滑动轴承减摩层的电镀新工艺(3)

时间：2010-12-20

4.2.3 游离硼酸(H3BO3)含量的影响
文献[7、11~24]报道的含量为15~40g/ι。
在镀液中存在如下化学平衡：
HBF4+3H2O<==>H3BO3+4HF
HF<==>H++F-2F-+Pb2<==>PbF2↓
当镀液中硼酸的含量过低时，上述三个平衡皆向右移动，最终导致有害的PbF2沉淀的生成。因此，一定量的游离硼酸起稳定游离氟硼酸的作用。
PbF2的溶度积为KSP=4.0×10-8moι/ι。根据溶度积原理，当[F-]2[Pb2+]≥KSP=4.0×10-8moι/ι时，镀液中就可能生成PbF2沉淀。设镀液中的[Pb2+]为0.68moι/ι(即140g/ι)，将[Pb2+]、KSP之值代入上式得：
[F-]2×0.68≥4.0×10-8moι/ι。
经计算得：
[F-]≥10-3.62moι/ι=0.0002399moι/ι
=0.0045556moι/ι
=4.556mg/ι
4.556ppm
由上述计算可知，当镀液中游离的[F-]大于4.556ppm时，就会成PbF2沉淀，使得镀液浑浊。在这样的镀液中进行电镀时，镀层会出现麻点、凹坑、粗糙和起泡等缺陷。
由此可见，镀液中足量的游离硼酸是通过抑制游离氟硼酸的离解，把游离的[F-]控制在低于PbF2沉淀析出的程度，从而在一个方面稳定镀液。
当镀液中游离硼酸的含量过高时，在气温降低的情况下会析出大量结晶，电镀时使得镀层非常粗糙，并影响底层与基体之间的结合力。
4.2.4 阴极电流密度(DK)的影响
随着DK的升高，镀层中的锡含量增加，并且沉积速度加快，生产效率提高。当DK降低时，有利于镀层结晶的细化。
在实际生产中，为了加速进度，希望将DK升得高些；但是究竟DK升至多少合适要受镀液中的主盐离子，特别是铅离子(Pb2+)含量的制约。
据文献[7]报道，当镀液中的[Pb2+]高达333g/ι时，DK可以升至4A/dm2，且镀层反射面{111}的结构系数仍高达1.42，说明结晶很细。
当镀液中的[Pb2+]为222g/ι时，欲使镀层反射面{111}的结构系数达1.47时，DK只能升到1A/dm2；如果DK升至2A/dm2，反射面{111}的结构系数降为1.14，此时镀层结晶也还较细致。当镀液中的[Pb2+]降为111g/ι，如果DK升至2A/dm2，则反射面{111}的结构系数只有0.63，此时的镀层在微观上讲已经不算细致了，要达到较细致的镀层，DK只能升1.5A/dm2以下。文献[7]声称，DK的升高导致阴极电位的上升。当阴极电位超过560mV(相对于饱和甘汞电极)时，无论浓度及其它工艺参数如何变化，优势的晶面取向都从{111}变化到{100}，即镀层的结晶由细变粗。这种变化与棱锥形晶面的形成有关，是晶核形成及晶体生长的速度控制步骤由表面扩散或形核控制变化为液相传质控制的结果。