氮化铝添加量对Cu—AlN复合镀层腐蚀性能的影响.pdf

2010年增刊 (2) 安 徽 化 工 25 氮化铝添加量对 Cu—AIN复合镀层腐蚀性能的影响 李 鹏 ，黄新民 ．一，吴进钱 ，吴玉程 2杨 明 ，秦兴国 (1．合肥工业大学材料科学与工程学院，安徽 合肥 230009；2．安徽有色金属材料与加工T程实验室，安徽 合肥 230009) 摘要：采用复合电沉积的方法制备出Cu—A1N复合涂层。利用SEM观察复合镀层 ，结果显示，复合镀层表面为胞状结构。XRD测试表明， 该合金镀层为 cu和A1N。采用浸泡腐蚀失重和测定极化曲线的方法比较了不同氮化铝添加量对复合镀层耐腐蚀性能的影响，结果表 明：当氮化铝添加量为 10gL／时 ，复合镀层的耐蚀性能最好。 关键词：复合镀层 ；极化曲线；腐蚀性能；腐蚀速率 中图分类号：TQ153．2 文献标识码 ：A 文章编号：1008—553X(2010)$2—0025—03 镀铜作为一种功能性及耐蚀性镀层，用于各种灯 试分析镀层的组成成分，采用质量分数为5％的醋酸溶 饰、日用品和五金工具，也广泛应用于塑料电镀、印刷线 液浸泡，浸泡时间为 5h、10h、15h，用电子天平测量腐蚀 路板和电铸等领域。但 由于长期使用且暴露在强腐蚀性 前后质量，利用质量差计算腐蚀速率，采用 CHI6OOB电 介质中时，铜会发生各种腐蚀 ，这其中电化学腐蚀是最 化学工作站测量阳极极化曲线，采用Tafel曲线评价镀 普遍、最常见的一种腐蚀。铜作为原电池的阳极被腐蚀， 层的耐蚀性能 ，扫描速率为0．01V／s，辅助电极为铂电 造成了巨大的资源浪费。因此对镀铜的相关工艺进行改 极，参比电极为饱和甘汞电极，分析镀层的耐腐蚀性能。 进，逐渐成为近年来研究的热门话题Ill21。 2结果与讨论 氮化铝(A1N)是一种性能优异的多功能宽禁带半导 2．1微观结构分析 体材料，有许多突出的物理性能，如：高导热率 、高温化 从镀层表面的电子扫描图像图1可见，纯铜镀层表 学稳定性和高强度，同时耐腐蚀性能极佳[3_5J。如能采用 面较为粗糙 ，当A1N的浓度为5g／L时，沉积的胞状组织 较为成熟的复合电镀工艺16]，利用酸性镀铜的基本原理， 逐渐变小 ，镀层的表面平整度也逐渐增加。这是由于随 制备出A1N和 cu的复合镀层 ，提高基体的耐腐蚀性 着氮化铝浓度的增加，A1N颗粒进入复合镀层中的几率 能，广泛地应用到材料的表面处理中(如结晶器铜板和 增加。但是当氮化铝浓度大于 10g／L时，镀层开始形成 换热器的表面处理)，既可以有效提高生产效率，又降低 树枝状结构，从而在复合镀层中形成孔隙，这种结构对 生产成本。本文就电镀Cu—A1N复合镀层的制备及镀层 的耐腐蚀性能进行了研究。 1实验过程 复合电沉积撕破采用的基体材料为 45钢 ，其尺寸 为：20mm X40ram ×2mm。基体试样施镀前需要经过预 一 一 处理，其工序为：打磨一冷水洗一除油 (热碱)一热水 洗一冷水洗一酸洗一水洗一晾干。 基础镀液组成及工艺参数 ：聚乙二醇 0．05g／L，硫酸 铜 150g／L，浓硫酸 60g／L，十二烷基磺酸钠 0．2g／L，氯化 钠 40mg／L，氮化铝颗粒的粒径为5 ITI，pH值控制为 im 一 3．5，水浴温度 55℃。 ’ 图 1镀层 的SEM形貌照片 利用JEOLJSM一6490LV扫描电镜观察涂层与基体 (a、b、c为氮化铝添加量为 5、10、15g／L时的复合镀层。d为 的微观结构，利用D／Max一 B型旋转阳极x衍射仪测 纯铜镀层) 基金项 目：国家 自然科学基金