硼酸在铜-锡合金电镀中的作用

硼酸在铜-锡合金电镀中的作用 F01 第十届全国电化学会议摘要 7 硼酸在铜一锡合金电镀中的作用 左正忠，周晓荣 (武汉大学化学学院，武汉430072) l引言 在酸性镀镍、镀锌、镀锌一镍合金工艺中，硼酸作为一种必要的成份被加到镀液中， Hmre J P认为硼酸能够降低镍沉积的过电位，并起着催化剂的作用;而在镍一锌合金中， F 它可引起初次成核速度相当大的改变并在合金表面抑制了二次成核的过程(b?nheiIIl A认为，在镀镍过程中，硼酸是作为缓冲荆的(它对镀层的韧性和附着力也十分有利( 我们首次将硼酸加入到无氰微酸性体系的电镀光亮铜一锡台金镀液中，并得到了好 的结果(本文介绍了硼酸在该体系中的作用研究(所有的实验均在Pt电极上进行的( 2结果与讨论 2(1 H3803对H+、cu2+、sn2+、Cu2++sn2+的阴极行为的 影响 实验在cMBP—l型双恒电位仪和3086型x—Y函数记录仪上进行(结果显示:在 舍有柠檬酸三钠、乙二胺四乙酸二钠和自制的稳定剂的基础液中，当无Cu2+、Sn2+仅 时( H3803增加了H+还原的阴极极化行为，并使H2开始析出的电流峰值降低，当cu2+、sn2+ 分别单独地加人到基础液中后，H3803还明显地、分别降低了0J2+、Sn2+还原的阴极极化 行为，而增大了H+还原的阴极极化行为(然而，当Cu2+、Sn2+同时加 H3Bq只降低了cu—s11共沉积的阴极极化，即表明了H3803促进了入到其溶液中后。 cu—Sn合金的共沉积 作用，却对合金体系中的““、蹦2+的单独阴极行为无影响( 2(2}bB03对Cu、sn和cu—sn的循环伏安行为的影响 实验结果表明:在H3Bq存在 Cu的极化作用，而阳极方 下，阴极方向扫描时，降低了 向扫描时，Cu的溶解峰面积明显地增加，即与无H3803存在时相比，有更多的Cu在电 扳 上沉积，说明了如Bq促进了cu的沉积;此外cu2+的溶解峰电势也因受H3Bq的影响 向正方漂移了75mv( 而 当sn“加入到基础液中后，从循环伏安图中可看到:与无H，B如时相比，加入H，Bn后，阴极方向扫描时，阴极极化作用降低;向阳极方向扫描时，阳极的溶解峰消失(这种现 象表明sn的溶解明显地受到了限制，是因为H3803吸附在Sn沉积屡的表面并形成了 层保护膜( 一 图1所示的是Cu—sn共沉积时的循环伏安图(图中B是Cu—Sn合金的溶解峰(c是cu的溶解峰(当溶液中含有O(50mL,L的心B01后，B、C的高度都得到了增 加( 根据上述讨论可知，当H3803加入到Cu—sn合金镀液中后，’首先，它吸附于电极表面 井抑制了H+的放电;其次(电极表面上所吸附的H3803，作为一种催化荆又催化了cu、sn F017 第十届全国电化学会议论文摘要 和cu—Sn的沉积(可想而知，倘若这种推理是真实的，鄂么当cu—sn合金镀液中含有 H3803时，合金的沉积速度将会增大( 2(3 H3B伤对cu—Sn台金沉积速度的影响 图2所示的是H、B01对在不同的电流密度下cu—Sn合金共沉积速度的影响，由图 知。合金的沉积速度受H、Bq浓度以及阴极电流密度的影响(在一定范围内，随着魄可 B魄 浓度的增加，台金的沉积速度增大;盹Bm的浓度在O(50m彬L时，沉积速度最高(但当}bBq的浓度大干O(5rn0L，L时。其积速度却又随之下降(这种行为是因为溶液中过量的 鸭与ou2+(或与Sn2+，或与二者同时形成络台物(以致于溶液中Cu2+、Sn2+的有H3B 效浓 度降低而造成的，因此导致了阴极电流效率的降低( 2(4?B03对cu—Sn台金沉积层组成的影响 扫描电子显微镜测试证实，在无H3B哂 的溶液中，所得到的台金沉积层是多孔的，琉 松的、片状晶体;丽在吉屿B03的溶液中，沉积层呈现出光滑的、紧密的、球状的结构(表明 了,Bq可以改变cu,Sn合金的成核过程(此外。X一射线衍射测量结果也证实(镀渡中加入HJBq可提高沉积层中sn的含量，说明H3803对Sn2+沉积的催化作用要比对cu“ 的大( |_阜|_gb{) E件(vssc曲 dmo仉，A qfbonc Fi学t日旺bct ac订oltIk出口osnion rateF唱}(cycflc v。ltammo岬ms orCoppcr( nn ofCu(Sn豇iov P【 on deposmon me O c泖ccrInll舯硝b鲥c?m:(Do?10vL;@j0???num g 4moUL酬I帅c?Ic o 2jmo忆:固ojmoo儿i固o 7，啪儿j囝 +008mo儿sodl岫‘EDTA哪J3m眦瑚?斯 l 0moI 几( mImo儿C啦o‘5H10+0 llmol几snck(2H曲: pH55 2?她邶an黼22?(S柚n r啦 ‘‰V，s Kq!@v心DI?b呻c蝴出铷ltll boric"1d050Ino扎(