[01581344]基于互补二元络合原理的无氰镀银工艺

长期以来,氰化物一直是镀银（铜）工艺的主要络合物。其络合能力强,虽可获得优良的镀层,但也存在严重的废水重金属超标的环境问题。此外,氰化物剧毒,因管控不当引发的重大伤亡事故时有发生,引起了较大的社会恐慌。镀银（铜）是电子、电气、电力等工业产品的基础工艺,具有不可替代性。因此,从新原理和新技术出发,开发环境友好的氰化镀银（铜）的替代工艺具有极为迫切的现实意义。 本项目基于长期系统的基础研究和应用实践,针对现有无氰电镀体系络合剂络合能力的不足,总结提出了“互补型二元络合剂”的设计原理,开发了系列ZHL无氰镀银（铜）工艺及相关镀液产品。该项目的主要创新点包括： 1) 创新性提出了“互补型二元络合剂”的设计原则。现有无氰络合剂对银离子的络合能力弱,即便再增加一种同功能的辅助络合剂也难以获得接近氰化电镀的效果。本项目系统研究了界面电子传递的基本问题,阐述了界面有机分子对此过程的影响,建立了电子传递路径的模型,提出了“从调控基底给电子能力的角度出发设计辅助络合剂”,突破了传统的以银离子为目标设计辅助络合剂的思维局限,实现了辅助络合剂-铜互补体系对银离子沉积的机理和镀层表面结晶结构的调控。 2) 开发了高效的电镀银（铜）添加剂,针对挂镀、滚镀和刷镀的工艺特点,优化了电镀液的组成,形成了ZHL系列无氰电镀液产品,其成本低,生产环保,废水处理简单,在雷达、核电、钻井设备、汽车电子、传感器等产品上获得了广泛的应用。仅2014年推广的一项工艺就实现了每年1200万的产值,并少用数十吨的氰化物,突显了本项目巨大的社会效益。 3) 阐明了镀层的微观结构与其宏观性质之间的关系。自主开发了超大规模分子动力学仿真程序（NanoMD）并被多个国内科研机构应用,促进了微纳机械力学相关研究的进展。本项目模拟研究了在不同晶面上镀层的生长机理和微观结构对镀层机械力学行为的影响。发现了纳米尺度材料失效的位置具有统计分布特征,揭示了镀层金属材料失效的不确定性。这一发现也具有重要的科学意义,即在纳米（介观）世界存在“最可几”分布的现象。该工作发表于《Nano Lett.》之后,《Materials Today》杂志（IF ＞ 24）对此工作予以专门的介绍和评述。 项目获得了“国家科技支撑计划”、南京“321引进计划”等支持;授权10件发明专利;获得2项软件著作权;发表工艺研究论文10篇,基础研究论文31篇。本项目完成了从基础研究到应用开发完整的核心技术发明,为全面解决氰化电镀带来的重金属污染及生产安全问题打下基础。