连接的方式可以在PP织物表面成功构筑牢固结合的超亲水涂层。该改性过程绿色、简便、低成本，能赋予PP织物优异、耐久的油水分离性能。改性后的PP织物有望在复杂水体环境下的油水分离场景中应用。
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  不同镀层板的电阻点焊腐蚀行为

  王浩宇, 佟连杰, 孟凡月, 许晓, 戚振南, 张静, 夏明生

  电镀与涂饰. 2024, 43(04): 107-112. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.04.014

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  [目的]研究点焊对不同镀层板腐蚀行为的影响。[方法]对镀锌板和镀锌铝镁板进行电阻点焊，采用扫描电镜和能谱仪分析了点焊部位的微观形貌和元素分布。通过中性盐雾试验和电化学阻抗谱测试研究了两种板材点焊前后在相同环境下的腐蚀行为。[结果]点焊镀锌板的焊点边缘存在大量凸起和凹坑，而点焊镀锌铝镁板的焊点边缘无明显的凸起和凹坑。二者的焊点位置Zn元素挥发明显，均有部分基体裸露。无论点焊与否，镀锌板在中性盐雾试验中的耐腐蚀能力都不如镀锌铝镁板。[结论]电阻点焊容易导致镀层局部破损，影响镀层的耐蚀性。
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  飞机生保系统氧气导管接头腐蚀原因分析

  陈黎, 谭瑶, 高深远, 杜娟

  电镀与涂饰. 2024, 43(04): 113-121. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.04.015

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  [目的]飞机生保系统氧气导管接头装机后多次发生腐蚀问题，为保证飞机质量安全，亟需明确其腐蚀原因。[方法]针对小平管嘴与外套螺母配合面及附近区域均出现腐蚀的现象进行了形貌、组织及成分分析，并通过模拟实验来验证腐蚀成因。[结果]确定了表面腐蚀产物为不规则及泥纹花样的Cu、Zn氧化物，且存在较高含量的K、Ca、Na异常元素。氧气导管小平管嘴沟槽处容易残留中性钾皂液，在表面浸润的情况下形成了大片不规则的钾皂残留物；其余开放表面接触过中性钾皂后，在未洗净的情况下易产生不规则及泥纹花样的Cu、Zn氧化物颗粒。另外，由于焊接后小平管嘴表层脱锌形成了疏松多孔组织，因此其表面更容易吸附钾皂成分，从而加速腐蚀。[结论]氧气导管在气密试验后表面残留中性钾皂成分是导致其腐蚀的根本原因。建议气密试验后将导管彻底洗净或更换气密试验检测剂。
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  车身防腐设计及防腐措施解析

  王海, 刘东洋, 吕金涛, 孙亮亮

  电镀与涂饰. 2024, 43(04): 122-129. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.04.016

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  [目的]希望能够在汽车设计阶段进行规避，通过对产品结构、钣金材料、胶品定义等产品相关数据信息进行评估和确认，以提升产品的抗腐蚀能力。[方法]通过对强化腐蚀试验和市场反馈的腐蚀问题进行分析和总结，识别出车身易腐蚀的部位，并针对车身不同区域提出有效的防腐措施。[结果]实践表明，这些措施能够有效避免常见腐蚀问题的发生。[结论]只有长期关注车身腐蚀，不断深入识别、分析造成腐蚀的因素，才能避免锈蚀的发生。
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  轮毂用水性烤漆的制备及性能

  夏博, 刘文杰, 陈中华

  电镀与涂饰. 2024, 43(04): 130-136. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.04.017

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  [目的]为提升车轮毂的耐腐蚀性能，制备出一款水性烤漆。[方法]以水性丙烯酸乳液搭配氨基树脂为成膜物质，探讨了水性丙烯酸乳液与氨基树脂的种类及用量，水性铝银浆的种类及用量，以及烘烤温度对涂层综合性能及外观的影响。[结果]以丙烯酸乳液3711与氨基树脂CYMEL 303按8∶1的质量比交联后得到的涂层性能较好，铅笔硬度3H，附着力0级，耐冲击性(1 kg)95 cm，耐中性盐雾时间336 h。[结论]所制涂料漆膜具有良好的外观及综合性能，在搭配环氧底漆和罩光清漆的情况下可用于车轮毂表面装饰与防护。
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  海洋环境下钢结构用水性无机富锌底漆的制备及性能

  李伟铭, 郭占魁, 王敬伟

  电镀与涂饰. 2024, 43(04): 137-143. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.04.018

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  [目的]海洋钢结构长时间暴露在高盐雾、高湿热、阳光曝晒等环境下会发生严重的腐蚀，而目前大多数水性无机富锌底漆含锌量大、成本高。[方法]采用自制高模数硅酸钾溶液作为基料，通过优化制备条件，获得了一种贮存稳定性高、耐腐蚀性能强、干燥时间短的水性无机富锌底漆。[结果]当采用季铵类稳定剂来制备硅酸钾溶液，增稠剂用量为8.6%(质量分数)时，得到的基料可在50°C下稳定贮存30 d。以基料与锌粉的质量比1.0∶1.2制备的涂层抵御中性盐雾腐蚀的时间长达5 000 h。[结论]该底漆可用于海洋环境下的钢结构防腐。
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  硅系无机防腐涂料的制备及性能

  纪发达, 黄志杰

  电镀与涂饰. 2024, 43(04): 144-149. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.04.019

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  [目的]硅系无机涂料的耐水性较差，固化过程中易发生起皮、开裂，使用后出现干擦掉粉现象，以及使用寿命短的问题亟需解决。[方法]以硅酸钾、硅溶胶和丙烯酸乳液为主要成膜物，结合钛白粉和石墨烯作为颜填料，再辅以适当的助剂，制得硅系无机防腐涂料。讨论了高模数硅酸钾溶液的稳定性，助剂的选择，以及成膜物、颜填料的用量对涂料性能的影响。[结果]该涂料不含游离甲醛，不含汞、镉等重金属，VOC(挥发性有机物)含量低，且具有优异的贮存稳定性、防腐性、阻燃性、耐水性、耐碱性、耐冲击性等性能。[结论]该涂料克服了传统无机硅酸盐涂料存在的缺点，满足建筑内外墙涂料相关标准的要求。
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  水泥改性水性环氧涂料的制备及性能

  张松林, 王振军, 张海宝, 冀欣, 李兆睿, 张博伦

  电镀与涂饰. 2024, 43(04): 150-160. https://doi.org/10.19289/j.1004-227x.2024.04.020

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  [目的]聚合物水泥防水涂料在应用于水工混凝土时的粘结强度亟待提高。[方法]将硅酸盐水泥作为第三组分对水性环氧涂料进行改性，研究了水泥掺量（占与石英共同组成的填料质量的10%～50%）对涂料力学性能和防护性能的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）分析了水泥对水性环氧乳液的改性机理。[结果]在40%的水泥掺量下，涂层的力学性能和防护性能最优，粘结强度、拉伸强度和断裂伸长率分别为6.14 MPa、2.16 MPa和156%，浸水、浸碱和冲蚀后未出现吸水溶胀现象，粘结强度下降和质量损失的程度最小。[结论]水泥的掺入明显改善了涂层的力学性能和防护性能，环氧乳液聚集包裹在石英砂、水泥及其水化产物周围，形成了以环氧乳液为主要成膜物质，石英砂、水泥及其水化产物为次成膜物质的互穿网络结构，CaCO₃的存在使网络结构更为致密。