薄膜材料与薄膜技术第二章薄膜的化学制备方法2.ppt

Faraday 定律（镀层厚度与时间和电流的关系） Definitions m: coating metal weight p: metal density; T: plating time; M: metal atomic weight n: valence of metal ions; F: Faraday Constant; I(d): current density; S: coating area; h: coating thickness; m=K*Q m=K*I*T m=(M/nF)*(I(d)*S)*T p*v =m p*S*h=(M/nF)*(I(d)*S)*T p*h=(M/nF)*I(d)*T h=(1/p)*(M/nF)*I(d)*T h=constant*I(d)*T 电镀过程的特点 1. 膜层缺陷（孔隙、裂纹、杂质污染、凹坑等）可以由 电镀工艺条件控制； 2.限制电镀应用的最重要因素之一是拐角处镀层的形成； 3.在拐角或边缘电镀层厚度大约是中心厚度的两倍； （拐角或边缘电场强） 4.多数被镀件是圆形，可降低上述效应的影响。 五、LB成膜技术 Langmuir-Blodgett技术（LB技术）是指把液体表面的有机单分子膜转移到固体衬底表面上的一种成膜技术。得到的有机薄膜称为LB薄膜。 基本原理类似与表面活性剂。其分子具有两性基。 亲水基：羧基（-COOH），醇基（-OH）等； 憎水基：烷烃基，烯烃基，芳香烃基等； CH3 CH2 C O OH 亲水基 亲油基 水 单分子层的转移 根据薄膜分子在基片上的相对取向，LB薄膜可分为X型、Y型、Z型三种类型。 LB薄膜每层分子的亲油基指向基片表面 * * 薄膜材料与薄膜技术 第二章 薄膜的化学制备方法（2） 一、化学镀 二、溶胶-凝胶法 三、电镀 四、阳极反应沉积 五、LB技术 六、水热法 主要内容 一、 化学镀膜 化学镀膜是指在还原剂的作用下，使金属盐中的金属离子还原成原子，在基片表面沉积的镀膜技术，又称无电源电镀。 化学镀膜与化学沉积镀膜的区别 化学镀膜的还原反应必须在催化剂的作用下才能进行，且沉积反应只发生在基片表面上。 化学沉积镀膜的还原反应是在整个溶液中均匀发生的，只有一部分金属在基片上形成薄膜，大部分形成粉粒沉积物。 化学镀膜技术不需要真空条件，设备仪器简单，可在各种基体表面成膜，原料易得，在电子元器件、表面途覆和装饰等方面得到广泛应用。 化学镀膜是在催化条件下的氧化还原过程，必须使用催化剂 自催化 催化剂是指能提供或激活化学反应，而本身又不发生化学变化的物质。自催化是指参与反应物或产物之一具有催化作用的反应过程。 化学镀膜一般采用自催化化学镀膜机制，靠被镀金属本身的自催化作用完成镀膜过程。并非所有金属都有催化沉积作用，具有催化潜能的金属数量有限。但是非催化金属的表面可以用活性剂激活，然后，在其表面实现化学沉积。所以使用活性剂的催化反应也可当作化学镀。 自催化化学镀膜的优点 可以在复杂形状表面形成薄膜； 薄膜的孔隙率较低； 可直接在塑料、陶瓷、玻璃等非导体表面制备薄膜； 薄膜具有特殊的物理、化学性能； 不需要电源，没有导电电极。 广泛用于制备Ni、Co、Fe、Cu、Pt、Pd、Ag、Au等金属或合金薄膜。 由于化学镀技术废液排放少，对环境污染小以及成本较低，在许多领域已逐步取代电镀，成为一种环保型的表面处理工艺。 目前，化学镀技术已在电子、阀门制造、机械、石油化工、汽车、航空航天等工业中得到广泛的应用。 近年来化学镀的品种已经大大超出了镀金属表面层的范围，特别是氧化物薄膜的化学镀制备已经相当广泛。原理是，先在衬底表面用化学镀沉积金属的氢氧化物，然后在真空或空气中适当退火，得到氧化物。如：TiO2、In2O3 和ZnO薄膜的化学镀制备。 化学镀镍 化学镀镍，又称无电解镀镍，是利用氧化还原反应，在工件表面沉积出非晶态Ni-P、Ni-P-B合金镀层的高新表面处理技术，已在电子、机械、石油化工、汽车、航空航天等工业中得到广泛的应用。 耐腐蚀性强，耐磨性好，表面硬度高； 耐高温、低电阻、可焊性好； 可镀形状复杂：工件形状不受限制，可处理较深的盲孔和 形状复杂的内腔； 被镀材料广泛：可在钢、铜、铝、锌、塑料、尼龙、玻 璃、