TWI539028B - 無電鎳合金電鍍浴及其沈積方法 - Google Patents

Description

無電鎳合金電鍍浴及其沈積方法

本發明係關於一種水性鎳磷錫合金無電電鍍浴及將此合金層沈積在基板(包括但不限於用於記憶光碟應用者)上之方法。特定言之，本發明係關於一種水性鎳磷錫合金記憶光碟無電電鍍浴及將此合金沈積至記憶光碟基板上之方法，其中該鎳磷錫合金提供具有增強之熱安定性的沈積，該熱安定性係定義為高溫退火處理時抑制結晶化及壓抑磁化。

本專利申請案主張在2010年9月3日申請之美國臨時專利申請案第61/379,835號之優先權，其揭示內容以引用方式併入本文供參考。

該無電鎳電鍍工業長期已涉及開發用於各種基板之金屬塗層。此等塗層係沈積在金屬及非金屬材料上，對該表面賦予所需的鎳合金之物理及化學性質。此無電電鍍法一般係採用還原劑(諸如次磷酸鹽)並一般被描述為可控的自催化化學還原製程用於使所需金屬以沉積物沉積或鍍敷於適宜基板上。在還原劑存在下及在適當無電鎳電鍍條件下，將適當基板浸入鎳電鍍水溶液中即形成該沈積物。該形成於基板表面上的無電鎳合金經常被稱為塗層、膜、沈積物或電鍍層。

在電腦工業中，硬碟數據儲存元件或記憶光碟通常由鋁或鋁合金基板製造。經由任何各類方法，需處理或塗覆該基板使得其可作為保存電子寫入資訊於光碟上之磁性介質的儲存庫。典型地，於裸鋁或鋁合金基板上無電電鍍鎳磷合金層係用以保護該基板，其提供化學及機械性適於後續處理及沈積磁介質之表面。該基板之無電鎳合金電鍍覆蓋了缺陷並提供可被抛光及超精加工之表面。

針對記憶光碟電鍍應用，無電鎳合金電鍍為既定的電鍍法，其無需外部電鍍電流即可使鎳磷(NiP)合金塗層連續沈積於該記憶光碟基板上。所得的NiP合金塗層為非晶形且在隨後退火時適當地保持非晶形。於該塗層中形成鎳合金結晶將阻礙該表層被抛光及超加工至記憶光碟工業所需標準。一種監測NiP合金結晶形成是否已發生在該塗層中之方法為量測該沈積物之磁性。該NiP合金之非晶相係無磁性，而該結晶域係有磁性。

隨著磁性介質技術朝更高區域密度儲存裝置發展，記憶光碟工業要求該無電鎳合金層之更強固特徵。此等沈積特徵之一係經改善的熱安定性。意指該沉積耐受暴露於更高的退火處理溫度而不結晶的能力。相較於不穩定物質，在退火期間抑制結晶化之此作用顯示其本身可壓抑該沈積物之磁化。一種獲得鎳磷合金之熱安定性增強的方式為通過併入一種有助於抑制在高溫下結晶化之適宜第三組分。

於至少一種成分為鎳(Ni)的合金中包含錫(Sn)先前已藉由電弧熔煉塊體成分及淬火冷卻所得混合物而完成。此等操作證明於Ni中添加Sn應有助於改善該物質之熱安定性。然而，該電弧熔煉製程工業上並不適用於塗覆記憶光碟基板。亦已利用分解反應來製造Ni-Sn物質，但此方法無法產製光滑、均勻塗層，因而不適用於記憶光碟應用。Sn-Ni合金之電鍍亦為已知，但此方法無法產製具有記憶光碟應用所要求的平坦度。

鎳磷錫(NiPSn)合金先前已使用無電電鍍浴製造。然而，此等無電沈積技術一般使用利用錫酸鹽作為Sn源之鹼基浴(alkaline-based bath)，且在沈積合金中無法同時達成含量大於3%之Sn及7-12%之P。通常，鹼基浴亦包含硫基浴安定劑/加速劑，如硫脲，其使該沈積物之耐腐蝕性變差並阻礙該浴用於內記憶光碟應用。另外的方法包括使用酸性極高的NiPSn浴，但發現並不適於記憶光碟應用。在一例中，採用高酸性浴(pH=0.5)，其需要高含量錫及硫脲，且並不導致磷之共沈積，以不當的低沈積速率(~0.6微英寸/分鐘)產出結晶沈積物。該沈積物之結晶性質使得其不適用於記憶光碟應用。在其他例中，該等電鍍浴需要二硼酯(通常來自葡糖庚酸)或形成錫酸鹽-葡萄糖酸鹽錯合物以獲得錫之共沈積。在彼等操作中的電鍍浴亦需要較大含量的錫，且在pH<5，彼等條件下，無法產出同時具有3-9%Sn及7-12%P含量之NiPSn沈積。此外，有些先前技術電鍍浴利用硫脲，其使得該沈積不適用於記憶光碟應用。

儘管本文描述先前技術，但仍需要一種水性鎳磷錫合金無電電鍍浴及將該NiPSn合金化學沈積在記憶光碟基板上之方法，其中該沈積物質為非晶形且帶有增強之熱安定性(定義為在高溫退火時抑制結晶化及壓抑磁化)。儘管在記憶光碟工業中已顯見此類型水性鎳磷錫合金無電電鍍浴之應用及電鍍基板的方法，但此浴及方法一般可用來施加NiPSn合金沈積物至任何需要具有改善熱安定性的鎳合金沈積物的適宜活化物質表面。

通常，本發明之一態樣是提供一種水性鎳磷錫合金無電電鍍浴用於以含有3-9%Sn及7-12%P之沈積物電鍍基板。特定言之，此處基板較佳(但不限於)為用於記憶光碟應用之鋁基板。該電鍍浴係由至少一種鎳離子源、次磷酸鹽(作為還原劑)、至少一種螯合劑、輔助浴安定劑及至少一種亞錫離子源所構成。此電鍍浴亦含有無電鎳電鍍產生的副產物，諸如次磷酸鹽及在電鍍期間用於調pH或補充浴液反應物的任意酸性或鹼性組分。

本發明之一態樣為將錫引入至無電電鍍浴中，其方式使該金屬共沈積以形成鎳磷錫合金。特定言之，此處引入錫之形式係來自亞錫源。

本發明之另一目的是提供用於電鍍基板之水性鎳磷錫合金無電電鍍浴。該電鍍浴包括至少一種鎳離子源，其中該至少一種鎳離子源係以約1-15 g/L之範圍提供；作為還原劑之次磷酸鹽，其中該次磷酸鹽係以約10-50 g/L之範圍提供；至少一種螯合劑，其中該至少一種螯合劑係以約1-65 g/L之範圍提供；輔助浴安定劑，其中該安定劑係以<1 g/L範圍提供；及至少一種亞錫離子源，其中該至少一種亞錫離子源係以約0.001至約0.1 g/L之範圍提供；其中該電鍍浴係維持在pH介於4-5。

本發明之另一目的為在該伴隨NiP共沉澱之電鍍浴中維持低含量之亞錫離子。該自此電鍍浴形成之NiPSn沈積係提供介於3-9%之錫及介於7-12%之磷。該錫亦用作浴安定劑，減少剝落並確保沈積光滑。

本發明之另一目的是提供不含硫代或硫醇基安定劑/加速劑(如硫脲)的水性鎳磷錫合金無電電鍍浴。

本發明之另一態樣是提供一種用三元合金無電電鍍基板表面之方法。該方法包括下列步驟：提供待電鍍基板，將該基板浸入已加熱至低於約96℃(約205℉)之溫度並維持在pH介於4-5的水性鎳磷合金電鍍浴中，其中該電鍍浴包括：至少一種鎳離子源，其中該至少一種鎳離子源係以介於約1-15 g/L提供；作為還原劑之次磷酸鹽，其中該次磷酸鹽係以介於約10-50 g/L提供；至少一種螯合劑，其中該至少一種螯合劑係以介於約1-65 g/L提供；輔助浴安定劑，其中該安定劑係以<1 g/L範圍提供；及至少一種亞錫離子源，其中該至少一種亞錫離子源係以介於約0.001至約0.1 g/L提供；並將該鎳磷錫合金以約每分鐘4微英寸之速率電鍍至該基板表面以形成電鍍基板，其中該電鍍基板具有至少40微英寸之厚度且該鎳磷錫合金包括介於3-9%之錫及介於7-12%之磷。

此處所用基板可為記憶光碟工業所用的鋁基板等。然而，此浴及製造NiPSn塗層方法之利用性並不限於鋁基板，原因在於任何金屬，包括鋁及鋼，或非金屬塑料基板皆可在該本文所述處理條件下浸於該浴以沈積NiPSn合金膜，但條件為基板之表層係經如無電電鍍工業中通常實施的適宜預處理製程予以活化。

本發明方法的另一態樣為以適於該記憶光碟工業之速率電鍍該NiPSn合金，特定言之以大於2.5 μin/min(3.8 μm/hr)之速率。該電鍍基板之方法進一步包括當在該電鍍過程中該水性鎳磷錫合金無電電鍍浴之組分將要耗盡時予以補充該等組分。

再者，該由此新穎浴調配物及方法製造的無電NiPSn沈積物相較於自一般無電NiP合金製得者具有較佳熱安定性，意指在高溫退火期間結晶化被抑制，且使得該NiPSn沈積物之磁化被壓抑。

依據該水性鎳磷錫合金無電電鍍浴其組合物態樣而達成本發明之益處及優勢，該電鍍浴含有至少一種鎳鹽、作為還原劑之次磷酸鹽、至少一種螯合組分、輔助浴安定劑、及至少一種亞錫離子源用於電鍍基板使得熱安定性提高。將錫併入該鎳磷合金對於改善該沈積物之熱安定性是不可缺少的。

本發明係關於開發無電電鍍浴，其製造適於記憶光碟應用的鎳磷錫合金。此處表示之水性鎳磷錫無電電鍍浴之調配物係與記憶光碟工業所採用的用以沈積鎳底層的當前方法相容。本文所述用於沈積NiPSn的調配物及方法可應用於記憶光碟應用以外的基板。

本發明之一實施例提供一種水性鎳磷錫合金無電電鍍浴，其含有至少一種鎳鹽、次磷酸鹽作為還原劑、至少一種螯合組分、輔助浴安定劑、及至少一種亞錫離子源用於電鍍記憶光碟基板，相較一般無電鎳沈積，其製造具有增強之熱安定性的無電鎳磷錫合金。

本發明之另一實施例提供一種水性鎳磷錫合金無電電鍍浴，其含有至少一種鎳鹽、作為還原劑之次磷酸鹽、至少一種螯合組分、輔助浴安定劑、及至少一種亞錫離子源用於電鍍經適當活化的基板表面，諸如如鋁或鋼之金屬或如塑料之非金屬。

在一實施例中，該水性鎳磷錫合金無電電鍍浴之至少一種鎳鹽包括，但不限於，鎳鹽類，諸如硫酸鎳、氯化鎳、乙酸鎳及其類似物以提供濃度在約1至至多約15 g/L之範圍內的鎳離子，濃度在約3至約8 g/L之範圍內較佳。

在另一實施例中，該用作還原劑的次磷酸鹽係較佳為次磷酸鈉。該次磷酸鹽於該電鍍溶液中的濃度係在約10至約50 g/L範圍內，但較佳係在約15至約40 g/L之範圍內。

所採用的鎳離子及次磷酸鹽之濃度將在上述範圍內變化，此範圍視該浴中此兩種成分的相對濃度、該浴的特定操作條件及其他存在的浴成分之種類及濃度而定。

為提供一種具有合適壽命及操作性能的可行電鍍浴，以足量併入至少一種螯合劑使存在於浴中的鎳離子錯合並使在使用該浴期間形成的該次磷酸降解產物進一步溶解。該浴中存在之鎳離子之錯合作用阻礙次磷酸鎳之形成，該次磷酸鈉具有相當低溶解度且易於形成不溶懸浮液，其不僅作用為催化核促進浴分解，而且導致形成粗糙或粗製的非所欲的鎳沈積。在本發明之一實施例中，該至少一種螯合組分可包括各種多配齒配位體，諸如有機酸，如檸檬酸、乳酸、酒石酸、琥珀酸、蘋果酸、馬來酸或乙二胺四乙酸(EDTA)。一般而言，該所有螯合劑組分濃度一般應略適度地化學計量超過該鎳離子濃度。在一實施例中，該至少一種螯合組分之濃度可以約1至約65 g/L範圍提供。

在又一實施例中，該輔助浴安定劑包括重金屬鹽及/或有機安定劑。舉例來說，該安定劑可為三水合乙酸鉛。該輔助浴安定劑之濃度可為≦1 g/L。

在另一實施例中，該至少一種亞錫離子源可包括硫酸亞錫、氯化亞錫及甲基磺酸錫。該亞錫離子可以約0.001至約0.1 g/L之濃度範圍提供。

除前述以外，該組合物亦可含有界面活性劑、緩衝劑及其他類似添加劑。該等界面活性劑係針對各種功能而添加，包含有助於細化該鎳沈積粒子的物質。亦可使用適宜緩衝劑(包括酸、鹼或其組合)以穩定該電鍍浴之pH。

於進行本發明之鎳磷錫合金之無電電鍍中採用的條件將取決於該合金中與鎳共沈積之金屬的所需最終濃度、所採用的還原劑及合金中所需的此等還原劑的量、及本文描述的其他電鍍浴組分。此外該合金之最終組成且特別是與鎳共沈積之錫的量將為該pH範圍、該金屬陽離子濃度、將錫引入浴中之方式及該浴之溫度的函數。因此，下文所述條件可變化且非用以限制本發明範圍在所示範圍內，以達成多種整體相異之合金組成。

為了有效地電鍍該鎳合金，將該等水性鎳磷錫合金無電電鍍浴加熱至低於約96℃(約250℉)，較佳介於約87-91℃(約188-196℉)。低於前述範圍的溫度產生不合理之低電鍍速率(低於2 μin/min)。接著將該基板(一般為鋁基板，但不限於鋁基板)浸入該浴中用於電鍍。視情況，該基板可在電鍍之前進行適宜預處理。該電鍍浴之pH可維持在pH約<5，較佳介於約4-5。另，隨著電鍍繼續，該浴之pH降低並必須藉由添加適宜緩衝劑(包括酸及/或鹼)持續調整以使之維持在其最佳範圍內。典型地，硫酸、氫氧化鈉或氫氧化銨可用來維持pH。另外，基於需要，該水性鎳磷錫合金無電電鍍浴之組分可在其等在該電鍍過程中將要耗盡時予以補充。

在本發明之一實施例中，該無電電鍍浴之鎳磷錫合金之電鍍產生介於2.5至6 μin/min之電鍍速率，較佳約4 μin/min。

本發明方法所得的該鎳磷錫合金之組成在該沈積物維持介於3-9%Sn及7-12%P。此合金組成一般產生厚度大於40微英寸(~1 μm)，並保持在更大厚度。針對記憶光碟應用，一般沈積物厚度係介於300-600微英寸(7.5-15 μm)。

為了顯示本發明之優點，已進行檢測，檢測結果示於以下描述中。此等檢測已考量該組成、該磁性測量、結晶度及由各種組成獲得的該鎳磷錫合金沈積物之硬度。

此處熱安定性係以物質暴露於高溫後保持非結晶的能力為特徵。該暴露時間係依據該選擇退火的溫度而異。若沈積物在該等選定條件下不具有熱安定性，則全部或部分該膜可經歷結晶化。非結晶Ni合金一般不具磁性而結晶Ni合金一般具有磁性。追蹤Ni合金之結晶度的一種方式為量測該物質之磁性並與參照比較。當接受相同退火條件時，沈積物相較於一般NiP合金者具有更低磁性時顯示其具有經改善的熱安定性。

為了比較本發明之鎳磷錫合金沈積作為傳統NiP沈積物之更具熱安定替代物的效果，對自市售的無電鎳電鍍浴所得之鎳沈積物進行磁性測量。使記憶光碟鋁基板進行預處理以活化其表面並接著將其浸入已加熱至介於約87-91℃(約188-196℉)並維持在pH介於4-5的市售無電鎳浴中。該無電電鍍浴之組分在將要耗盡時予以補充。藉由將經塗覆之記憶光碟基板置於在溫度約350℃(約660℉)之恆溫箱中15分鐘且接著使用具有±5000 Oe之循環域的Lake Shore振動樣品磁強計(VSM)量測該樣品之磁性來檢測熱安定性。減去該鋁基板所致之磁化作用並以高斯為單位記錄該沈積物之飽和磁化度。

獲自該市售無電鎳電鍍浴中之鎳沈積物之檢測結果顯示於下表。

由表1之該等磁性量測結果可見，在溫度約350℃退火15分鐘後，市售無電鎳合金電鍍浴中之各沈積物皆係遠高於100高斯。

為了比較目的，接著對依據本發明之該水性鎳磷錫合金無電電鍍浴及方法自包含亞錫離子源之浴所得的鎳磷錫合金沈積物進行磁性量測。特定言之，以與錫共沈積之方式添加甲烷磺酸錫至鹼性無電鎳合金電鍍浴中。使記憶光碟鋁基板經受預處理製程以活化其表面，並接著將其浸入已加熱至介於約87-91℃(約188-196℉)並維持在pH介於4-5之本發明之水性鎳磷錫合金無電電鍍浴中。電鍍期間該水性鎳磷錫合金無電電鍍浴之組分在將要耗盡時將會被補充直至約400微英寸之該鎳磷錫合金沈積於該基板表面。在一實例中，該水性鎳磷錫合金無電電鍍浴之組合物包括以下組分：

鎳離子　3-8 g/L

輔助浴安定劑　0-1 g/L

次磷酸鹽　15-40 g/L

錫離子(來自亞錫離子源)　0.001-0.1 g/L

螯合組分　1-65 g/L

在約350℃退火15分鐘後，以針對獲自表1中之市售化學品之樣品相同方式進行該NiPSn合金沈積之磁性測量。如圖1中所示，在使自本發明之水性鎳磷錫合金無電電鍍浴所得之鎳磷錫沈積物退火之後，該每一測量值均小於100高斯，且在大多數情況下小於10高斯。相較於自不含亞錫離子源之鹼性化學電鍍浴及在類似條件下所得之沉積物，該鎳磷錫合金沈積物在退火後磁性更低，其顯示包含錫導致沈積物更具熱安定性。

藉由量測磁性作為時間的函數並比較該磁化(源自結晶化)增加時的速率亦可發現本發明之NiPSn沈積物相較於NiP沈積物具有改善之熱安定性。如圖2所示，當保持在溫度350℃(約660℉)時，該NiPSn合金之磁化以比NiP合金之更低的速率增加，顯示在NiPSn沈積物中抑制了結晶化。

經改善之熱安定性之另一顯示為物質在高溫下保持非晶形的能力。結晶化之抑制顯示其自身增加了非晶形物質之結晶化溫度。另一熱安定性之檢測為使用示差掃描熱量卡計(DSC)測量該非晶形物質之結晶化溫度(Tc)。該等結果顯示於圖3中。為了比較，針對本發明之NiPSn沈積物及一般NiP沈積物在DSC Q2000(TA儀器)上於N₂氣體吹拂條件下以10℃/分鐘之升溫速率自周圍溫度至高溫進行DSC掃描。使用此技術量測結晶化溫度係如下：a)NiPSn，T_c=393.42℃；b)市售浴1 NiP，T_c=364.45℃；及c)市售浴2 NiP，T_c=359.33℃。如圖3所示，該依據本發明列出的浴及方法製造的NiPSn沈積物(a)之結晶化溫度比由一般無電鎳合金浴(b及c)製造之NiP沈積物高約30℃，其顯示添加Sn至該合金中抑制結晶化至更高溫度，並證實該NiPSn合金更具熱穩定。

添加合金元素可導致相改變。重要的是控制共沈積於該NiPSn合金中的錫含量以避免富含Ni及富含Sn區域的分凝。圖4顯示X射線繞射圖，其說明自本發明之一實施例的無電沈積NiPSn(a)為非晶形，此由該繞射圖形中觀察到寬峰(與一般無電沈積NiP(b)極相似)而得知。

接著利用在FEI Quanta 200 2D SEM上進行能量色散X射線光譜儀(EDX)測量。如表2中所示，量測該等NiPSn樣品而含有%Sn=3-9%及%P=7-12%。

應達成該物質之熱安定性的改善應而對無電鎳合金塗層之其他所需性質(諸如硬度及耐腐蝕性)無負面影響。

獲自本發明之無電沈積NiPSn膜之硬度在機械上應與一般NiP膜相當。採用Buehler Micromet 2100使用0.01kgf在無電塗層鋁基板上進行硬度測量並以維氏硬度值(VHN)表示。如表3所示，依據本發明之一實施例之鎳磷錫合金沈積物的硬度量值類似於市售無電鎳合金沈積物之量值。

耐腐蝕性可定義為使該沈積物暴露於腐蝕性環境後之質量損失。依據本發明之一實施例之鎳磷錫合金沈積物之耐腐蝕性係使用質量損失技術予以特徵化。在暴露於50/50體積%硝酸約20分鐘之後，使用Thermonoran LXHR進行X射線螢光(XRF)測量以測定該沈積物之厚度改變。此分析之該等結果如表4中所示，顯示依據本發明之一實施例之鎳磷錫合金沈積物比市售鎳電鍍浴之所得的鎳沈積物之耐腐蝕性更強，由該樣品之更小厚度損失可證明。

基於上述揭示內容，現應了解如本文所述之該水性鎳磷錫合金無電電鍍浴及將鎳合金沉積至基板上之方法將可完成前述目的。因此，應了解在不脫離本文揭示與描述的本發明之實質內可決定出明顯落在本發明申請專利範圍內的任何變化且因此可決定該等特定組分元素之選擇。

圖1為比較依據本發明之一實施例之水性鎳磷錫合金無電電鍍浴與不含亞錫離子源之鹼性化學無電鎳電鍍浴之退火沈積物之磁性測量的表示圖；

圖2顯示針對NiPSn及NiP在350℃磁化度與時間的函數關係；

圖3顯示代表性的示差掃描熱量測定法(DSC)跡線，比較一般NiPSn沈積物a)與一般NiP沈積物b)及c)之結晶化溫度；及

圖4顯示代表性的X射線繞射(XRD)數據，比較一般剛電鍍的NiPSn沈積物a)及剛電鍍的NiP沈積物b)之結晶度。

(無元件符號說明)

Claims (28)

1. 一種用於電鍍基板之水性鎳磷錫合金無電電鍍浴，該電鍍浴包括：至少一種鎳離子源，其中該至少一種鎳離子源係以約1-15 g/L之範圍提供；作為還原劑之次磷酸鹽，其中該次磷酸鹽係以約10-50 g/L之範圍提供；至少一種螯合劑，其中該至少一種螯合劑係以約1-65 g/L之範圍提供；輔助浴安定劑，其中該安定劑係以≦1 g/L之範圍提供；及至少一種亞錫離子源，其中該至少一種亞錫離子源係以約0.001至約0.1 g/L之範圍提供，其中該電鍍浴係維持在pH介於4-5。
2. 如請求項1之電鍍浴，其中該至少一種鎳離子源係選自由硫酸鎳、氯化鎳及乙酸鎳組成之群。
3. 如請求項1之電鍍浴，其中該至少一種鎳離子源係以約3-8 g/L之範圍提供。
4. 如請求項1之電鍍浴，其中該次磷酸鹽為次磷酸鈉。
5. 如請求項1之電鍍浴，其中該次磷酸鹽係以約15-40 g/L之範圍提供。
6. 如請求項1之電鍍浴，其中該至少一種螯合劑可選自由檸檬酸、乳酸、酒石酸、琥珀酸、蘋果酸、馬來酸及乙二胺四乙酸組成之群。
7. 如請求項1之電鍍浴，其中該輔助浴安定劑為三水合乙酸鉛。
8. 如請求項1之電鍍浴，其中該至少一種亞錫離子源可選自由硫酸亞錫、氯化亞錫及甲基磺酸錫。
9. 如請求項8之電鍍浴，其中該至少一種亞錫離子源為甲基磺酸錫。
10. 如請求項1之電鍍浴，其中該水性鎳磷錫合金無電電鍍浴不含包括硫脲之硫基(sulfur-based)促進劑及安定劑。
11. 如請求項1之電鍍浴，其中該水性鎳磷錫合金無電電鍍浴不含選自由二硼酯、硼-葡萄糖酸錯合物及錫酸鹽-葡萄糖酸鹽錯合物。
12. 如請求項1之電鍍浴，其中該基板為選自由鋼、鋁、熱塑性聚合物及熱固性聚合物組成之群之物質。
13. 一種以三元合金無電電鍍基板表面之方法，該方法包括下列步驟：提供待電鍍之基板；將該基板浸入已加熱至溫度低於約96℃(約205℉)並維持在pH介於4-5之水性鎳磷錫合金電鍍浴中，其中該電鍍浴包括：至少一種鎳離子源，其中該至少一種鎳離子源係以約1-15 g/L之範圍提供；作為還原劑之次磷酸鹽，其中該次磷酸鹽係以約10-50 g/L之範圍提供；至少一種螯合劑，其中該至少一種螯合劑係以約1-65 g/L之範圍提供；輔助浴安定劑，其中該安定劑係以≦1 g/L之範圍提供；及至少一種亞錫離子源，其中該至少一種亞錫離子源係以約0.001至約0.1 g/L之範圍提供；及將該鎳磷錫合金以約每分鐘4微英寸之速率電鍍至該基板表面以形成電鍍基板，其中該電鍍基板具有至少40微英寸之厚度且該鎳磷錫合金包括介於3-9%之錫及介於7-12%之磷。
14. 如請求項13之方法，其進一步包括使該基板進行預處理製程之步驟，其中在將該鎳磷錫合金電鍍至該基板上之前該預處理製程活化該基板表面。
15. 如請求項13之方法，其中於電鍍製程期間於該等電鍍浴中補充該至少一種鎳離子源、該次磷酸鹽、該至少一種螯合劑、該輔助浴安定劑及該至少一種亞錫離子源。
16. 如請求項13之方法，其中該至少一種鎳離子源係選自由硫酸鎳、氯化鎳及乙酸鎳組成之群。
17. 如請求項13之方法，其中該至少一種鎳離子源係以約3-8 g/L之範圍提供。
18. 如請求項13之方法，其中該次磷酸鹽為次磷酸鈉。
19. 如請求項13之方法，其中該次磷酸鹽係以約15-40 g/L之範圍提供。
20. 如請求項13之方法，其中該至少一種螯合劑可選自由檸檬酸、乳酸、酒石酸、琥珀酸、蘋果酸、馬來酸及乙二胺四乙酸組成之群。
21. 如請求項13之方法，其中該輔助浴安定劑為三水合乙酸鉛。
22. 如請求項13之方法，其中該至少一種亞錫離子源可選自由硫酸亞錫、氯化亞錫及甲基磺酸錫。
23. 如請求項22之方法，其中該至少一種亞錫離子源為甲基磺酸錫。
24. 如請求項13之方法，其中該水性鎳磷錫合金無電電鍍浴不含包括硫脲之硫基促進劑及安定劑。
25. 如請求項13之方法，其中該水性鎳磷錫合金無電電鍍浴不含選自由二硼酯、硼-葡萄糖酸錯合物及錫酸鹽-葡萄糖酸鹽錯合物。
26. 如請求項13之方法，其中該基板為選自由鋼、鋁、熱塑性聚合物及熱固性聚合物組成之群之物質。
27. 如請求項13之方法，其中於該三元合金之電鍍期間補充該至少一種鎳離子源、該次磷酸鹽、該至少一種螯合劑及該輔助浴安定劑。
28. 如請求項13之方法，其中使錫共沈積使得當藉由示差掃描熱量測定法以10℃/分鐘之掃描速率量測該三元合金時，其展現至少390℃之結晶化溫度Tc。