铜镀层的作用及对镀层,镀液的基本要求与选择

PCB全制程资料2009-01-05 23:08:41 阅读29 评论1 字号：大中小订阅

铜，元素符号Cu,原子量63.5，密度8.89克/厘米3，Cu2+的电化当量1.186克/安时。铜具有良好的导电性和良好的机械性能，铜镀层也是如此，并且铜容易活化，能够与其它金属镀层形成良好的金属一金属间键合，从而获得镀层间的良好的结合力。因此，镀铜在印制板制作过程中占有重要位置。

1、铜镀层的作用及对镀层，镀液的基本要求

1.1镀铜层的作用

在双面或多层印制板制作过程中，铜镀层的作用其一是作为孔的化学镀铜层（一般0.5-2微米）的加厚层，通过全板镀铜达到厚度5-8微米，一般称为加厚铜；其二是作为图形电镀Sn-pd或低应力镍的底层，其厚度可达20-25微米，一般称为图形镀铜。随着印制板向高密度，高精度发展，对铜镀层的要求也越来越高。

1.2对铜镀层的基本要求

1.2.1良好的机械性能

镀层的机械性能主要指韧性，它是金属学上的概念。在金属学中，金属的韧性是由相对伸长率和抗张强度来决定的，Tou=ξ.ó,式中Tou一金属的韧性，ξ一相对伸长率，ó一抗张强度。而相对伸长率ξ=(L-L0)/L0*100%, 是表示金属变形能力大小的物理量，而抗张强度是单位横截面上承受的位力，是表示表示金属抗变形能力的物理量。从公式看出，韧性与金属的相对伸长率和抗张强度有关，是表示材料被拉断需要的总能量。对铜镀层，一般要求相对伸长率不低于10％，抗张强度为20-50公斤/毫米2，以保证在波峰焊（通常260-2700C）和热风整平(通常2320C)时，不至于因环氧树脂基材与镀铜层膨胀系数的差异（环氧树脂膨胀系数12.8*10-5/0C，铜0.68*10-5/0C，相差约20倍），而使镀铜层产生纵向断裂。

1.2.2板面镀层厚度（Ts）和孔壁镀铜层厚度（Th）之比接近1：1.只有板面及孔内镀层厚度均匀，才能保证镀层有足够的强度和导电生。这就需要镀液有良好的分散能力和深镀能力。

1.2.3镀层与基体结合牢固，如果结合力不好，镀层起泡，脱皮都会导致线路板的报废1.2.4镀层有良好的导电性，这就要求镀层纯度要高，镀层中的杂质主要来源于电镀添加剂了阳极中的杂质。

1.2.5镀层均匀，细致，有良好的外观。

1.3对镀铜液的基本要求

1.3.1镀液具有良好的分散能力和深镀能力，以保证在印制板比较厚和孔径比较小时，仍能达到Ts:Th接近1：1.

1.3.2镀液在很宽的电流密度范围内，都能得到均匀，细致，平整的镀层。

1.3.3镀液稳定，便于维护，对杂质的容忍度高。

2、镀铜液的选择

印制板镀铜在我国已有三十余年的历史，镀铜技术也在日益成熟和完善。镀铜溶液有多种类型如：硫酸盐型，焦磷酸盐型，氟硼酸盐型以及氰化物型。由于印制板基材是覆铜箔层压板，作为强碱性的氰化物型的镀液显然是不合适的。氟硼酸盐型镀液虽比较稳定，允许电流密度较高，但镀液分散能力差，对板材有一定腐蚀作用，氟硼酸根对环境带来污染且难于治理；焦磷酸盐镀液所得镀层细致，镀液分散能力好，但镀液稳定性差，维护麻烦，成本高，且磷酸根对环境带来污染又给污水排放带来难题。硫酸盐型镀液获得均匀，细致，柔软的镀层，并且镀液成分简单，分散能力和深镀能力好，电流效率高，沉积速度快，污水治理简单，所以，印制板镀铜主要使用硫酸盐镀铜。

硫酸盐型镀铜液分为两种，一种是用于零件电镀的普通硫酸盐镀铜液；一种是用于印制板电镀的高分散能力的镀铜液，这种镀液具有"高酸低铜"的特点，因而有很高的导电性和很好的分散能力与深镀能力。当然它们所用的添加剂也有区别。

没有添加剂的硫酸盐镀铜液，不可能达到使用的要求。早在本世纪初就已发现明胶，甘氨酸，胱氨酸和硫脲等物质能使硫酸铜镀液得到光亮的镀层。五十年代后曾经有以硫脲或硫脲分别同糊精，巯基苯并噻唑等多种物质配合作为酸性硫酸盐镀铜光亮剂的专利，这些添加剂虽然能使镀层光亮，晶粒细化，但镀层的机械性能却不能满足要求，如：明胶等添加剂导致镀层夹杂，镀层脆性和孔隙率增加；而硫脲组成的添加剂会大大降低镀层的柔软性，且容易分层而使镀层机械性能降低。到七十年代，有关聚合物，有机染料或较复杂的含硫，含氮化物组合的添加剂面世，可以获得高度整平，光亮，柔软良好的铜镀层。

我国对光亮酸性镀铜添加剂的研制始于七十年代，七十年代初，中科院计算所与北大化学系合作，在国内率先研制出高分散能力光亮酸性镀铜液，采用高酸低铜配方，使镀液分散能力好，外观及机械性能均好。同时，四机部无氰电镀工作组收集和整理了国外大量的文献和专利，并组织了技术攻关，在大量科学试验和生产实践的基础上，于七十年代末期，推出了用于印制板镀铜的电镀添加剂SH-110，用这种添加剂，与其它材料相配合，可以获得光亮，整平的铜镀层，镀液具有良好的分散能力和深镀能力，即使在400C 下，也能正常进行工作而不会分解，尤其适用于印制板镀铜，其配方见表8-2.几乎在同期，电子部15所先后推出了以LC151和LC153为光亮剂的高分散能力酸性镀铜液，同样可以在10-400C下正常工作，其配方见表8-2.然而用这些添加剂获得的铜镀层上有层增水亮膜，必须经过酸或碱液将这层膜破坏，才不致影响铜层与其它镀层的结合力。为此又推出了LC154和FDT-1两种添加剂，消除了铜层表面的增水膜，镀层质量有了很大提高。

改革开放以来，从国外引进了大量印制板生产线，同时也引进了很多先进的电镀添加剂，用于高分散能力的镀铜液的添加剂及其工艺见表8-3.表8-3中所列镀液，其镀层表面均无憎水膜，镀液稳定，维护方便，但镀槽均应根据需要配有空气搅拌，连续过滤，阴极移动装置，夏季作业最好配有冷却装置，以控制液温，保证镀层质量。

随着印制板向高密度，高精度方向的发展，板厚（≥7.2mm）,小孔（Φ≤0.35mm）, 2.54mm 网格内布五根线或五根线以上的印制板对镀铜技术提出了更高的要求。半光亮酸性镀铜工艺的镀层和镀液性能均优地于光亮镀铜，它的添加剂分解产物少，因而镀层纯度高，柔软性好，镀液碳处理周期长，电流密度范围宽且镀液分散能力和深镀能力均优于光亮镀铜，特别适合于孔金属化后的加厚镀铜。为了提高效率，出现了孔金属化和加厚镀铜的一条龙生产线，即孔金属化后接着进行酸性镀铜，无需转换挂具。还应注重电镀设备与电镀工艺的最佳配合，完善的电镀设备如：根据需要配有连续过滤，空气搅拌，阴极移动（最好是呈一定角度而不是垂直阳极表面），冷却装置以及超声装置的镀槽，将保证镀液工作在最佳状态，从而获得高质高效的产出。

3、光亮酸性镀铜

3.1电镀铜机理

镀铜溶液的主要成分是硫酸铜和硫酸，在直流电压的作用下，在阴，阳极上发生如下反应：阴极：Cu2+获得电子被还原成金属铜，在直流情况下电流效率可达98％以上。Cu2++2e → Cu

某些情况下镀液中存在少量Cu+，将发生如下反Cu++e → Cu 还可能出现Cu2+的不完全还原：Cu2+ +e → Cu+

按标准电极电位ψ0Cu2+/ Cu=+0.34伏，ψCu+/ Cu=+0.51伏，应尽量避免溶液中Cu+的出现。由于铜的还原电位比H+正得多，所以一般不会有氢气析出。

阳极：阳极反应是溶液中Cu2+的来源：

Cu-2e → Cu2+

在少数情况下，阳极也可能发生如下反应：

Cu-e → Cu+

溶液中的Cu+在足够量硫酸的存在下，可能被空气中的氧气氧化成Cu2+：

2 Cu++1/2O2+2H+ → 2 Cu2++H2O

当溶液中酸度不足时，Cu+ 会水解形成Cu20，形成所谓"铜粉"：

2 Cu++2 H2O → 2 Cu(OH)2+2H+ +C+u20+ H2O

氧化亚铜的生成会使镀层粗糙或呈海绵状，因此在电镀过程中应尽量避免一价铜的出现。

3.2镀铜配制

1）以10％NaOH溶液注入镀槽，开启过滤机和空气搅拌。将此液加温到600C，保持4-8小时，然后用清水冲洗。再注入5％硫酸，同样浸洗然后用清水冲洗。同时检查过滤及搅拌系统。

2）在备用槽内，注入所配溶液1/4体积的蒸馏水或去离子水，在搅拌下缓慢加入计量的硫酸，借助于溶解所放出的热量，加入计量的硫酸铜，搅拌使全部溶解。

3）加入1-1.5毫升/升H2O2,搅拌1小时，升温至650C，保温1小时，以赶走多余的双氧水。

4）加入3克/升活性炭，搅拌1小时，静止半小时后过滤，直至没有炭粒为止。将溶液转入镀槽。

5）加入计量的盐酸，加入计量的添加剂，加蒸馏水或去离子水至所需体积。放入予先准备好的阳极。

6）以1-1.5安培/分米2阳极电流密度进行电解处理，使阳极形成一层致密的黑色薄膜。大约3-4小时以后，可以投入使用。

配制镀液时，如果使用高质量的硫酸铜，也可以省去3）步。

3.3镀液中各成份的作用

3.3.1硫酸铜

硫酸铜是镀液中主盐，它在水溶液中电离出铜离子，铜离子在阴极上获得电子沉积出铜镀层。硫酸铜浓度控制在60-100克/升，提高硫酸铜浓度可以提高允许电流密度，避免高电流区烧焦，硫酸铜浓度过高，会降低镀液分散能力。

3.3．2硫酸

硫酸的主要作用是增加溶液的导电性，硫酸铜一硫酸溶液的比电阻见表8-4.硫酸的浓度对镀液的分散能力和镀层的机械性能均有影响，硫酸浓度太低，镀液分散能力下降，镀层光范围缩小；硫酸浓度太高，虽然镀液分散能力较好，但镀层的延性分降低。硫酸浓度以160-220克/升为宜。

3.4操作条件的影响

3.4.1温度

温度对镀液性能影响很大，温度提高，会导致允许的电流密度提高，加快电极反应速度，但温度过高，会加快添加剂的分解，使添加剂的消耗增加，同时镀层光亮度降低，镀层结晶粗糙。温度太低，虽然添加剂的消耗降低，但允许电流密度降低，高电流区容易烧焦。一般以20-300C为佳。

3.4.2电流密度

当镀液组成，添加剂，温度，搅拌等因素一定时，镀液所允许的电流密度范围也就一定了，为了提高生产效率，在保证镀层质量的前提下，应尽量使用高的电流密度。电流密度不同，沉积速度也不同。表8-5给出了不同电流密度下的沉积速度(以阴极电流效率100％计）。

表8-5 电流密度与沉积速度

镀液的最佳电流密度一定，但由于印制电板的图形多种多样，难以估计出准确的施镀面积，也就难以得出一个最佳的电流值。问题的症结在于正确测算图形电镀的施镀面积。下面介绍三种测算施镀面积的方法。

1）膜面积积分仪：

此仪器利用待镀印制板图形的生产底版，对光通过与阻挡不同，亦即底版黑色部分不透光，而透明部分光通过，将测得光通量自动转换成面积，再加上孔的面积，即可算出整个板面图形待镀面积。需指出的是，由于底片上焊盘是实心的，多测了钻孔时钻掉部分的面积，而孔壁面积只能计算，孔壁面积S=πDH,D一孔径，H一板厚，每种孔径的孔壁面积只要算出一个；再乘以孔数即可。此法准确，但价格较贵，在国外已推广使用，国内很多大厂家也在使用。

(W0-W1) 电镀图形部分铜箔重量。

(W0-W2) 铜箔总重量。

应该指出的是，称重法是以铜箔均匀为依据的，基本上是较正确的，实际应用时，双面板因图形不同要分别测定，如果相同或相近则只需测一面即可。此法较繁琐，适合品种少，大批量时应用。

3）计算面积百分数：

先量出待镀印制板的尺寸，然后估算线条部分面积与绝缘部分面积之比，如果为1：1，则面积百分数为50％，电流密度已知，这样可直接计算出图形电镀的电流：

安培数L*W*面积百分数*2*D k*n

式中：L 印制板的长度（分米）

化学镀镍镀层性能

化学镀镍：镀层性能 发布日期：2013-04-10 浏览次数：14 核心提示：化学镀层，特别是化学镀镍层有着广泛的工业应用，这主要是由于它具有独特的耐蚀性和耐磨性，镀层的结构和化学组成直接决定它们的这些性能及其他重要特性。 1结构 化学镀层，特别是化学镀镍层有着广泛的工业应用，这主要是由于它具有独特的耐蚀性和耐磨性，镀层的结构和化学组成直接决定它们的这些性能及其他重要特性。这些性能同样取决于槽液组成和沉积参数(如，温度和搅拌)，化学镀的另一个重要优点是它能够在任意形状的物体上沉积均匀的镀层。 化学镀镍层依据所使用的还原剂分为两类：一类是Ni—P合金；另一类是N —B合金。 镀态化学镀层是一种亚稳态过饱和合金[13]，在酸性镀槽中用次磷酸盐作还原剂沉积的化学镀层结构为非晶态或液体状[13]，在330℃左右热处理发现(文献[3，13]，见“基本原理”第16章)产生半结晶，面心立方(fcc)镍分布在金属互化物(如，Ni3P和Ni3B)中。沉积过程中不会形成金属互化物，因此镀态化学镀镍层中，P原子不规则地夹杂在Ni原子之间，正如上面所讨论(如图18—3所示)，Ni-P镀层中的P含量取决于镀槽的pH值。通常，槽液pH值越高，镀层的含P量越低，镍的结晶态越高，也就是说，P含量越低，组成膜层的单元镍晶粒的平均尺寸越大。因此，可以认为，P在晶体形成中起抑制剂的作用。可以通过下面简单形式进行解释：当P原子夹杂到Ni原子之间时，P原子的存在，减少了Ni原子之间接触形成延展镍晶体的可能性。沉积过程中伴随H2的逸出，接近生长膜处的pH值将升高，而随后的搅拌使pH值回到原来的较低值，这种周期变化使得P含量随膜层厚度变化，20世纪50年代[14]某些研究人员已经观察到了这一现象。另外，P含量还决定材料密度，图18—4表明，在P含量为0时，镀层的密度接近其金属块的密度[15]。

第三章 电镀溶液与镀液性能

第三章 电镀溶液与镀液性能

3.1 镀液的组成与类型 3.1.1 镀液的类型 图3-1 电解液分类

3.1.2 镀液的组成 图3-2 电解液中各种物质的关系

3.2 影响镀层质量的因素 3.2.1 镀液的组成及性能的影响 镀液配方千差万别，但一般都是由主盐、导电盐(又称为支持电解质)、络合剂和一些添加剂等组成。 主盐：是指进行沉积的金属离子盐，主盐对镀层的影响体现在:主盐浓度高，镀层较粗糙，但允许的电流密度大；主盐浓度低，允许通过的电流密度小，影响沉积速度。一般电镀过程要求在高的浓度下进行，考虑到溶解度等因素，常用的主盐是硫酸盐和氯化物。 影响镀层的质量因素主要有镀液的组成及性能、电镀工艺、阳极等因素的影响，其中电镀工艺中又包括如电流密度、温度、pH值、溶液的搅拌等。

导电盐(支持电解质)：作用是增加电镀液的导电能力，调节溶液的pH 值，提高镀液的分散能力。外来离子的加入使溶液离子强度增加，主盐离子活度降低，增大极化。 络合剂：作用是提高金属离子的阴极极化，有利于 得到细致、紧密、质量好的镀层，但成本较高。对于Zn ，Cu ，Cd ，Ag ，Au 等的电镀，常见的络合剂是氰化物；但对于Ni ，Co ，Fe 等金属的电镀因这些元素的水合离子电沉积时极化较大，因而可不必添加络合剂。

游离酸度：在简单盐电解液中，常含有与主盐相对应的游离酸，主要作用为： 强酸性电解液（含大量游离酸）： a 、提高溶液的电导率，降低槽电压； b 、在一定程度上提高阴极极化，获得较细致的镀层； c 、防止主盐水解生成沉淀，从而影响镀层质量。 弱酸性电镀液（含少量游离酸）： a 、防止水解； b 、一般在负电位下沉积（如：硫酸盐电镀锌、镍），易析氢，常需加入缓冲剂，保持pH 值稳定。 氟硼酸盐、硼酸、 醋酸钠

电镀镀液各成分的作用

电镀镀液各成分的作用 (1)氧化锌:是提供锌离子的主盐。锌在电镀镀液中形成两种络合盐:一是锌氰化钠络合盐Naz(Zn(CN)4);另一种是锌酸钠络合盐Na2[Zn(011)4)，它们会随游离氰化钠或游离氢氧化钠含量不同而改变它们的含量比率: 当锌含量提高会提高电流效率，但镀层粗糙，光亮度降低，若锌含量偏低，镀层均镀能力与深镀能力提高，但镀层不易镀厚，电流效率下降。因此要控制锌的含量在工艺规定范围，而且还要使氰化钠与氢氧化钠的含量控制在一定范围才能使镀层质量稳定。 (2)氰化钠:是镀液主络合剂。氰化钠除与锌离子全部络合外，还要存在一定的游离氰化钠才能使镀层结晶细致。因此，控制全部氰化钠与锌的比值(M比)在一定范围很重要，一般在2一3.2左右，氰化钠偏高，镀层结晶细致深镀能力降低，电流效率也降低，造成大量析氢，氰化钠偏低则镀层粗糙发灰。 (3)氢氧化钠:是辅助络合剂。除与锌全部络合外，镀液还要保持一定量的游离氢氧化钠，才能使镀层结晶细致，氢氧化钠与锌的比值一般在2 -2.50氢氧化钠能提高导电性，促使锌板溶解，提高电流效率。当镀液中氢氧化钠含童偏高时，使锌板的化学与电化学溶解加快，锌含量升高，沉积速度也加快，镀层结晶粗糙;若氢氧化钠偏低，则导电性差，电流效率降低，镀层也会粗糙。氢氧化钠在很多东莞电镀厂里有用到！ (4)硫化钠与甘油:硫化钠是镀液中必不可少的成分。它除了有一定发亮作用外，主要是能除去重金属杂质(如铅、锡等)。甘油能使镀层平滑细致。 硫化钠若多加的话，它与锌生成絮状硫化锌，使镀液阴极极化作用提高，但镀液混浊，锌的损失大。一般添加硫化钠不超过3g/L。

(5)洋茉莉醛与钥酸钠:组合使用具有很好的光亮效果。由于洋茉莉醛不溶于水，因此要用酒精在60℃左右把洋茉莉醛溶解好，在另一容器把重量为洋茉莉醛两倍的重亚硫酸钠溶 解成饱和溶液，在不断搅拌下把洋茉莉醛倒人饱和的重亚硫酸钠溶液中即完成磺化反应。反 应产物可溶于水，与钥酸钠一起溶解加入。加得过多会使镀层亮而发脆。 (6) HT光亮剂:在低氰镀锌溶液中，由于锌与氰化钠的M比仅为1. 1-1.2，使镀液分散 能力下降、镀层发灰粗糙，在此情况下，只有加人合适的光亮剂才能提高镀层质量和使镀液 稳定。所以低氰镀锌中，光亮剂起举足轻重的作用。HT光亮剂加人低氰镀锌溶液中显示有 较大吸附性能和良好阴极极化作用，镀层细致光洁，效果很好，HT光亮剂在电镀过程中会 逐渐消耗，需定期添加。以前凭经验添加，往往容易过量。添加过量光亮剂会造成阴极电流 下降，结合力不良或镀层脆性等故障;过少镀层又会不光亮。正常补充为 80mIJK·A·h-I20mL/K·A·ho (7) HT- Z净化剂:这是与H'I’光亮剂同时开发的氰化镀锌溶液净化剂。由于镀液中通常会有铅，福等杂质，电镀时产生很大的干扰。当Pb2+ >5 x10一“9C(12+ >20 x 10一“时，镀层明显发灰粗糙，一般添加1岁1.一3扩L硫化钠来解决，使杂质生成硫化物沉淀。但要注意:过量的硫化钠会使锌离子也生成乳白色胶体状硫化锌沉淀。使镀液浑浊，过滤时非常麻烦。 HT一z净化剂只需加入0. 1 ml/L一0. 2mL/L即能排除铅、福的干扰，它与锌离子不起作用，使用十分方便。

几种中间体对镀镍液和镀层性能的影响

收稿日期:2010 04 14; 修订日期:20010 05 18 基金项目:广东省科技计划资助项目(2008B010600048),佛山市三水区 科技计划资助项目(0903A) 作者简介:徐 超(1985 ),江苏盐城人,硕士生.研究方向:电镀. 铸造技术 F OU N DRY T ECH NO LO GY V ol.31N o.9Sep.2010 几种中间体对镀镍液和镀层性能的影响 徐 超1 ,潘湛昌1 ,肖楚民1 ,胡光辉1 ,古晓雁 1,2 (1.广东工业大学轻工化工学院,广东广州510006;2.佛山市昭信金属制品有限公司,广东佛山528131) 摘要:研究了中间体PP S(丙烷磺酸吡啶鎓盐)、P A P(丙氧基丙炔醇醚)、PDA (二乙基丙炔胺甲酸盐)对镀镍液分散能力和电流效率的影响;利用扫描电镜和电化学工作站对表面形貌和阴极极化曲线进行了研究。结果表明,含有PPS 的镀液分散能力最好,含有PDA 的镀液电流效率较高,加入P PS 获得的镀层颗粒最小,含有P A P 的镀液极化作用最大。关键词:镀镍液;中间体;分散能力;电流效率 中图分类号:TG174 文献标识码:A 文章编号:1000 8365(2010)09 1226 03 Effects of Several Intermediates on The Properties of Nickel Electroplating Solution and Deposits XU Chao 1 ,PAN Zhan chang 1 ,XIAO Chu min 1 ,HU Guang hui 1 ,Gu Xiao yan 1,2 (1.Faculty of Light and Chemical,Guangdong University of Technology,Guangzhou,Guangdong 510006,C hina;2.Foshan Real Faith Metal Ware Co.,Ltd.,Foshan,Guangdong 528131,China) Abstract:The effects of the in termediates of PPS,PAP and PDA on the properties of nickel electroplating solu tion and deposits in the throwing power an d cu rrent efficiency were stu died.The cathodic polarization curves and surface morphology were investigated by means of scan ning electron microscope (SEM)and electrochemical work station.Th e resu lts sh ow that PPS h as the best throwin g power,PDA has th e best cu rren t efficiency,PAP h as the largest polarization ,the smallest grain can be obtained from the bath contain ing PPS. Key words:N ickel electroplating solution;In termediate;Th rowing power;Cu rrent efficien cy 镀镍层不仅应用于防护装饰,还广泛用于耐腐蚀、耐磨、耐热镀层以及模具的制造等方面。特别是近年来,在连续铸造结晶器、电子元件表面的压印模具、形状复杂的宇航发动机部件、微型电子元件制造等方面的应用,使电镀镍用途更加广泛[1]。镀镍添加剂对镀层的质量起着至关重要的作用,而光亮剂的发展又代表了镀镍添加剂的发展[2] 。镀镍光亮剂已经发展到了第4代,次级光亮剂以吡啶衍生物、丙炔醇衍生物及炔胺类化合物等为典型代表[3]。但是,人们对这些中间体的作用研究的不够充分。本文以上面3类中间体为研究对象,探讨它们极化作用的大小,以及分散能力和电流效率的高低,为电镀镍添加剂的研究和应用提供参考依据。1 实验方法 1.1 实验材料 本实验以镍板做阳极,65.0m m 50.0m m 0.2mm 黄铜片做阴极(背面绝缘),自制有机玻璃容器做镀槽,加热仪器是DF 1型集热式磁力搅拌器,称重仪器是FA2104电子天平(精度为0.0001g)。1.2 镀液组成及工艺条件 镀液组成: Watts 液:250g/L NiSO 4!6H 2O,30g /L NiCl 6!6H 2O,35g/L H 3BO 3[1];?Watts 液+/LPPS 290mg;#Watts 液+/LPAP 40m g;?Watts 液+LPDA 29mg 。 工艺条件:水浴恒温60%,时间10m in,搅拌速度恒定。1.3 性能测试 采用H itachi S 3400N 型扫描电子显微镜(SEM)观察镀层的表面形貌。采用CH I650C 型电化学工作站得到阴极极化曲线。利用H ull 槽实验八点法测定镀液的分散能力[4],分散能力的计算采用公式: T.P.=h 5/h 1 100% 式中h 1和h 5分别代表H ull 槽试片上第一方格和第五方格的厚度。使用H itachi S 3400N 型扫描电子显微镜测出镀层的厚度。 使用称重法求出电流效率 [5] 。 ! 1226!

光亮镀镍液中杂质对镀层性能的影响与去除

光亮镀镍液中杂质对镀层性能的影响与去除 李国斌,彭荣华,唐冬秀,马凇江(湘潭工学院化工系,湖南湘潭411201) [关键词]　铝合金电镀;光亮镀镍液;杂质 [中图分类号]　T Q153.1 [文献标识码]　B [文章编号]　1001-1560(2002)08-0057-01 [收稿日期]　2002-03-09 光亮镀镍液含有硫酸镍、氯化镍、硼酸及光亮剂等,含镍50～ 80g/L ,氯化物12～20g/L ,硼酸不少于35g/L 。长时间施镀后, 杂质离子和其他副产物逐渐积累,当达到一定浓度时,使沉积速度降低,镀层的孔隙率增大,延展性下降。杂质对镀层的不良影响是常见的电镀故障,杂质分为三类,即有机杂质、无机杂质、机械杂质。 1　有机杂质 1.1　影　响 有机杂质主要是带入槽内的油脂、表面活性剂、添加剂分解物,对镀液和镀层的质量产生不利的影响。从直观上看,表现为镀层的光亮度降低、局部发花、起污斑,而且镀层的应力增加、脆性增大、韧性下降。由于有机物分子的多样性和复杂性,它对镀层的影响也是多样性的。一般来说,镀镍液被有机物杂质污染后,其阴极极化作用比污染前大,但这种极化作用在电极上的分布是不均匀的,只能使Ni 2+难以在电极表面上沉积,造成发花、甚至漏镀现象;另一方面,有机分子形成较大的憎水性絮状团,当它吸附于镀层表面时,使主盐离子在局部区域不能正常在阴极上沉积,造成镀层发花、漏镀等现象。 1.2　去　除 活性炭处理较为常用,活性炭能吸附大多数有机杂质。活性炭的种类不同,吸附能力也不同,活性炭的孔径决定它的吸附效率。一般而言,选用比表面积较大的粉状活性炭为好,活性炭用量为5g/L 左右,温度为50～60℃。实验表明,分批加入比一次加入的处理效果好,分批加入去除率达95%以上,而一次加入时为75%左右。实验方法:先加入活性炭3g/L ,剧烈搅拌4h ,静置 24h 后,再加入2g/L 活性炭,剧烈搅拌2h ,静置8h ,然后过滤。 处理时要控制适当的pH 值,静置时间不宜过长,否则吸附在活性炭上的有机物有可能再脱附,重新回到镀液中。 只用活性炭时,有些有机物还不能完全吸附,因此在活性吸附之前需用氧化剂预处理,将有机物氧化,这样可获得更好的效果。氧化剂一般选用双氧水,用量为0.1～0.3ml/L ,温度为50～60℃,并保持搅拌,静置3h 。用双氧水的优点是分解物为对电镀液无害的水和氧,如果溶液中还有残留的双氧水,将被活性炭破坏,所以处理后,在溶液里不会再有残留物破坏新添加到镀液中的光亮剂。 2　无机杂质 在光亮镀镍过程中,由于阳极和其他原材料不纯,造成镀液中含金属杂质(如Cu 2+、Zn 2+、Cr 6+、Fe 2+、Fe 3+等),杂质由于沉积电位不同而在镀件的低电流区或高电流区析出,使镀层出现发黑、发脆或发花的现象,因此设法将其去除。 (1)铜、锌　在电镀液中,铜含量不应超过0.01g/L 。少量的 铜杂质,在低电流密度区形成的镀膜灰暗、粗糙;较多则发黑,甚至呈海绵状镀膜。镀液中锌含量在0.02～0.06g/L 时,对镀镍能起到光亮剂的作用,然而,在这种溶液中形成的镍层总是很脆的,含有高浓度的锌获得暗色沉积物,有时显出黑色的条纹,此外,锌也常使镀层产生麻点。镀液中铜、锌杂质采用低电流电解法去除,阴极板采用低碳钢板,阴极电流密度分别为0.2A/dm 2和0.5 A/dm 2。锌杂质在电流密度为0.2A/dm 2时去除,铜杂质在电流 密度为0.5A/dm 2时去除,镀液的pH 值控制在4左右。 (2)铬　六价铬在3～5mg/L 以上时,低电流很难被镀上,含 量再增高则出现条纹,镀层剥落及低电流密度区无镀层现象。三价铬在pH 值大于3.5时产生沉淀,致使镀层粗糙,六价铬可添加次亚硫酸钠还原成三价铬,然后再加入氢氧化镍,使pH 值升至 5.8～ 6.0,在60℃下搅拌4h ,然后过滤除去铬沉淀。 (3)铁　镀镍液中的二价铁与镍产生共析,三价铁在pH 值 为3.5以上时产生沉淀,将导致镀层出现斑点,镀层发脆,结合力差等弊病。镀液中铁杂质的去除可采用双氧水氧化法,先用盐酸调pH 值至4左右,加入30%的双氧水3.5mg/L ,搅拌0.5h ,Fe 2+氧化成Fe 3+,然后添加氢氧化镍,将镀液的pH 值调为5.5左右,在50～60℃的温度下搅拌3h ,然后过滤除去Fe 3+,再添加硫酸,使镀液的pH 值下降到正常值。 电镀液中除有机、无机杂质外,还有机械杂质,机械杂质主要指灰尘、阳极泥等不溶性漂浮物,混入镀槽后受电泳作用的影响,也会在阴极成为杂质而影响镀层质量。机械杂质主要靠过滤去除。 3　结束语 光亮镀镍液对杂质比较敏感,电解液中杂质的积累往往没有预兆,在肉眼可察知以前镀层的物理性能已经发生了变化,因此光亮镀镍溶液必须严格管理,重视镀件的前处理工作,尽量减少对镀液的污染,定期化验镀液,控制镀液温度±2℃,pH 值±0.5,并根据化验结果添加各种药品,补充光亮剂的润滑剂,定期过滤镀液,定期处理镀槽,才能保证镀层质量。在脱除杂质的过程中必须做到不能带入新的杂质,不能影响或破坏镀液中的有效成分,有利于镀液性能及镀层质量。 [责任编辑:张　帆] 第35卷　第8期　2002年8月 材　料　保　护 M ATERI A LS PROTECTI ON V ol.35　N o.8　Aug.2002　 57 　? 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. https://www.wendangku.net/doc/7a14728820.html,

2010版 电镀溶液与镀层性能测试教学大纲

《电镀溶液与镀层性能测试》课程教学大纲 课程代码：080342009 课程英文名称：Testing for Properties of Electroplating Electrolyte and Deposit 课程总学时：24 讲课：24 实验：0 上机：0 适用专业：应用化学 大纲编写（修订）时间：2010.7 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 本课程是应用化学专业腐蚀与防护方向的专业选修课程。本课程的教学目标是使学生掌握电镀溶液与镀层性能测试的基本方法，让学生了解常用的电镀溶液与镀层性能测试的原理、方法、设备及相关的较新的国际与国家标准。在掌握基本知识的同时，着重培养学生的自学能力、创新能力和动手能力。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 本课程大部分内容较具体，应结合具体的测试项目在试验室对照试验室的测试的电镀样品和测试仪器实物进行授课。 （三）实施说明 应以培养学生的综合科研能力为目标，讲授过程中多吸收新的测试方法，科学合理地处理授课内容。 （四）对先修课的要求 要求学完基础化学和电工与电子技术、电化学原理、金属腐蚀学、电镀工艺、电化学测试技术的基础上，需要在做完电镀实验及电镀方向的专业综合实验之后开设本课程。 （五）对习题课、实验环节的要求 本课程习题难度较轻。实验环节所用仪器主要为电镀溶液与镀层性能的测试设备，电镀实验有助于本课程实验的理解。实验时让学生掌握关键操作，然后放手让学生自己操作，以提高学生动手能力。 （六）课程考核方式 1.考核方式：考查 2.考核目标：在考核学生对电镀溶液与镀层性能测试的基本知识、基本原理和方法是否掌握的基础上，重点考核学生的对性能测试方法的运用能力和分析能力及某些性能的设计与计算能力。 3.成绩构成：本课程的总成绩主要由三部分组成：平时成绩（包括出勤情况、作业情况、小测验、提问等）占30%，小论文成绩占10%，期末考试成绩占60%。平时上课3次或3次以上不到者，取消期末考试资格，总成绩直接以不及格计。 （七）参考书目 《电镀溶液与镀层性能测试》，张景双、石金声、石磊、曹立新编，化学工业出版社，2006年1月 二、中文摘要 本课程是一门以实践为主的实用性很强的专业选修课。课程讲解电镀溶液和各种电镀层或涂层性能的检测具体方法、原理和实验步骤。使学生温习和进一步拓展实验课中所做过的电镀实验内容。课程主要以本实验室所能开设的实验为重要内容，以学生以后在研究工作和工厂的技术工作需要的测试项目为拓展内容，进行讲授。为学生的毕业设计和将来的工作等奠定重要的基础。

影响电镀镀层质量的因素——镀液的性能

影响电镀镀层质量的因素——镀液的性能镀层种类繁多，同时，沉积某种金属用的镀液也可有不同类型，因此，各类镀种的镀液组成千差万别，但较理想的镀液应具有如下的性能： (1)沉积金属离子阴极还原极化较大，以获得晶粒度小、致密，有良好附着力的镀层。 (2)稳定且导电性好。 (3)金属电沉积的速度较大，装载容量也较大。 (4)成本低，毒性小。 镀液配方千差万别，但一般都是由主盐、导电盐(支持电解质〕、络合剂和一些添加剂等组成。主盐是指进行沉积的金属离子盐，主盐对镀层的影响体现在：主盐浓度高，镀层较粗糙，但允许的电流密度大;主盐浓度低，允许通过的电流密度小，影响沉积速度。一般电镀过程要求在高的主盐浓度下进行，考虑到溶解度等因素，常用的主盐是硫酸盐或氯化物。导电盐(支持电解质〉的作用是增加电镀液的导电能力，调节?只值，这样不仅可降低槽压、提高镀液的分散能力，更重要的是某些导电盐的添加有助于改善镀液的物理化学性能和阳极性能。 在单盐电解液中，镀层的结晶较为粗糙，但价廉、允许的电流密度大。而加人络合剂的复盐电解液使金属离子的阴极还原极化得到了提高，可得到的镀层细致、紧密、质量好，但成本较高。对于Zn、Cu、Cd、Ag、Au等的电镀，常见的络合剂是氰化物;但对于沖、等金

属的电镀，因这些元素的水合离子电沉积时极化较大，因而可不必添加络合剂。在复盐电解液的电镀过程中，因氰化物的毒性较大，无氰电镀成为发展方向。 添加剂在镀液中不能改变溶液性质，但却能显著地改善镀层的性能。添加剂对镀层的影响体现在添加剂能吸附于电极表面，可改变电极一溶液界面双电层的结构，达到提高阴极还原过程过电位、改变丁曲线斜率等目的。添加剂的选择是经验性的，添加剂可以是无机物或有机物，通常指的添加剂有光亮剂、整平剂、润湿剂和活化剂等。镀液的性能可以影响镀层的质量，而镀液是由溶质和溶剂组成的，溶剂对镀层质量也应有一定影响。电镀液溶剂必须具有下列性质：①电解质在其中是可溶的;②具有较高的介电常数，使溶解的电解质完全或大部分电离成离子。电镀中用的溶剂有水、有机溶剂和熔盐体系等。 1.电镀工艺因素对镀层影响 电流密度对镀层的影响主要体现在电流密度大，电镀同样厚度的镀层所需时间短，可提高生产效率，同时，电流密度大，形成的晶核数增加，镀层结晶细而紧密，但电流密度太大会出现枝状晶体和针孔等。对于电镀过程，电流密度存在一个最适宜范围。 电解液温度对镀层的影响体现在温度升髙，能提高阴极和阳极电流效率，消除阳极钝化，增加盐的溶解度和溶液导电能力，降低浓差极化和电化学极化。但温度太高，结晶生长的速度超过了形成结晶活性的生长点，因而导致形成粗晶和孔隙较多的镀层。 电解液的搅拌有利于减少浓差极化，利于得到致密的镀层，同时

铜镀层的作用及对镀层,镀液的基本要求与选择

PCB全制程资料2009-01-05 23:08:41 阅读29 评论1 字号：大中小订阅 铜，元素符号Cu,原子量63.5，密度8.89克/厘米3，Cu2+的电化当量1.186克/安时。铜具有良好的导电性和良好的机械性能，铜镀层也是如此，并且铜容易活化，能够与其它金属镀层形成良好的金属一金属间键合，从而获得镀层间的良好的结合力。因此，镀铜在印制板制作过程中占有重要位置。 1、铜镀层的作用及对镀层，镀液的基本要求 1.1镀铜层的作用 在双面或多层印制板制作过程中，铜镀层的作用其一是作为孔的化学镀铜层（一般0.5-2微米）的加厚层，通过全板镀铜达到厚度5-8微米，一般称为加厚铜；其二是作为图形电镀Sn-pd或低应力镍的底层，其厚度可达20-25微米，一般称为图形镀铜。随着印制板向高密度，高精度发展，对铜镀层的要求也越来越高。 1.2对铜镀层的基本要求 1.2.1良好的机械性能 镀层的机械性能主要指韧性，它是金属学上的概念。在金属学中，金属的韧性是由相对伸长率和抗张强度来决定的，Tou=ξ.ó,式中Tou一金属的韧性，ξ一相对伸长率，ó一抗张强度。而相对伸长率ξ=(L-L0)/L0*100%, 是表示金属变形能力大小的物理量，而抗张强度是单位横截面上承受的位力，是表示表示金属抗变形能力的物理量。从公式看出，韧性与金属的相对伸长率和抗张强度有关，是表示材料被拉断需要的总能量。对铜镀层，一般要求相对伸长率不低于10％，抗张强度为20-50公斤/毫米2，以保证在波峰焊（通常260-2700C）和热风整平(通常2320C)时，不至于因环氧树脂基材与镀铜层膨胀系数的差异（环氧树脂膨胀系数12.8*10-5/0C，铜0.68*10-5/0C，相差约20倍），而使镀铜层产生纵向断裂。

SnCu合金电镀工艺及镀层性能研究

Sn-Cu合金电镀工艺及镀层性能研究1 前言 电子部件上往往要镀覆可焊性镀层,以确保良好焊接。Sn和Sn-Pb合金镀层具有优良的可焊性,已经广泛地应用于电子工业领域中。但是Sn-Pb合金镀层中含有污染环境的铅,锡镀层容易产生导致电路短路的晶须。 随着环境管理的加强和焊接品质的提高,人们希望使用无铅焊料镀层。现在已经开发了Sn-Ag合金、Sn-Bi合金、Sn-In合金和Sn-Zn合金等无铅焊料镀层,它们存在的问题有: 1)获得Sn-Ag合金镀层的镀液中含有络合能力很强的络合剂,镀液管理复杂而困难,而且使用价格较高的银,使得镀层成本较高。 2)铋的质量分数为10%以上的Sn-Bi合金镀层的熔点为130～160℃,难以确保电子部件之间的可靠焊接。

3)由于Sn-In合金镀层的熔点低于Sn-Pb合金镀层的熔点,降低了焊接接合时的焊接强度,铟的价格也较贵。 4)由于Sn-Zn合金镀层容易氧化,因而难以在空气中进行可靠的焊接。基于上述无铅焊料镀层存在的问题,人们开发了另外的Sn-Cu合金镀层。Sn-Cu合金镀层一般应用于装饰性镀层或者作为Ni镀层的代用镀层,它的镀层组成,晶粒尺寸,平滑性和杂质都会影响Sn-Cu合金镀层的可焊性。 此外,为了确保焊接可靠性,要求像Sn-Pb合金镀层那样,加热处理以后的可焊性和镀层外观仍然优良。本文就加热处理以后仍然具有优良可焊性的Sn-Cu合金镀液和电镀工艺加以叙述。 2 工艺概述 研究发现,Sn-Cu合金镀层中的杂质碳含量对镀层可焊性有着重要的影响。电镀以后的Sn-Cu合金镀层中的杂质碳几乎不会存在于镀层表面上,因而不会影响镀层的可焊性。但是如果在室温下长期保存或者加热处理以后,由于室温下的扩散或者由于加热

电镀溶液与镀层性能测试

电镀溶液与镀层性能测试

1 前言 一百多年来许多人对电镀层的内应力进行了研究，它是反应镀层质量的重要因素，可分为张应力和压应力，张应力过大会导致镀层裂纹，甚至剥落，压应力过大会导致镀层起泡，对于细、薄、软的零件容易变形，对机械性能有特殊要求的零件(如电子厂品、军工产品)镀层内应力越小越好，随着现代科学技术的发展，对产品的质量要求越来越高，控制镀层内应力显得十分重要。本文介绍几种国内外常用的几种测量方法，以便对于点镀层内应力进行深入研究。 2 测量方法 2.1薄片阴极弯曲法 薄片阴极弯曲法是一种经典的内应力测量方法。其基本形式是:采用一块狭长的金属薄片作阴极,背向阳极的一面绝缘;电镀时一端用夹具固定另一端可以自由活动;电镀后,镀层中产生的内应力会迫使薄片阴极弯曲。其内应力计算公式为 式中:P为镀层内应力,Pa; E为薄片阴极的弹性模量,Pa; T为薄片阴极的厚度,mm; R为薄片阴极的弯曲半径,mm; t为镀层的厚度, mm。 在实际测量中，薄片的弯曲度Z，阴极下端弯曲度Z′，弯曲L要比曲率半径R更易测得，所以上式可变为 或者 测量方法的是：采用一长条薄金属片作为阴极，单面上图绝缘膜，装在一个特殊框架中，将其一端固定，另一端自由活动。同时把另一条与拨片阴极大小相同的金属片作为阳极，固定在于阴极平行的一定距离上，电镀层内应力迫使阴极破片朝阳极或背阳极弯曲，弯曲量一般是以阴极端部的偏移量Z’来度量，Z’可用读数显微镜或光学投影灯方法来测定，还有用阴极活动端上的指针或光电在刻线

尺上的移动来测量，用公式（3）计算镀层内应力。 应当注意，公式（1）（2）（3）是在T》t情况下推出。如果t超过T的值5%，上述公式将不能使用。 第二种方法；用两条金属薄片叠合在一起，将其夹持在特制的框架内，两面上电沉积，由于薄片老虎被加紧着，在电镀过程中式不会变形的。电镀完成后薄片从框架中取出，夹紧力消除，薄片就自由弯曲到平衡状态，然后测量薄片的曲率半径，按公式（4）计算 这第二种方法只能测出最后的内应力平均值，不能测量瞬时内应力值。 薄片阴极弯曲法的主要缺点是: (1)试样背面的绝缘层往往会污染电镀溶液,同时影响试样的刚性,这种影响难以在内应力计算中加以考虑和修正; (2)绝缘不完全或在电镀过程中产生脱落也会改变阴极的弯曲程度; (3)窄条试样变弯以后,改变了它与阳极的距离,也就改变了阴极上的电流分布。 2.2 螺旋收缩仪法 螺旋收缩仪法是把不锈钢片制作成螺旋管,并使它的一端固定,然后只在螺旋管外表面电镀,内表面涂绝缘漆。当镀层产生内应力时会使螺旋管发生扭曲。借助芯杆放大装置把扭曲力传送到刻度盘上,根据刻度盘指针偏转的角度计算镀层的内应力。其计算公式为: 式中:P为镀层内应力,MPa; K为偏转常数,(N·mm)/°; θ为指针偏转角度,°; r为螺旋管的螺距,mm; T为螺旋管的壁厚,mm; t为镀层的厚度,mm。 使用这种测量方法时,在每次测量之前须按仪器使用说明书测定螺旋管的K值。

镀层性能测试

镀层性能测试 第一节电镀层外观检验 金属零件电镀层的外观检验是最基本﹐最常用的检验方。外观不合格的镀件就无需进行其它项目的测试。 检验时用目力观察﹐按照外观可将镀件分为合格的﹑有缺陷的和废品三类。 外观不良包括有针孔﹐麻点﹐起瘤﹑起皮﹑起泡﹑脱落﹑阴阳面﹑斑点﹑烧焦﹑暗影﹑树枝状和海绵状江沉积层以及应当镀覆而没有镀覆的部位等缺陷。 第二节结合力试验 镀层结合力是指镀层与基体金属的结合强度﹐即单位面积的镀层从基体金属上剥离所需要的力。 镀层结合力不好﹐多数原因是镀前外理不良所致。另外﹐镀液成分与工艺规范不当或基体金属与镀层金属的热膨胀系数县殊﹐均对镀层结合力有明显影响。 评定镀层与基体金属结合力通常采用定性方法。车间定性测量法﹐是以镀层金属和基体金属的物理-机械性能的不同为基础﹐即当试样经受不均匀变形﹐热应力和外力的直接作用后﹐检查镀层是否有结合不良现象。具体方法可根据镀种和镀镀件选定﹕(一)弯曲试验﹔(二)锉刀试验﹔(三)划痕试验﹔(四)热震试验 第三节 电镀层厚度的测量 电镀层厚度的测量方法有破坏检测法与非破坏检测法两大类。其中破坏检测法有点滴法﹑液流法﹑溶解法﹑电量法和金相显微法等多种﹔非破坏检测法有磁性法﹑涡流法β射线反向散射法和光切显微镜法等等。 测量时除溶解法等是镀层的平均厚度外﹐其余多数是镀层的局部厚度。因此﹐测量时至少应在有代表性部位测量三个以上厚度﹐计算其平均值作为测量厚度结果。

第四节孔隙率的测定 镀层的孔隙是指镀层表面直至基体金属的细小孔道。孔隙大小影响镀层的防护能力。测定孔隙的方法有贴滤法﹑涂膏法﹑浸渍法等。 1.贴滤纸法﹕将浸有测试溶液的润湿纸贴于经预处理的被测试闰上﹐滤纸上的试液渗入孔隙中与中间镀层或基体金属作用﹐生成具有物征颜色的斑点在滤纸上显示。然后以滤纸上有色斑色的多少来评定镀层孔隙率。 2.涂膏法﹕将含有相应试液的膏状物涂覆于被测试样上﹐通过泥膏中的试液渗入镀层孔隙与基体金属或中间镀层作用﹐生成具有特征颜色的斑点﹐要据此斑点来评定镀层的孔隙率。 3.浸渍法﹕将试样浸于相应试液中﹐通过试液渗入镀层孔隙与基体金属或中间镀层作用﹐在镀层表面产生有色斑点﹐然后检查镀层表面有色斑点多少来评定镀层的孔隙率。本法适用于检验钢铁﹑铜或铜合金和铝合金基体表面的阴极性镀层的孔隙率。 第五节镀层显微硬度的测定 一、硬度是镀层的重要机械性能之一。镀层的硬度决定于镀层金属的结晶组织。为了消除基体材对镀层的影响和镀层厚度对压痕尺寸了限制﹐一般用显微硬度法。即采用显微硬度计上特制的金刚石压头﹐在一定静负荷的作用下﹐压入试样的镀层表面或剖面﹐获得相应正方角锥体压痕。然后用硬度上测微目镜将压痕放大一定倍率﹐测量其对压痕对角线长度。 第六节 镀层内应力的测试

电镀镍镀液镀层性能影响因素大揭秘

电镀镍镀液镀层性能影响因素大揭秘 ①镀镍液采用硫酸镍作为主盐。很少将硫酸镍用于高电流密度电镀，因为它镍含量较低，溶解度也较小，得不到高浓度的理想溶液。但如果复盐硫酸镍铵电解液中如果含有铵离子时，所得到的镍层就会比较坚硬，可用来制取有较高硬度的镍层。 ②电镀镍镀液中必须加入阳极活化剂，保证容易钝化的镍阳极正常溶解。综合性价比，氯化钠是最常用的较为理想的阳极活化剂，其通过在镍阳极的特性吸附，保证了镍阳极的正常溶解，同时也能提高镀液电导率和阴极分散能力。氯化钠含量不能过多，也不能过少。含量过多，镀层脆，光泽度低;含量过低，镀层质量差。 ③生产中常用作导电盐的是硫酸钠和硫酸镁。加入硫酸和硫酸镁能有效提高镀液导电性和分散能力，降低施镀的温度，同时硫酸镁还能使镀镍层白而柔软。 ④加入硼酸作缓冲剂，防止生产中镀液酸度的急剧变化。但要注意的是，如果硼酸含量过高，镀液温度较低时会结晶析出。硼酸不但具有缓冲作用，还能改善镀镍层与基体金属的结合力，提高阴极极化和镀液的导电性，使烧焦电流密度提高。 ⑤向镀液中加入双氧水、过硼酸钠等氧化剂作防针孔剂。为减少电镀镍过程中，降低或消除阴极上析出的氢气防止其在电极表面滞留在镀层中形成肉眼可见的微小针孔和麻点。双氧水分解产物是水和氧气，无副产物生成，所以普遍使用。 ⑥在镀镍液中，常用润湿剂十二烷基硫酸钠等来降低电极与镀液界面张力，使形成的氢气很难在电极表面滞留，防止产生针孔和麻点。十二烷基硫酸钠缺点是易起泡，用量少，效果不明显;用量多，泡沫就多，不易清洗。 ⑦正常生产情况下，镀镍液pH值是缓慢上升的。 pH值低时，电流效率降低，可加入3%氢氧化钠调整。当pH值超过6或者接近于中性时，就会生成氢氧化镍沉淀使镀层剥落、发脆、深孔难于沉积等。用3%硫酸溶液调整。 ⑧减少针孔和麻点、增大电流密度，提高光亮度，减小毛刺少不了搅拌。搅拌方式有阴极移动、压缩空气搅拌、连续循环过滤搅拌或三者方式的组合使用。 ⑨施镀电流密度与镀液的温度、镍离子浓度、酸度及添加剂等有密切关系。 ⑩温度对镀层内应力影响很大，温度升高使盐类的水解及生成氢氧化物沉淀的趋势增加，特别是铁杂质的水解，易形成针孔;镀液的分散能力降低。 ⑥常规镀镍均采用可溶性镍阳极，为保证阳极均匀溶解，不产生杂质，不形成任何残渣，阳极材料的成分及结构都有严格的要求。用时通常将镍球、镍饼等装入钛篮，以保证足够大且稳定的电极表面积，为防止阳极泥进入镀液，钛篮应包在双层聚丙烯材料织成的袋内。

电镀镍液及镀层性能分析

电镀镍液及镀层性能分析 班级：10化工1班姓名：陈友健学号：101505003 1 理论基础 1.1 镀镍液的分散能力的测试原理 1.2镀镍液的覆盖能力的测试原理 1.3 库仑测镀层厚度原理 1.4 显微硬度的测试原理 1.5 孔隙率的测试原理 1.6 盐雾试验测耐蚀性原理] 1.7耐磨性测试原理 2 实验结果及分析 2.1 镀液的分散能力 2.2镀液的覆盖能力 2.3镀层厚度及镀速 2.4 显微硬度 2.5 孔隙率 2.6耐蚀性 2.7耐磨性 3 结论

1、理论基础 镍是一种带微黄的银白色金属，具有良好的导电性能和导热性能。 基本物理特性： 密度：8.9 g/cm3；原子量：58.70 熔点：1452 ℃ 电极电位为: φ0 Ni2＋＝－0.250 V 电化当量：Ni2＋＝ 1.095 g/(A·h) 基本化学特性：镍在有机酸中很稳定，在硫酸、盐酸中溶解很慢，在浓硝酸中处于钝化状态，但在稀硝酸中则不稳定。 镍在空气中或在潮湿空气中比铁稳定，在空气中形成透明的钝化膜而不再继续氧化，耐蚀性好。 对钢铁基体来说，由于镍的标准电极电势比铁正，钝化后电势更正，镍镀层是阴极镀层。镍镀层孔隙率较高，只有当镀层厚度超过25μm时，才是无孔的，所以，一般不单独作为钢铁的防护性镀层，而是作为防护装饰性镀层体系的中间层和底层。在工程领域里，也有镀50μm以上的厚镍层来防止钢铁件的腐蚀或用来修复被磨蚀的零部件。 在电镀中，由于镍镀层具有很多优异性能，其加工量仅次于锌镀层而居第二位，其消耗量约占镍总产量的10％左右 镀镍的类型很多。若以镀液种类来分，有硫酸盐、硫酸盐一氯化物、全氯化物、氨磺酸盐、柠檬酸盐、焦磷酸盐和氟硼性盐等镀镍。由于镍在电化学反应中的交换电流密度(i0)比较小，在单盐镀液中，就有较大的电化学极化。 以镀层外观来分，有无光泽镍(暗镍)、半光亮镍、全光亮镍、缎面镍、黑镍等。 以镀层功能来分，有保护性镍、装饰性镍、耐磨性镍、电铸(低应力)镍、高应力镍、镍封等。（一）部分镀镍电解液的成分，操作条件及主要用途

Sn-Cu合金电镀工艺及镀层性能研究

Sn-Cu合金电镀工艺及镀层性能研究 1 前言 电子部件上往往要镀覆可焊性镀层,以确保良好焊接。Sn和Sn-Pb合金镀层具有优良的可焊性,差不多广泛地应用于电子工业领域中。然而Sn-Pb合金镀层中含有污染环境的铅,锡镀层容易产生导致电路短路的晶须。 随着环境治理的加大和焊接品质的提升,人们期望使用无铅焊料镀层。现在差不多开发了Sn-Ag合金、Sn-Bi合金、Sn-In合金和Sn-Zn合金等无铅焊料镀层,它们存在的咨询题有: 1)获得Sn-Ag合金镀层的镀液中含有络合能力专门强的络合剂,镀液治理复杂而困难,而且使用价格较高的银,使得镀层成本较高。

2)铋的质量分数为10%以上的Sn-Bi合金镀层的熔点为130～160℃,难以确保电子部件之间的可靠焊接。 3)由于Sn-In合金镀层的熔点低于Sn-Pb合金镀层的熔点,降低了焊接接合时的焊接强度,铟的价格也较贵。 4)由于Sn-Zn合金镀层容易氧化,因而难以在空气中进行可靠的焊接。基于上述无铅焊料镀层存在的咨询题,人们开发了另外的Sn-Cu合金镀层。Sn-Cu合金镀层一样应用于装饰性镀层或者作为Ni镀层的代用镀层,它的镀层组成,晶粒尺寸,平滑性和杂质都会阻碍Sn-Cu合金镀层的可焊性。 此外,为了确保焊接可靠性,要求像Sn-Pb合金镀层那样,加热处理以后的可焊性和镀层外观仍旧优良。本文就加热处理以后仍旧具有优良可焊性的Sn-Cu合金镀液和电镀工艺加以叙述。 2 工艺概述 研究发觉,Sn-Cu合金镀层中的杂质碳含量对镀层可焊性有着重要的阻碍。电镀以后的Sn-Cu合金镀层中的杂质碳几乎可不能

存在于镀层表面上,因而可不能阻碍镀层的可焊性。然而如果在室温下长期储存或者加热处理以后,由于室温下的扩散或者由于加热引起的热扩散,碳就会浮出到镀层表面上,明显地阻碍镀层的可焊性。 研究结果表明,Sn-Cu合金镀层中的杂质碳的质量分数为0.3%以下时,能够明显地提升镀层的可焊性。 研究结果还表明,如果以Sn-Cu合金镀层取代Sn-Pb合金镀层,考虑到电子部件之间的焊接强度或者250～300℃的焊接温 度,Sn-Cu合金镀层中的铜质量分数为0.1%～2.5%,最好为0.5%～2.0%。如果铜质量分数低于0.1%,就容易发生锡的晶须而可能导致短路;如果铜质量分数高于2.5%,镀层熔点就会超过300℃,难以进行良好焊接。 Sn-Cu合金镀液中含有可溶性锡盐和铜盐、有机酸、表面活性剂和防氧化剂等组成。 可溶性锡盐有甲烷磺酸锡、乙烷磺酸锡、丙烷磺酸锡、2-丙烷磺酸锡等烷基磺酸锡盐和羟基甲烷磺酸锡、2-羟基乙基-1-磺酸

镀层性能检验标准

镀层性能检验标准 Prepared on 24 November 2020

镀层性能检验标准 文件号：格式号：版本号：共 6 页第 1 页 1．目的：为了使公司生产的及外托加工的部件符合产品标准; 2．适用范围：所有的电镀部件; 3．定义：(无) 4．要求： 5. 相关文件：（无） 6. 附件及表单：（无） 7. 发行范围：事业一二部品管部、事业一二部技术设备部、采购部、技术开发中心生技部 及开发部 附录A 镀层外观检验方法 1. 本方法适用于钢铁为基体的镀层外观的检验； 2. 试样：已电镀的工件； 3. 仪器: 6倍放大镜 4. 测试方法: 灯光照度要求大于500LX,观在天然光或混合照明条件，其中天然光照度要求不小于

300Lx，观察方向与水平成45度,眼睛距工件的距离为30CM处目视,采光系数最底值 为2%；具体检验标准如下表： 批准：生效日期：审核：制定：

注意：A级—工件主视面的外观要求 B级—工件可视面的外观要求 C级—工件不可视面的外观要求 依不同的工件在现场作具体的样本示范; 附录B 镀层光泽的测定 1. 本方法适用于钢铁为基体的镀层光泽的测量； 2. 试样：电镀的工件； 3. 仪器: a、光泽计 b、标准板 4. 测试方法： 每次操作开始，先将仪器调整，并校准光泽计使其能正确读出高光泽工作标准板的光

泽值，然后再读出低光泽工作标准板的光泽值,光泽计校准以后，在试漆膜的平行于涂布 方向的不同位置取得3个读数，再用高光泽的工作标准板校准仪器以确保读数没有偏差 ，如结果误差范围小于5个单位，其记录其平均值作为镜面光泽值，否则再进行3次测 定，记录全部6个值的平均值及极限值； 注意：本法仅在平整性好的表面上测定漆膜光泽才有效； 5. 要求: 镀层光泽的要求为亚光(6--30)%,半光(30--70)%,高光泽(70%以上); 附录C 镀层磁性测厚仪法 1. 本方法适用于钢铁为基体的镀层厚度的测量； 2. 试样：电镀的工件； 3. 仪器: 磁性测厚仪：精确度为； 4. 测定方法: 先将测厚仪在标准样板上调零,接着选择相应的标准值进行校正,在进行测量过程中，取距样品边缘不少于1CM的上、中、下3个位置进行测量,记录其测量值并计算平均值； 5. 要求：工件的平面镀层厚度为3--15um; 附录D 镀层显微硬度的测定 1.本方法适用于钢铁为基体的镀层显微硬度的测定; 2. 试样：电镀的工件； 3.测试设备: 检验镀层显微硬度的设备是专用显微硬度计:国产有设备如631 型、71 型、HX－1000型等多种,显微硬度计的技术要求如下： A.放大倍率600倍以上； B. 测微目镜分度值； C. 负荷重量10--200g； D. 工作台调节范围10--40mm; 4. 测试条件 使用环境测试应在室温20±1℃，周围介质干燥，无灰尘及腐蚀性气体的环境中进行, 仪器放在稳固，无震动的工作台上，并保持水平位置; 试样表面状态受检测试样表面应是洁净，平整，光滑状态，表面粗糙度Ra<; 测试位置受检测的试样部位可以是镀层表面或剖面,在镀层表面测试时，应以主表面中心为宜（防止电流密度和边缘影响），并避免镀层表面缺陷对测试的干扰,试样同一 测试部位中，压痕之间的距离应在压痕对角线长度倍以上; 负荷重量载荷大小应根据试样表面镀层厚度和硬度不同来选择,通常载荷大小可按下式估算：