有的奥运金牌“秃噜皮”了……给一块银牌镀金有几种方法?

2021-08-25 16:24  人民资讯

利用化学镀方法加工的镀镍零件 (图片来源:AliceLr)

很多种类的镀层既可以用化学镀的方式进行,也可以用电镀的方式进行。例如银和金的镀层,通过以上两种方式都可以实现制备。但化学镀和电镀的镀层在性质上还是存在很大的差异,具体的工艺条件也会极大地影响镀层的性质。

和化学镀相比,电镀最大的优势在于效率高,镀层生长可以非常迅速。而化学镀则必须控制反应速度,不能过快,否则就会产生各种镀层缺陷。

集成电路板经常有镀银或者镀金的需求,但集成电路板一般是树脂材质,不能导电。因此,工厂都会先在电路板上需要进行镀覆的地方,利用化学镀方式镀上一层钯。这层钯可能只有几十个纳米厚,它们排列紧密强度高,能够为后续的电镀工艺提供导体层,因此我们经常把这层钯叫做种子层。有了种子层,就可以再进行电镀金或者电镀银的后续工艺。

话说回来,电路板上为什么需要用到大量的金、银、铜材料呢?

首先,金可以起到很好的抗氧化作用,高温焊接时候能够和液态焊料良好浸润,获得高质量焊点。

而银作为具有极高电导率热导率的金属,在电路板中经常用作导线和接头。

铜价格相对便宜,且导电导热良好,因此常作为电路板中导电部分的基板。这也是为什么东京奥运会回收的大量废旧手机能够提炼出奖牌制造所需的贵金属的原因。

电路板上含有大量的金、银、铜 (图片来源:twenty20.com)

磁控溅射是制作高纯镀层的不二选择。磁控溅射的原理和电镀、化学镀又有不同。磁控溅射是利用高压电场让靶材表面的原子电离,并以等离子体的形式轰击希望镀覆的基材表面,从而紧密附着在基材上的镀层方式。

假如我们希望在银板上镀金,那么就用金来充当靶材。和电镀相比,磁控溅射的优势在于纯净度非常高,金属靶材都是高纯金属,而这个过程在抽成高真空的腔室中进行,几乎不会引入杂质。

但电镀则不同,电镀的镀槽环境复杂,是多种无机盐和有机物的混合体系,镀层中往往含有大量的夹杂物。这些夹杂物将随着镀覆过程的进行会混入镀层之中,无法清除。

磁控溅射还有一个好处:它不像电镀一样,存在很多的不可行组合,基本上只要是能制成靶材的物质,都可以很好地在基板上进行镀覆,对于金属类别组合的条件没有那么苛刻。

当然,在反应条件上则相反,磁控溅射需要高真空环境,成本比电镀显然还是要高上不少。电镀槽可以有几十米长几米宽,而磁控溅射的腔室受到真空度制约,很难做到这么大,即使是工业级设备的腔室,也可能就只有你家洗衣机的滚筒那么大。

磁控溅射,图中紫色光芒即为靶材上方的等离子体(图片来源:作者拍摄)

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