电镀钯镍合金

1、电镀钯镣合金发布日期：2013-04-06 浏览次数：89核心提示：代金材料的选用在国外已引起了人们的重视，如采用电镀银、锡、铅锡合金、锡镣合金、钯、 钯镣合金等镀层代替金或部分代金镀层。而且，有的替代镀层已用于生产。如对镀层质量要求较高的接插 件，用钯或钯镣合金镀层代替金镀层，已在工业生产中得到应用。金镀层广泛应用于电子工业、首饰和钟表工业。随着电子工业的发展、人民生活水平的 提高，需要的金量越来越大，为了节省资源，降低产品成本，世界各国都采取了很多措施节 省黄金。代金材料的选用在国外已引起了人们的重视，如采用电镀银、锡、铅锡合金、锡镣 合金、钯、钯镣合金等镀层代替金或部分代金镀层。而且，有

2、的替代镀层已用于生产。如对 镀层质量要求较高的接插件，用钯或钯镣合金镀层代替金镀层，已在工业生产中得到应用。我国对钯镣合金代金镀层于20世纪70年代末开始研究。镀层中含钯80%（质量分数）的钯镣合金镀层，其主要性能均已接近或达到硬金性能，见 表 4 7 1。表471钯镣合金与硬金镀层性能对比钯镣合金镀层与纯金镀层相比，成本可降低20 %一80 % （钯价通常为金价的1/ 3），是一 种较理想的代金镀层。近年来，国内外电镀工作者对钯镣合金镀层的性能测试和电镀工艺等 方面作了大量工作，并取得一定效果。人们还发现，在钯镣合金镀层上再闪镀一薄层软金（0. 1 m0. 2m）或硬金，其镀层性能大大改善，

3、并且符合消费者需要金色外观的心理。一、电镀钯镣合金镀液及工艺条件（一）镀液组成及工艺条件电镀钯镣合金镀液是由钯和镣的可溶性化合物，相应的导电盐及缓冲剂组成，通常在室 温下工作。已用于生产的镀液及工艺规范见表472。表472电镀钯镍合金镀液组成及工艺规范广、配也匹-L 1方1234氟化洛耐:，境- 7HjO)斌基崛酸镣(Ni N也跄N打(以晦 k 也 p10-25却对一 .3010101 _ _ J38-2262 一渊.现生5.顼TZ-212345(1is松 N% ,佛SO a 12060-75L-1导电枕7 100混舍洛加耐办心I-11 T5-55-15闵值7.5 -U.S4t热7.2u y,

4、5说度FT20-5035 F翌31) - 35屯流邮度/A：D. -1.501. 8-1.5110-15饷或杵廉耙谚层中靶律此Tf.75 -S553前-K5应用范旧装饰篇建电镰(TJL海复旦大学化学系研制；u： I .沏料帅斯,所研制(二)镀液的配制，将需要量的氯化钯用热蒸馏水溶解，搅拌使之溶解。然后加入氨水，并稀释到总体积 的2/3，边加热边搅拌，直至氯化钯完全溶解；将需要量的镍盐(硫酸镍或氨基磺酸镍等)溶解在另一容器中；将前两步的溶液慢慢混合，再加入各种添加剂、导电盐、缓冲剂等并充分揽拌使其全 部溶解，用蒸馏水调至所需体积，调整pH值到工艺所要求范围，即可试镀。二、镀液中各成分的作用及工艺

5、条件的影响由于电镀钯镍合金目前均采用不溶性阳极，如伯、高纯石墨等，因此镀液中各成分，pH 值等因素均会随电镀过程的进行发生变化。因镀液组成发生变化，势必会影响镀层的成分， 而镀层的组成又与镀层性能紧密相关。因此，讨论镀液中各组分的作用和各种工艺条件对镀 层成分及外观的影响。将是获得符合使用要求的钯镍合金镀层的基本保证。(一)镀液组成的影响1.氯化钯(PdCl2)氯化钯是电镀钯镍合金的主盐。钯盐选择比镍盐更重要。Pd(NH3)2Cl2或Pd（NH3）4Cl2以其价格较低，易于提纯以及镀液易回收等特点而被广泛采用。但是 其中的C1-在电镀过程中，在阳极上可能发生氧化反应，产生氯气、次氯酸盐和其他能

6、导致 有机添加剂分解的强氧化性物质；有人推荐使用Pd（NH3）2S03,为钯盐工艺，其主要优点 是Na2S03,既是配合剂又是导电盐，还具有光亮剂作用。但它也存在镀液易产生沉淀，S O32-易被氧化（空气中或阳极）且使镀层含硫，而导致耐腐蚀性能变差。在镀液中钯以氯化钯铵PdC2Pd（NH3）4Cl2的形式存在。二般氯化钯的含量为15g /L25g/L。由于电镀过程采用的是不溶性阳极，所以随着电镀过程的进行，镀液中钯离 子浓度逐渐降低。由于实际电镀时，镀层中钯的含量高（80%（质量分数）左右），所以镀液中 氯化钯含量的下降速度比镍离子下降速度快得多。为了讨论镀液中钯含量对镀层成分的影响， 将其他

7、成分及实验条件固定，改变氯化钯含量，观察镀层外观，分析镀层中钯的百分含量， 其结果见表473。表4-7-3镀液中氯化钯含量对合金镀层的影响缶果网：奴含.1的 1- 15.07.51015. U2(). 03吐D4K. 9m. 5XL 492. 2电流效率说92. 5贩396. 197.396. y腹屎外观光底白色光亮日色光汩1色月亮内包路亮自世1由表4-7-3可以看出，随着镀液中钯含量的增加，镀层中钯含量也有明显增加，氯化 钯含量在10g / L20g / L之间时，均可获得含钯量为80%（质量分数）左右的光亮白色的 钯镍合金镀层。氯化钯含量的变化对电流效率影响不大。随着电镀过程的进行，必须定

8、时定 量（根据分析结果）补充溶解好的氯化钯铵溶液，以补充电镀钯镍合金时钯的消耗。根据下列 反应式制备补充液：2P（1C12 + 4NH3 - H,O-lICh Pd（NH J4Ch +4H2Oo镍盐镀液中镍离子的来源，可以使用硫酸镍和氨基磺酸镍。使用氨基磺酸镍作镍盐，电镀得 到的钯镍合金镀层色泽较白，而且韧性较好。在电镀过程中镍离子的消耗也是靠补加镍盐来 完成的。镀液中镍含量的增加或钯含量的降低，均会使镀层中镍含量增加。根据镀液工艺不 同，严格控制镍盐含量在适宜范围内，这是获得含80%（质量分数）钯的钯镍合金的必要条件。氨水氨水在镀液中能起配合剂和缓冲剂作用。镀液中含有一定量的氨水不但可以保证

9、氯化钯 以氯化钯铵的形式存在于镀液中，而且能使镀液的pH值维持在8. 09. 0之间。由于氨 水易于挥发，而且当氨水含量不足时镀液会产生沉淀，所以要随时补加氨水，把它控制在工 艺范围内。氢氧化铵含量正常时，镀液呈透明蓝绿色。4 .光亮剂光亮剂大多是含硫的有机物，如硫脲、巯基醋酸、硫代苹果酸等。糖精及其衍生物和含 氮杂环化合物，如此啶-3-磺酸、哌啶、毗嗪-9以及顺丁烯二酸铵等。表面活性剂可采用含 有C4C35的脂肪直链季铵、十二烷基三甲基氯化铵等。工艺中S-1及混合添加剂均具有 使镀层光亮作用。当镀液中光亮剂不足或无光亮剂时，镀层呈雾状，且光亮范围狭窄；如添 加3g/LS-1光亮剂，能使镀层变

10、得光亮细致，电流密度范围宽、镀液的分散能力好。（二）工艺条件的影响镀液的pH值影响镀液的pH值对镀层的组成、夕卜观及电流效率影响示于表474。表474是使用 工艺1，只变化pH值的实验结果。表4 7 4pH值对镀层组成及电流效率的影响落采pH值8.58.07.57. Q谜用中相含80.680.8BL3RI.582.4电我我种哽y?, 5，虬3监R95 1听.9外舰白也光亮向色:it亮Fl色光亮白色光壳白也圣光整由表内结果看出，pH值在7.09.0范围内，镀层中钯含量基本符合要求，也就是说 在这个范围内对镀层组成影响不大；对电流效率影响也较小。当pH值为7时镀层外观失去 光泽。因此pH值选定范围

11、较宽，在7. 5一9. 0范围内均可获得满意结果。电流密度影响使用工艺l观察电流密度对镀层含量及电流效率和外观的影响。其结果见表475。由上述实验结果看出，随电流密度升高，镀层中钯含量缓慢下降；电流效率变化不大。 当电流密度升至2. OA /dm2时，镀层边缘出现烧焦观象。综合以上指标，生产中选用阴 极电流密度在0.1A/dm2 1. 5A / dm2范围内均可（最佳值为0. 5A / dm2 一1. 5A / dm2）。表4 7 5电流密度对镀层成分和电流效率的影响电流密AE/A - d-30.25OB 73LO1.52.0博居中殖含质心85.9M4.4BI.774. 3山.涂牧率/璃皿T9

12、5.596.295.993.2外观门色光亮白色光呸白也）t亮白色咒亮辿嫁烧剥温度影响使用工艺l观察镀液温度变化对镀层中钯含量、电流效率和外观的影响。结果列于表4 7 6。表476镀液温度对镀层含量及电流效率的影响牝占理度/I：1520304555独层中耙含新匝79.980.879-379-8电流姓率./鬓皿394, 193.091.9闩色无光光席性井白色光呸口色光亮冉色亮由实验结果看出，温度变化对镀层中钯含量影响不大，对电流效率影响亦较小；当温度 较低时，镀层光亮度降低，电流开不大，超过45C时，氨水易挥发，镀液成分变化大，所以 温度控制在20 C-45 C为宜。由表4 7 6实验结果可以看出

13、：目前使用的电镀钯镣合金镀液具有较好的工艺特性。 钯镣合金镀层的成分主要取决于镀液中两种金属离子的浓度比，工艺条件如电流密度、温度、 pH值等因素影响较小，所以该溶液具有工艺条件范围较宽、操作和维护较方便的特点。三、电沉积钯镣合金的极化曲线应用HZ-1型恒电势仪，在H型电解槽内测定极化曲线。以饱和甘汞电极作参比电极， 研究电极面积为lcm2的铂片，辅助电极使用高纯石墨棒。扫描速度为5V/min，用xy 记录仪记录，测得的阴极极化曲线示于图471。测定极化曲线溶液组成见表477。由图47 1可以看出，电沉积钯和电沉积镣的单极化曲线（111、1V），在极化状态下 没有重叠之处，从单极化曲线来看镣比

14、钯难于析出。曲线II是钯镣合金的极化曲线，比较接 近于钯的单极化曲线。可以这样认为，钯和镣离子共沉积时，合金镀液中钯对镣的析出起了 去极化作用，使得钯镣共沉积时镣的沉积电势比单独镣沉积时正。从该合金镀液中所得镀层 的镣含量为20 % （质量分数），钯含量为80 % （质量分数）。四、电镀钯镣合金镀液及镀层性能镀液性能以氯化钯和硫酸镣（或氨基磺酸镣）为主盐的电镀钯镣合金溶液，性能稳定。合金镀层成分 可以通过改变镀液中钯和镣含量，很容易使镀层中钯、镣含量控制在75 : 25和85 : 15范 围之内，镀液分散能力和覆盖能力较好；以铜及铜合金、镣及镣合金为基体的零件可直接电 镀钯镣合金，结合力良好。

15、钯镣合金镀层的性能钯镣合金镀层具有光亮的银白色，耐腐蚀性能良好。可作为金属眼镜架，表壳等产品的 装饰性镀层，已表现出良好的装饰效果。图4-7-1电镀钯镣合金的极化曲线1、II-钯镣合金极化曲线；III-钯沉积时极化曲线；1V-镣沉积极化曲线。作为电子元器件的表面代金镀层，在接触电阻、镀层孔隙率、可焊性能、延展性以及内 应力等重要性能指标上，接近甚至超过金镀层。格拉哈姆(Graha . ma)的工作表明，钯镣合 金镀层的接触电阻、耐环境腐蚀性能与硬金镀层相同。如在该合金镀层上再镀一层(0.5m 一 0. 2m)软金，会得到更优良的可焊性、耐腐蚀性和耐磨性。而且，钯镣合金镀层孔隙率小， 延展性比硬

16、金优越。所以钯镣合金可作为电子元器件的代金镀层。因为钯镣合金孑1隙率低， 可用较薄的镀层就能取代较厚的硬金镀层。因此贵金属金的消耗也会因钯镣合金的取代而下 降。表4-7 -7测定极化曲线溶液组成配t.eO一1nV氛it铠20精基暇聃朝505050罐如 23%*raL - L 16060333P值8. 58.5H. SH_5我国上海无线电二十厂对复旦大学研制的钯镣合金镀层(由工艺2得到)与普通硬金镀层 作了对比实验。实验结果见表478。表4-7 -8钯镣合金与硬金镀层性能比较EW-Nt普金普也醍盅测就俱器照策件W/IIV450 600ini建度+t（负曲如的接胜电耐/浦 插拔如0次后5口 经1瑞氏S烛理lh7-B11-1211-12 未供梗用Vp-wim.i到数字塞瓯去 ，现蜜插 矩叫吒慕气为化比后可好性好好焊锡槽狡试廉浦津HT- 1埠制靖含相暧滞试由合格长城牌嵌抡胶恭实弱坂nIM- H合金呼通该盘甜田般器及盖件耐粉1500氐左呻1LOQ Efc/2. 5p.ni棒本不露底 不需底小魅荷底使用毁金抽座+T我捕试姓H隙率厚度=Ipjn厚度=7凹！2 0DXY- 1 孔隙率澜试但，压力】3虹一203跳150心时何3