潤(rùn)錦介紹：電鍍鎳工藝
新聞來(lái)源：本站發(fā)布日期：2018-01-05發(fā)布人：admin
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1、氨基磺酸鎳(氨鎳)
氨基磺酸鎳廣泛用來(lái)作為金屬化孔電鍍和印制插頭接觸片上的襯底鍍層。所獲得的淀積層的內(nèi)應(yīng)力低、硬度高，且具有極為優(yōu)越的延展性。將一種去應(yīng)力劑加入鍍液中，所得到的鍍層將稍有一點(diǎn)應(yīng)力。有多種不同配方的氨基磺酸鹽鍍液，典型的氨基磺酸鎳鍍液配方如下表。由于鍍層的應(yīng)力低，所以獲得廣泛的應(yīng)用，但氨基磺酸鎳穩(wěn)定性差，其成本相對(duì)高。
2、改性的瓦特鎳(硫鎳)
改性瓦特鎳配方，采用硫酸鎳，連同加入溴化鎳或氯化鎳。由于內(nèi)應(yīng)力的原因，所以大都選用溴化鎳。它可以生產(chǎn)出一個(gè)半光亮的、稍有一點(diǎn)內(nèi)應(yīng)力、延展性好的鍍層;并且這種鍍層為隨后的電鍍很容易活化，成本相對(duì)底。
3、鍍液各組分的作用：
主鹽──氨基磺酸鎳與硫酸鎳為鎳液中的主鹽，鎳鹽主要是提供鍍鎳所需的鎳金屬離子并兼起著導(dǎo)電鹽的作用。鍍鎳液的濃度隨供應(yīng)廠商不同而稍有不同，鎳鹽允許含量的變化較大。鎳鹽含量高，可以使用較高的陰極電流密度，沉積速度快，常用作高速鍍厚鎳。但是濃度過(guò)高將降低陰極極化，分散能力差，而且鍍液的帶出損失大。鎳鹽含量低沉積速度低，但是分散能力很好，能獲得結(jié)晶細(xì)致光亮鍍層。
緩沖劑──硼酸用來(lái)作為緩沖劑 ，使鍍鎳液的pH值維持在一定的范圍內(nèi)。實(shí)踐證明，當(dāng)鍍鎳液的pH值過(guò)低，將使陰極電流效率下降;而pH值過(guò)高時(shí)，由于H2的不斷析出 ，使緊靠陰極表面附近液層的pH值迅速升高，導(dǎo)致Ni(OH)2膠體的生成，而Ni(OH)2在鍍層中的夾雜，使鍍層脆性增加，同時(shí) Ni(OH)2膠體在電極表面的吸附，還會(huì)造成氫氣泡在電極表面的滯留，使鍍層孔隙率增加。硼酸不僅有pH緩沖作用，而且他可提高陰極極化，從而改善鍍液性能，減少在高電流密度下的“燒焦”現(xiàn)象。硼酸的存在還有利于改善鍍層的機(jī)械性能。
陽(yáng)極活化劑──除硫酸鹽型鍍鎳液使用不溶性陽(yáng)極外，其它類型的鍍鎳工藝均采用可溶性陽(yáng)極。而鎳陽(yáng)極在通電過(guò)程中極易鈍化，為了保證陽(yáng)極的正常溶解，在鍍液中加入一定量的陽(yáng)極活化劑。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，CI—氯離子是最好的鎳陽(yáng)極活化劑。在含有氯化鎳的鍍鎳液中，氯化鎳除了作為主鹽和導(dǎo)電鹽外，還起到了陽(yáng)極活化劑的作用。在不含氯化鎳或其含量較低的電鍍鎳液中，需根據(jù)實(shí)際性況添加一定量的氯化鈉。溴化鎳或氯化鎳還常用來(lái)作去應(yīng)力劑用來(lái)保持鍍層的內(nèi)應(yīng)力，并賦與鍍層具有半光亮的外觀。
添加劑——添加劑的主要成份是應(yīng)力消除劑，應(yīng)力消除劑的加入，改善了鍍液的陰極極化，降低了鍍層的內(nèi)應(yīng)力，隨著應(yīng)力消除劑濃度的變化，可以使鍍層內(nèi)應(yīng)力由張應(yīng)力改變?yōu)閴簯?yīng)力。常用的添加劑有：萘磺酸、對(duì)甲苯磺酰胺、糖精等。與沒(méi)有去應(yīng)力劑的鎳鍍層相比，鍍液中加入去應(yīng)力劑將會(huì)獲得均勻細(xì)致并具有半光亮的鍍層。通常去應(yīng)力劑是按安培一小時(shí)來(lái)添加的(現(xiàn)通用組合專用添加劑包括防針孔劑等)。
潤(rùn)濕劑——在電鍍過(guò)程中，陰極上析出氫氣是不可避免的，氫氣的析出不僅降低了陰極電流效率，而且由于氫氣泡在電極表面上的滯留，還將使鍍層出現(xiàn)針孔。鍍鎳層的孔隙率是比較高的，為了減少或防止針孔的產(chǎn)生，應(yīng)當(dāng)向鍍液中加入少量的潤(rùn)濕劑，如十二烷基硫酸鈉、二乙基已基硫酸鈉、正辛基硫酸鈉等，它是一種陰離子型的表面活性物質(zhì)，能吸附在陰極表面上，使電極與溶液間的界面張力降低，氫氣泡在電極上的潤(rùn)濕接觸角減小，從而使氣泡容易離開(kāi)電極表面，防止或減輕了鍍層針孔的產(chǎn)生。
5、鍍液的維護(hù)
1)溫度——不同的鎳工藝，所采用的鍍液溫度也不同。溫度的變化對(duì)鍍鎳過(guò)程的影響比較復(fù)雜。在溫度較高的鍍鎳液中，獲得的鎳鍍層內(nèi)應(yīng)力低，延展性好，溫度加致50℃時(shí)鍍層的內(nèi)應(yīng)力達(dá)到穩(wěn)定。一般操作溫度維持在55--60℃。如果溫度過(guò)高，將會(huì)發(fā)生鎳鹽水解，生成的氫氧化鎳膠體使膠體氫氣泡滯留，造成鍍層出現(xiàn)針孔，同時(shí)還會(huì)降低陰極極化。所以工作溫度是很?chē)?yán)格的，應(yīng)該控制在規(guī)定的范圍之內(nèi)，在實(shí)際工作中是根據(jù)供應(yīng)商提供的最優(yōu)溫控值，采用常溫控制器保持其工作溫度的穩(wěn)定性。
2)pH值——實(shí)踐結(jié)果表明，鍍鎳電解液的pH值對(duì)鍍層性能及電解液性能影響極大。在pH≤2的強(qiáng)酸性電鍍液中，沒(méi)有金屬鎳的沉積，只是析出輕氣。一般PCB鍍鎳電解液的pH值維持在3—4之間。pH值較高的鍍鎳液具有較高的分散力和較高的陰極電流效率。但是pH過(guò)高時(shí)，由于電鍍過(guò)程中陰極不斷地析出輕氣，使陰極表面附近鍍層的pH值升高較快，當(dāng)大于6時(shí)，將會(huì)有輕氧化鎳膠體生成，造成氫氣泡滯留，使鍍層出現(xiàn)針孔。氫氧化鎳在鍍層中的夾雜，還會(huì)使鍍層脆性增加。pH較低的鍍鎳液，陽(yáng)極溶解較好，可以提高電解液中鎳鹽的含量，允許使用較高的電流密度，從而強(qiáng)化生產(chǎn)。但是pH 過(guò)低，將使獲得光亮鍍層的溫度范圍變窄。加入碳酸鎳或堿式碳酸鎳，pH值增加;加入氨基磺酸或硫酸，pH值降低，在工作過(guò)程中每四小時(shí)檢查調(diào)整一次pH值。
3)陽(yáng)極——目前所能見(jiàn)到的PCB常規(guī)鍍鎳均采用可溶性陽(yáng)極 ，用鈦籃作為陽(yáng)極內(nèi)裝鎳角已相當(dāng)普遍。其優(yōu)點(diǎn)是其陽(yáng)極面積可做得足夠大且不變化，陽(yáng)極保養(yǎng)比較簡(jiǎn)單。鈦籃應(yīng)裝入聚丙烯材料織成的陽(yáng)極袋內(nèi)防止陽(yáng)極泥掉入鍍液中。并應(yīng)定期清洗和檢查孔眼是否暢通。新的陽(yáng)極袋在使用前，應(yīng)在沸騰的水中浸泡。
4)凈化——當(dāng)鍍液存在有機(jī)物污染時(shí)，就應(yīng)該用活性炭處理。但這種方法通常會(huì)去除一部分去應(yīng)力劑(添加劑)，必須加以補(bǔ)充。其處理工藝如下：
(a)取出陽(yáng)極，加除雜水5ml/l，加熱(60—80℃)打氣(氣攪拌)2小時(shí)。
(b)有機(jī)雜質(zhì)多時(shí)，先加入3—5ml/lr的30%雙氧水處理，氣攪拌3小時(shí)。
(c)將3—5g/l粉末狀活性在不斷攪拌下加入，繼續(xù)氣攪拌2小時(shí)，關(guān)攪拌靜置4小時(shí)，加助濾粉使用備用槽來(lái)過(guò)濾同時(shí)清缸。
(d)清洗保養(yǎng)陽(yáng)極掛回，用鍍了鎳的瓦楞形鐵板作陰極，在0.5—0.1安/平方分米的電流密度下進(jìn)行拖缸8—12小時(shí)(當(dāng)鍍液存在無(wú)機(jī)物污染影響質(zhì)量時(shí)，也常采用)
(e)換過(guò)濾芯(一般用一組棉芯一組碳芯串聯(lián)連續(xù)過(guò)濾，按周期性便換可有效延期大處理時(shí)間，提高鍍液的穩(wěn)定性)，分析調(diào)整各參數(shù)、加入添加劑潤(rùn)濕劑即可試鍍。
5)分析——鍍液應(yīng)該用工藝控制所規(guī)定的工藝規(guī)程的要點(diǎn)，定期分析鍍液組分與赫爾槽試驗(yàn)，根據(jù)所得參數(shù)指導(dǎo)生產(chǎn)部門(mén)調(diào)節(jié)鍍液各參數(shù)
6)攪拌——鍍鎳過(guò)程與其它電鍍過(guò)程一樣，攪拌的目的是為了加速傳質(zhì)過(guò)程，以降低濃度變化，提高允許使用的電流密度上限。對(duì)鍍液進(jìn)行攪拌還有一個(gè)十分重要的作用，就是減少或防止鍍鎳層產(chǎn)生針孔。因?yàn)?，電鍍過(guò)程中，陰極表面附近的鍍離子貧乏，氫氣的大量析出，使pH值上升而產(chǎn)生氫氧化鎳膠體，造成氫氣泡的滯留而產(chǎn)生針孔。加強(qiáng)對(duì)留鍍液的攪拌，就可以消除上述現(xiàn)象。常用壓縮空氣、陰極移動(dòng)及強(qiáng)制循環(huán)(結(jié)合碳芯與棉芯過(guò)濾)攪拌。
7)陰極電流密度——陰極電流密度對(duì)陰極電流效率、沉積速度及鍍層質(zhì)量均有影響。測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)采用pH較底的電解液鍍鎳時(shí)，在低電流密度區(qū)，陰極電流效率隨電流密度的增加而增加;在高電流密度區(qū)，陰極電流效率與電流密度無(wú)關(guān)，而當(dāng)采用較高的pH電鍍液鎳時(shí)，陰極電流效率與電流密度的關(guān)系不大。
與其它鍍種一樣，鍍鎳所選取的陰極電流密度范圍也應(yīng)視電鍍液的組分、溫度及攪拌條件而定，由于PCB拼板面積較大，使高電流區(qū)與低電流區(qū)的電流密度相差很大，一般采用2A/dm2為宜。
6、故障原因與排除
1) 麻坑：麻坑是有機(jī)物污染的結(jié)果。大的麻坑通常說(shuō)明有油污染。攪拌不良，就不能驅(qū)逐掉氣泡，這就會(huì)形成麻坑?？梢允褂脻?rùn)濕劑來(lái)減小它的影響,我們通常把小的麻點(diǎn)叫針孔，前處理不良、有金屬什質(zhì)、硼酸含量太少、鍍液溫度太低都會(huì)產(chǎn)生針孔，鍍液維護(hù)及工藝控制是關(guān)鍵，防針孔劑應(yīng)用作工藝穩(wěn)定劑來(lái)補(bǔ)加。
2) 粗糙、毛刺 ：粗糙就說(shuō)明溶液臟，充分過(guò)濾就可糾正(pH太高易形成
氧化物沉淀應(yīng)加以控制)。電流密度太高、陽(yáng)極泥及補(bǔ)加水不純帶入雜質(zhì)，嚴(yán)重時(shí)都將產(chǎn)生粗糙及毛刺。
3) 結(jié)合力低：如果銅鍍層未經(jīng)充分去氧化層，鍍層就會(huì)剝落現(xiàn)象，銅和鎳之間的附著力就差。如果電流中斷，那就將會(huì)在中斷處，造成鎳鍍層的自身剝落，溫度太低嚴(yán)重時(shí)也會(huì)產(chǎn)生剝落。
4) 鍍層脆、可焊性差：當(dāng)鍍層受彎曲或受到某種程度的磨損時(shí)，通常會(huì)顯露出鍍層脆。這就表明存在有機(jī)物或重金屬什質(zhì)污染，添加劑過(guò)多、夾帶的有機(jī)物和電鍍抗蝕劑，是有機(jī)物污染的主要來(lái)源，必須用活性炭加以處理，添加劑不足及pH過(guò)高也會(huì)影響鍍層脆性。
5) 鍍層發(fā)暗和色澤不均勻：鍍層發(fā)暗和色澤不均勻，就說(shuō)明有金屬污染。因?yàn)橐话愣际窍儒冦~后鍍鎳，所以帶入的銅溶液是主要的污染源。重要的是，要把掛具所沾的銅溶液減少到最低程度。為了去除槽中的金屬污染，尤其是去銅溶液應(yīng)該用波紋鋼陰極，在2-5安/平方英尺的電流密度下，每加侖溶液空鍍5安培一小時(shí)。前處理不良、低鍍層不良、電流密度太小、主鹽濃度太低、電鍍電源回路接觸不良都會(huì)影響鍍層色澤。
6) 鍍層燒傷 ：引起鍍層燒傷的可能原因：硼酸不足，金屬鹽的濃度低、工作溫度太低、電流密度太高、pH太高或攪拌不充分。
7) 淀積速率低： pH值低或電流密度低都會(huì)造成淀積速率低。
8) 鍍層起泡或起皮：鍍前處理不良、中間斷電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、有機(jī)雜質(zhì)污染、電流密度過(guò)大、溫度太低、pH太高或太低、雜質(zhì)的影響嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生起泡或起皮現(xiàn)象。
9)陽(yáng)極鈍化：陽(yáng)極活化劑不足，陽(yáng)極面積太小電流密度太高。
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