第10章 表面活性剂在化学镀中应用

1、 第 1 页 第 2 页1.定义定义化学镀是在金属的催化作用下，通过可控制的氧化化学镀是在金属的催化作用下，通过可控制的氧化还原反应，还原反应， 在镀件表面沉积上一层金属镀层。在镀件表面沉积上一层金属镀层。与电镀相比，化学镀具有镀层厚度均匀、针孔少，不需电流设备、能在非导体上沉积镀层等优点。但是成本较高，镀层厚度不如电镀易控制。 第 3 页2化学镀液组成一般化学镀液包括金属盐、还原剂、络合剂、缓蚀一般化学镀液包括金属盐、还原剂、络合剂、缓蚀剂、剂、pH值调节剂、稳定剂、润湿剂、加速剂和光值调节剂、稳定剂、润湿剂、加速剂和光亮剂。亮剂。表面活性剂在化学镀工艺中的应用远不如电镀中那表面活性剂在化学

2、镀工艺中的应用远不如电镀中那样普遍，但在一此化学镀液中也含有表面活性剂，样普遍，但在一此化学镀液中也含有表面活性剂，尤其在化学镀制复合镀层中应用较多。尤其在化学镀制复合镀层中应用较多。 第 4 页 1.化学镀铜化学镀铜 化学镀铜液按稳定性划分，可分为低稳定性的化学镀铜和高稳定性的化学镀铜；从沉积速度来分，又可分为低速率和高速率的化学镀铜。化学镀铜液一般由铜盐、络合剂、还原剂和稳定剂组成。 在一些配方中加入非离子型或阴离子型表面活性剂，可以增加镀液的润湿能力，有利于氢气的排出，防止镀层氢脆。 化学镀铜中使用的表面活性剂有烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、胺乙氧基化物、全氟烷基磺酸钾、聚乙二醇、

3、聚乙烯醇、明胶等。 第 5 页1.化学镀铜化学镀铜 第 6 页2. 化学镀镍化学镀镍(1)镀液化学镀镍是化学镀中应用最广泛的镀种。化学镀镍溶液由主盐（镍盐）、还原剂、络合剂、缓冲剂、稳定剂、表面活性剂、加速剂及光亮剂等组成。主盐就是各种镍盐，如硫酸镍、氯化镍、乙酸镍、氨基基磺酸镍及次磷酸镍等。目前使用最多的是硫酸镍。 第 7 页2. 化学镀镍化学镀镍(2)表面活性剂一方面可以提高镀液的润湿能力，加速气体(H2)的逸出，降低镀层的孔隙率另一方面，由于使用的表面活性剂兼有发泡剂作用，施镀过程中在逸出大量气体搅拌情况下，镀液表面形成一层白色泡沫，它不仅可可以保温，降低镀液的蒸发损失，减少酸味，还使许

4、多悬浮的脏物夹在泡沫中而易于清除，保持了镀件和镀液的清洁。 第 8 页2. 化学镀镍化学镀镍 第 9 页3. 化学镀金化学镀金化学镀金液有置换型和还原型两类，表面活性剂在化学镀金液中起着重要的作用。印制板化学镀金时，导线铜箔周边的绝缘基体上往往会析出金，容易发生镀金层溢出现象。含有阴离子型表面面活性剂的置置换型化学镀金液和还原型化学镀金液，可以抑制镀液中的微细金粒子静电吸附到绝缘基材上，从而可以抑制镀金层外溢，特别适用于印制板，尤其是高密度卬制板的化学镀金，大大提高了印制板的可靠性。 第 10 页3. 化学镀金化学镀金 第 11 页3. 化学镀金化学镀金 第 12 页 1.化学化学镀Sn-Pb

5、合金合金 Sn-Pb合金镀层具有优良的抗蚀性和可焊性等特性，得到广泛应用。化学镀Sn-Pb合金具有设备投资小、适宜于电学上孤立的非连续导体部分的镀覆、镀层厚厚度均一等优点，应用领域不断扩大。 Sn-Pb 合金化学镀液中含有Sn2+和Pb2+的可溶性盐、有机酸、硫脲及其其衍生物、含氮化合物、还原剂等组分。 镀液中添加的咪唑啉甜菜碱、羧基甜菜碱、烷基氢氧化铵等含氮化合物，都是阳离子表面活性剂，旨在提高镀液的高温时效稳定性。 第 13 页1.化学化学镀Sn-Pb合金合金 第 14 页 2.化学化学镀其他Sn合金合金 (1)概述 虽然Sn-Pb合金镀层具有很多优点，但镀层中含有影响人们身体和环境的Pb

6、。随着人们对环保要求的提高，许多无Pb 的Sn合金镀层应运而生。 与Sn生成合金的金属有Bi、In、 Sb、Zn等，它们在镀液中以Bi2+ 、 In3+ , Sb3+和Zn2+存在。 无Pb 的Sn合金镀液的组成与Sn-Ph合金镀液相似，包括镀层金属的可溶性盐、有机酸（主要是磺酸衍生物）、络合剂、还原剂、防氧化剂等，也加入了非离子、阳离、阴离子和两性等表面活性剂。 第 15 页 2.化学化学镀其他Sn合金合金 (2)适宜的表面活性剂： 十四烷基二甲基羧甲基甜菜碱、十二烷基二甲胺、十八酰二甲基羧甲基甜菜碱、聚氧乙烯(E015)壬酚、聚氧乙烯（EO8)辛胺、聚氧乙烯(EO10)异苯丙酚、聚氧乙烯(

7、EO15)萘酚，十二烷基二甲基氧化胺等。 表面活性剂有助于提高Sn合金镀层的附着性和平滑致密性。其浓度为0.0150g/L。镀液温度为4590。 第 16 页 2. 化学化学镀其他Sn合金合金 第 17 页 2.化学化学镀其他Sn合金合金 第 18 页 化学复合镀起歩较晚，20世纪70年代初才开始在欧美发展并应用，最先茯得实际应用的化学复合镀层是Ni-P/SiC，至今化学复合镀技术仍有很多问题有侍解决。 但其特殊的优越性却吸引人们去积极开发研究。 表面活性剂是化学复合镀液的主要添加剂之一，其作用是多种多样的。在化学复合镀中加入表而活性剂，可以改变微粒分散均匀性、亲水性、电极电位等。 另外，可改

8、变镀层中微粒的复合量。复合量的增加，使镀层的特殊性质更加突出，如硬度、耐磨性、耐腐蚀性、润滑性等。 第 19 页 1. Ni-P/SiC复合镀层 第 20 页 1. Ni-P/SiC复合镀层Ni-P/SiC复合镀层不仅可以增加镀层硬度，而且可以大大改善镀层的耐磨性。 化学镀Ni-P镀层硬度为HV500，而N-iP/SiC镀层为Hv700，热处理后Ni-P镀层硬度增加到HV800,而Ni-P/SiC增加到HV1300。Ni-P/SiC镀层的耐磨性比Ni-P镀层几乎可提高10倍。由于SiC粒子很细，其在化学镀液中的分散很重要，为了提高SiC粒子的分散性，常在镀液中加入表面活性剂 。 第 21 页

9、2. Ni-P/金刚石复合镀层金刚石硬度极高，在考虑用硬粒子作复合镀层时，自然就会选用它。实验表明，天然金刚石施镀效果远不如人造多晶金刚石，而且人造金刚石价格便宜，尺寸容易控制，因此多使用人造金刚石。金刚石的粒度以1-10m为宜，在镀液中加入表面活性剂可以有效地提高复合镀层中微粒的复合量。 第 22 页 2. Ni-P/金刚石复合镀层 第 23 页3. Ni-P/PTFE复合镀层PTFE 微粒的化学稳定性好，摩擦系数极低(0.05)，表面能也很低(只有18.6mN/m)且具有不黏性等特点， 因而Ni-P/PTFE复合镀层具有自润湿、不黏性、耐磨、耐腐蚀等优点。尽管Ni-P/PTFE复合镀层层比

10、其他复合镀层发展晚，但却是应用较多的一种镀层。 第 24 页 3. Ni-P/PTFE复合镀层 化学镀NiP-PTFF的关键是保证PTFE粒子在镀液中均匀地分散开，并有效地沉积到镀层中去。 PTFE是一种高疏水性物质，而且而且颗粒度细、密度小，均匀分散在镀液中是很困难的。 若在镀液中加人适当的表面活性剂，使之吸附于FTFE粒了表面，便可有效地降低水与PTFE粒子问的界面张力，使水在PTFE粒子表面能充分铺展，再借助搅拌等外界作用，可将FTFE 粒子均匀分散开，形成均匀的悬浮液。 第 25 页3. Ni-P/PTFE复合镀层闫康平等研究了非离子、阳离子、高分子类型的六种表面活性剂在Ni-P/PTFE复合镀中的作用。非离子表面活性剂