電鍍技術(shù)資料大全(一)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 會(huì)起作用。若在空氣中有濕氣和二氧化碳時(shí)，銅表面會(huì)生成綠色堿性碳酸銅（俗稱銅綠） （ Brass）：黃銅是銅和鋅的合金，一般鋅含量在 30~40%之間，黃銅的顏色隨鋅含量的增加從暗紅色。紅黃色，淡橙黃色漸漸變?yōu)辄S色。其機(jī)械性質(zhì)優(yōu)良，制造和加工都很容易，價(jià)格又便宜，所以多半用來做端子材料。但其耐腐蝕性較差，故須鍍一層銅或鍍一定厚度以上的鎳，作為打底（ Underplating）防腐蝕用，若在黃銅中加少量的錫時(shí)，會(huì)增加其耐蝕性，特別對(duì)海水。 （ phos— bronze）：磷青銅為銅，錫，磷的 合金。一般錫含量在 4~11%之間，磷含量在~ 之間，在青銅中加磷是為了除去內(nèi)部的氧化物，而改良其彈性及耐蝕性，磷青銅的耐蝕性遠(yuǎn)比黃銅優(yōu)良，但價(jià)格較貴。通常皆用在母端或彈片接點(diǎn)，有時(shí)在磷青銅中加其他金屬更增大其耐蝕性，可不必鍍鎳打底，而直接鍍錫鉛合金，如加鎳為 CA725。 表（ 1） 金屬名稱 銀 無氧銅 韌煉銅 脫氧銅 黃金 鉻 鋁 鋅 密度（ g/cm3） 導(dǎo)電率 % 金屬名稱 鈷 鐵 鈀 白金 錫 鎳 鉛 鈦 密度（ g/cm3） 導(dǎo)電率 % 表（ 2） 磷青銅名稱 CA5100 CA5110 CA5190 CA5210 CA5240 CA1100 韌煉銅 錫含量 % ~ ~ ~ ~ ~ 0 密度（ g/cm3） 導(dǎo)電率 % 25 27 20 18 11 100 黃銅名稱 CA2100 CA2200 CA2260 CA2300 CA2400 CA2600 CA2700 CA2800 鋅含量 % 5 10 15 20 30 35 40 密度（ g/cm3） 導(dǎo)電率 % 58 46 40 37 34 29 28 27 電鍍前處 理：在實(shí)施電鍍作業(yè)前一般都要將鍍件表面清除干凈，方可得到密著性良好的鍍層。現(xiàn)就一般的鍍件表面結(jié)構(gòu)作剖析（如圖一）：通常在銅合金沖壓（ stamping）加工，搬運(yùn)，儲(chǔ)存期間，表面會(huì)附著一些塵埃，污垢，油脂，及生成氧化物等，而我們可以在素材表面這些污物予以分層說明處理方法（如表三） 圖一 （ Degreasing）：一般脫脂方法有溶劑脫脂，堿劑脫脂，電解脫脂，乳劑脫脂，機(jī)械脫脂（端子電鍍業(yè)通常不用 ）。在進(jìn)行脫脂前必須先了解油脂種類及特性，方可有效的除去油脂，油脂一般分為植物性油脂，動(dòng)物性油脂，礦物性油脂，合成油，混合油等（如表四）； 金屬表面油脂的脫除效用是由數(shù)種作用兼?zhèn)涠傻模缭砘饔茫榛饔茫瑵B透作用，分散作用，剝離作用等。且脫脂時(shí)，除視何種脫脂劑外，象素材對(duì)堿的耐蝕程度（如黃銅在 PH 值 11 以上就會(huì)被侵蝕），端子的形狀（如死角，低電流密度區(qū)），油脂分布不均，油脂凝固等，都會(huì)影響脫脂效果，須特別注意。所以脫脂的方法的選擇相當(dāng)重要。以端子業(yè)來說，一般所使用的油脂為礦物油，合成油，混合油，不 可能用動(dòng)植物油。以下就對(duì)溶劑脫脂法，乳化脫脂法，堿劑脫脂法，電解脫脂法做比較說明。 表三 層數(shù) 類別 處理方法 目的 第一層 污物 水，堿熱脫脂劑 第一層至第三層處理完全后，基本上密著性已經(jīng)很好 第二層 油脂 堿劑脫脂法，電解脫脂劑，溶劑等 第三層 氧化層 稀硫酸，稀鹽酸，活化劑等 第四層 加工層 化學(xué)拋光，電解拋光 在處理表面加工紋路，毛邊，較厚氧化膜 第五層 擴(kuò)散層 表四 類別 性質(zhì) 處理方法 植物性油脂 可被堿性脫脂劑皂化 堿性脫脂劑，電解脫脂劑，有機(jī)溶劑，乳化劑（冷脫） 動(dòng)物性油脂 礦物性油脂 無法被堿性脫脂劑皂化，必須借乳化，滲透，分散作用 有機(jī)溶劑，乳化劑。 合成油 有機(jī)溶劑，乳化劑，電解脫脂劑，堿性脫脂劑，選擇并用。 混合油 表五 方法 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 使用藥劑 溶劑脫脂法 脫脂速度快，不會(huì)腐蝕素材 對(duì)人體有害，易燃，價(jià)錢高。 石油系溶劑，氯化碳?xì)湎盗腥軇缛n油，三氯乙烷 乳劑脫 脂法 脫脂速度快，不會(huì)腐蝕素材 廢水處理困難，價(jià)錢高，對(duì)人體有害 非離子界面活性劑，溶劑，水混合。 堿性脫脂法 對(duì)人體較無害，便宜，使用方便 易起泡沫，需加熱，只能當(dāng)作預(yù)備脫脂 氫氧化鈉，碳酸鈉，磷酸鈉，磷酸三鈉等，界面活性劑 電解脫脂法 對(duì)人體較無害，使用方便，效果好 易起泡沫，需搭配預(yù)備脫脂，易氫 氫氧化鈉，碳酸鈉，磷酸鈉，矽酸鈉等，界面活性劑 （ Activation）：脫脂完全后的金屬表面，仍然殘存有很薄的氧化膜，鈍態(tài)膜，會(huì)阻礙電鍍層的密著性，故必須使用一些活化酸將金屬表面活化，防止電鍍層產(chǎn)生 剝離（ Peeling），起泡（ Blister）等密著不良現(xiàn)象。一般銅合金所使用的活化酸為硫酸，鹽酸，硝酸，磷酸等混合酸，其中也有加一些抑制劑。 （ polishing）：由于端子在機(jī)械加工過程中，使金屬表面產(chǎn)生加工紋路或毛邊，電鍍后會(huì)影響外觀及功能，一般在客戶要求下，都必須進(jìn)行拋光作業(yè)，另外象素材氧化膜較厚，活性化作業(yè)無法處理（如熱處理后）時(shí)，都必須依賴拋光作業(yè)，而端子的拋光，一般僅限于使用化學(xué)拋光法及電解拋光法，而上述兩種方法都使用酸液，為達(dá)到細(xì)致拋光，在酸的濃度及種類就相當(dāng)重要。通常使用稀酸，細(xì)部 拋光效果較佳，但是費(fèi)時(shí)。使用濃酸，處理速度快，但易傷素材而且對(duì)人體有害。故不管使用何種方式，攪拌效果要好，才可以得到較均勻的拋光表面。一般銅合金底材拋光的藥水，強(qiáng)酸如硝酸，鹽酸較佳，弱酸如磷酸，草酸，鉻酸較佳，市售專利配方不外乎強(qiáng)酸搭配弱酸使用。使用電解拋光可以大大提升拋光速度，及產(chǎn)生較平滑細(xì)致的表面，目前連續(xù)電鍍幾乎都采用此方法。甚至最新使用的活化拋光液，可以在后續(xù)鍍半光澤鎳，一樣可以得到全光澤鎳效果，又可以得到低內(nèi)應(yīng)力的鍍層，快速攪拌對(duì)拋光極為重要。（注意） 三 .水洗工程：一般電鍍業(yè)，常專注在電鍍技術(shù)研 究，和電鍍藥水的開發(fā)，卻往往忽略了水洗的重要性。很多電鍍不良，都來自水洗工程設(shè)計(jì)不良或水質(zhì)不凈，以下我們就水洗不良造成電鍍?nèi)毕莸母鞣N情形加以解說。 ，則端子脫脂后金屬表面殘存的皂堿，和 Ca Mg 金屬生成金屬皂，固著于金屬表面時(shí)，而產(chǎn)生鍍層密著不良或光澤不良。一般改善的方法，可以將水質(zhì)軟化并于脫脂劑內(nèi)加界面活性劑。 ，與金屬表面的殘存皂堿作用，產(chǎn)生硬脂酸膜，而造成鍍層密著不良或光澤不良。改善的方法為控制使用水質(zhì)（調(diào)整 PH 值）。 不良，或水質(zhì)不佳（即有不純物），會(huì)污染下一道工程，造成電鍍?nèi)毕荨８纳品椒槭褂酶蓛舻募兯苊鈳С觯ù禋鈱?duì)準(zhǔn)）藥液，修正水洗效果。 ，水中含鍍液濃度若過高，會(huì)造成鍍層間密著不良或產(chǎn)生結(jié)晶物。改善方法為避免帶出（吹氣對(duì)準(zhǔn)）藥液，經(jīng)常更換水洗水或做連續(xù)式排放。 ，會(huì)造成鍍件外觀不良（水斑），及鍍件壽命減短（殘留酸）。改善方法為使用干凈的純水，超純水，經(jīng)常更換水洗水或做連續(xù)式排放。 四 .電鍍藥水：在端子電鍍業(yè)，一般的電鍍種類有金，鈀，鈀鎳，銅，錫鉛，鎳，而目前使用比較多的有鎳，錫鉛合金及鍍金（純金以及硬金），以下就針對(duì)這幾種電鍍藥水加以述序其基本理論。 ：目前電鍍業(yè)界鍍鎳液，多采用氨基磺酸鎳浴（也有少數(shù)仍使用硫酸鎳浴）。此浴因不純物含量極低，故所析出的電鍍層內(nèi)應(yīng)力很低（在非全光澤下），鍍液管理容易（不須時(shí)常提純），但電鍍成本較硫酸鎳高。而目前鎳液分為三種類別，第一種為無光澤鎳（又稱霧鎳或暗鎳），即是不添加任何光澤劑，其內(nèi)應(yīng)力屬微張應(yīng)力。第二種為半光澤鎳（或稱軟鎳）即是添加第一類光 澤劑（又稱柔軟劑）隨著添加量的增加，由微張應(yīng)力漸漸下降為零應(yīng)力，再變?yōu)閴嚎s應(yīng)力。第三種為全光澤鎳（或稱鏡面鎳），即是同時(shí)添加第一類光澤劑和第二類光澤劑，此時(shí)內(nèi)應(yīng)力屬高張應(yīng)力。無光澤，半光澤鎳多半用在全面鍍錫鉛時(shí)（因錫鉛鍍層能將鎳層全面覆蓋，故無須用全光澤），或是用在電鍍后須做二次加工（如折彎）而考慮內(nèi)應(yīng)力時(shí)，或是考慮低電流析出時(shí)。而全光澤鎳則用在鍍金且要求光澤度時(shí)，氨基磺酸鎳浴在攪拌情況良好下，平均電流密度可以開到 40ASD，最佳操作溫度是在 50~60 度，隨著溫度下降高電流密度區(qū)鍍層由光澤度下降，到白霧粗 糙，燒焦，至密著不良。隨著溫度的上升，氨鎳開始起水解成硫酸鎳，內(nèi)應(yīng)力也 隨之增加。 PH 值控制在 ~ 之間， PH 值過高，鍍層的光澤度會(huì)下降，逐漸變粗糙，甚至燒焦， PH值過低鍍層會(huì)密著不良。比重控制在 32~36Be，比重過高 PH 值會(huì)往下降（氫離子過多），比重過低 PH值會(huì)往上升且電鍍效率變差。電流需使用直流三相濾波 3%以下（可提升操作電流密度）。此鎳鍍?cè)≡谥瞥讨凶钊菀孜廴镜慕饘贋殂~，建議超過 3~5ppm 時(shí)，盡快做弱電解處理。 ：目前電鍍業(yè)界鍍錫鉛液，多半采用烷基磺酸光澤浴（ Bright）或 無光澤浴（ Mat）。市面上也分為低溫型（約在 18~23 度之間）與常溫型。其中以低溫光澤浴使用最多，也較成熟。而常溫型最好是要定溫恒溫操作，因?yàn)椴煌脑貢?huì)影響電鍍速率與錫鉛析出比例。鍍層錫鉛比的要求多半為 90%錫， 10%鉛，但實(shí)際鍍液錫鉛比約為 10： 1~12： 1 之間，而陽極錫鉛比約為 92： 8（因陽極解離的部分錫氧化為四價(jià)錫沉淀，為平衡 9： 1 的錫鉛析出比）。烷基磺酸浴在攪拌情況良好下，平均電流密度可以開到40ASD，除組成分外最會(huì)影響鍍層的就是光澤劑及溫度。正常下光澤劑的量越多（有效范圍內(nèi)），其使用的電流密度 范圍就越寬，但若過量會(huì)影響其焊錫性，甚至造成有機(jī)污染，若量不足時(shí)，很明顯光澤范圍會(huì)縮小，不過控制得當(dāng)?shù)脑挘傻冒牍鉂慑儗佑兄诤稿a性。若溫度過高，其使用的電流密度范圍縮短，很明顯怎么鍍就是白霧不亮，而且藥水渾濁速度會(huì)加快（因四價(jià)錫的產(chǎn)生），不過倒是會(huì)增加電鍍效率。若溫度過低則電鍍效率會(huì)下降，另在攪拌不良的情況下，高電流密度區(qū)容易產(chǎn)生針孔現(xiàn)象。由于無光澤錫鉛的焊錫性比光澤錫鉛好（鍍層含碳量較低），所以現(xiàn)階段很多電鍍廠在流程上，會(huì)設(shè)計(jì)先以無光澤錫鉛打低后，再鍍光澤錫鉛。另外由于未來全球管制鉛金屬的使用，所以目前 很多廠商在開發(fā)無鉛制程，有純錫，錫銅，錫鉍，錫銀，鈀等，就功能，成本，安全，加工性等綜合評(píng)比，以錫銅較具有取代性，也是目前較多電鍍廠在試產(chǎn)。 ：由于鍍層是作為連接器的導(dǎo)電皮膜用，相對(duì)鍍層的耐磨性及硬度就必須比較優(yōu)良，因而使用硬金系統(tǒng)鍍液（酸性金）。硬金系統(tǒng)有金鈷合金，金鎳合金及金鐵合金。在臺(tái)灣電鍍業(yè)界多半采用金鈷合金（藥水控制較成熟），一般鍍層的金含量在 ~%之間，硬度在 160~210Hv之間。目前鍍液系統(tǒng)多半屬于檸檬酸系，磷酸系，有機(jī)磷酸系等，一般會(huì)影響鍍層析出速率及使用電流 密度范圍的因素，有金含量，光澤劑，螯合劑，溫度， PH 值等，金含量的多少為取決效率的主要因素，但一般都考慮投資成本及帶出的損失，所以業(yè)界是不會(huì)將金含量開得太高的，一般金含量約開在 1~15g/l 之間，（有生產(chǎn)速率及投資成本考量而不定）。因此金能使用的電流密度就無法象鎳或錫鉛一樣可以達(dá)到 40ASD，而僅限于15ASD（攪拌良好下）以下，而效率也僅限于 60%以下。通常隨著金含量的增加，電鍍效率也隨之上升，所需的各種添加劑也需增加，隨著金含量遞減則反之。隨著溫度的升高，電鍍效率會(huì)提升，但色澤會(huì)漸漸偏紅，若隨著溫度降低 ，則電鍍效率會(huì)下降，而色澤會(huì)由較黃漸漸變暗，偏綠，一般建議溫度控制在 50~60℃ 。隨著 PH 值的上升，電鍍效率也隨之上升，但過高即會(huì)造成燒焦（呈粗糙黑褐色），若隨著 PH 值的下降，則電鍍效率會(huì)下降，甚至過低時(shí)，黃金