脈沖參數(shù)對(duì)錫鍍層微觀結(jié)構(gòu)及相關(guān)性能的影響.pdf

1、扣式電池在微電子行業(yè)有較為廣泛的應(yīng)用。在堿性鋅錳扣式電池中,由于負(fù)極鋅粉或鋅膏會(huì)與雜質(zhì)金屬發(fā)生析氫反應(yīng),產(chǎn)生大量氣體,使電池鼓脹,進(jìn)而使電池失效甚至產(chǎn)生安全問(wèn)題。為了解決該問(wèn)題,傳統(tǒng)的方法是在負(fù)極鋅粉或鋅膏中添加一定量的金屬汞,汞與負(fù)極蓋內(nèi)壁的銅鍍層反應(yīng)生成汞齊,降低析氫腐蝕,抑制氫氣的產(chǎn)生。但汞對(duì)人體和環(huán)境危害極大,電池?zé)o汞化是電池發(fā)展的必然趨勢(shì)。錫是現(xiàn)在應(yīng)用較為廣泛的一種環(huán)境友好度高的材料,而且錫能提高負(fù)極鋅粉的析氫過(guò)電位,降低析氫

2、腐蝕。開(kāi)發(fā)無(wú)汞扣式電池時(shí),通常在負(fù)極蓋內(nèi)壁的銅上電鍍一層錫,錫鍍層能阻擋無(wú)汞負(fù)極鋅粉等材料與銅的直接接觸,從而降低析氫腐蝕,減小電池的氣脹率,然而現(xiàn)有的扣式電池生產(chǎn)廠家,在生產(chǎn)負(fù)極蓋過(guò)程中,絕大多數(shù)采用先對(duì)帶材進(jìn)行電鍍錫,再?zèng)_壓成負(fù)極蓋的生產(chǎn)工藝。常規(guī)的鍍錫帶材在沖蓋過(guò)程中存在表面易劃傷,裂紋多,露銅等不足,使得電池氣脹率高,阻礙了無(wú)汞扣式電池的發(fā)展和規(guī)模化應(yīng)用,因此解決錫鍍層的致密性和硬度問(wèn)題是促進(jìn)無(wú)汞扣式電池產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵所在。為了解

3、決上述問(wèn)題,本文采用脈沖電沉積方法,改變脈沖參數(shù)等工藝條件,在銅帶上制備不同晶粒尺寸的錫鍍層,并用XRD、SEM、EDS等測(cè)試方法對(duì)錫鍍層的微觀結(jié)構(gòu)、鍍錫銅帶拉伸變形后耐腐蝕性能進(jìn)行了研究,具體內(nèi)容如下:
　　1.在深入研究傳統(tǒng)的錫鍍層電沉積工藝的基礎(chǔ)上,改進(jìn)了工藝配方,采用脈沖電沉積方法,分別改變了脈沖占空比、脈沖頻率、雙向脈沖正反電流比等參數(shù),制備出鍍層厚度均為4μm的錫鍍層。
　　2.對(duì)所制備的樣品進(jìn)行表面形貌和相結(jié)構(gòu)

4、的表征,研究了三種脈沖參數(shù)對(duì)錫鍍層微觀結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律。結(jié)果表明:(1)隨著脈沖占空比的增大,鍍層表面晶粒尺寸增大,孔隙率增高,晶粒的生長(zhǎng)擇優(yōu)取向逐漸從Sn(101)晶面向Sn(211)晶面轉(zhuǎn)變;(2)隨著脈沖頻率的增大,晶粒尺寸減小,孔隙率降低,晶粒的生長(zhǎng)擇優(yōu)取向從Sn(211)晶面向Sn(101)晶面轉(zhuǎn)變;(3)隨著雙向脈沖正反電流比的減小,鍍層晶粒逐漸增大,晶粒的生長(zhǎng)擇優(yōu)取向從Sn(101)晶面向Sn(211)晶面轉(zhuǎn)變。
　　

5、3.測(cè)試不同脈沖參數(shù)下得到的不同錫鍍層的硬度值,研究脈沖參數(shù)與錫鍍層硬度值之間的關(guān)系;對(duì)樣品進(jìn)行拉伸,采用電化學(xué)工作站對(duì)樣品的耐腐蝕性能進(jìn)行研究,得到脈沖參數(shù)對(duì)樣品的硬度與拉伸后裂紋的變化以及耐腐蝕性能之間的關(guān)系。結(jié)果表明：(1)隨著脈沖占空比的增大,鍍層的硬度逐漸降低;拉伸后鍍層的表面裂紋逐漸減小,其耐腐蝕性能也逐漸增強(qiáng);(2)隨著脈沖頻率和雙向脈沖正反電流比的增大,鍍層的硬度明顯增大;拉伸后鍍層的表面裂紋逐漸增大,其耐腐蝕性能逐漸降