基于Minitab软件的低内应力镍电铸工艺优化*

同济大学机械与能源工程学院 王昆 汪聿标

为消除阴极和阳极形状和尺寸参数对沉积层内应力的影响，本文以铜薄片为阴极、镍板为阳极进行了响应曲面设计试验。采用Minitab进行试验设计与分析得到镍电铸基本工艺参数：电流密度、氨基磺酸镍浓度、电铸液温度与内应力的回归方程。基于响应面建立的模型进行优化求解，并通过试验验证，得到了一组低内应力的试验参数组合。

1 试验准备

1.1 试验参数

电铸镍具有良好的力学性能，因此常被用做高精密仪器的元件，如X射线分析仪。而对于高精密仪器，电铸内应力过大将影响其检测精度，因此需要研究镍电铸基础工艺参数制造出低应力的镍电铸薄壁件。镍电铸主要使用的电铸液主要有硫酸盐系列和氨基磺酸盐系列，氨基磺酸盐系列的电铸液有利于得到低内应力的沉积层，因此选择氨基磺酸盐系列的电铸液，参数如表1所示。

表1 试验参数Tab.1 Test parameters

对于镍电铸工艺，电流密度、温度、氨基磺酸镍浓度是显著影响因素。硼酸作为PH缓冲剂，用于维持电铸过程中的PH值，避免PH值升高，电铸液的导电性能下降；氯化镍作用导电盐，主要用于提高电铸液的导电率，促进阳极正常溶解；十二烷基硫酸钠作为表面活性剂，可以有效降低电铸液的表面张力和粘度，改善沉积层的表面质量，避免出现针孔。

1.2 试验样件

阴极、阳极几何参数通过影响阴极表面电流密度，间接影响沉积层的内应力。平行板之间的电……