电铸镍和铜工艺规范 编制说明

《电铸镍和铜工艺规范》编制说明（征求意见稿）12一、工作简况本项目根据《国家标准化管理委员会关于下达2022年第四批推荐性国家标准计划及相关标准外文版计划的通知》（国标委发〔2022〕51号）进行制定。计划编号：20221661-T-604；项目名称：《电铸镍和铜工艺规范》；主要起草单位：河南理工大学、苏州电加工机床研究所有限公司、南京航空航天大学、南通美精微电子有限公司等。计划应完成时间：22个月。2主要工作过程标准研制过程主要分为以下几个阶段：（1）起草阶段首先，标委会面向特种加工机床领域的科研院所、高等院校、设备制造商及用户等公开征集标其次，标委会于2023年10月中旬在河南焦作举行该国家标准项目启动会，召集《电铸镍和铜工艺规范》国家标准起草工作组的成员单位参加，并在会上针对标准申报草案进行了框架结构讨论，还对标准起草工作组成员单位在未来的标准研制过程中的责任进行了明确，对产品资料搜集、技术内容编写、方法指标验证等环节进行了分工。各标准起草单位将根据电铸镍和铜工艺技术发展及应用等开展标准化研究工作，力求达到国家标准在相关方之间的协调一致。在标准研制初期，标准起草工作组针对电铸镍和铜工艺技术的特点以及工艺及产品质量要求等现状，经过大量的研究分析和资料查证工作，确定了标准制定工作方案。在标准编写过程中，工作组成员基于标准申报草案，多次利用线上通讯手段协商讨论，在标准申报草案的基础上反复进行论证修改，几易其稿，并对标准主要技术内容和试验验证关键点进行沟通，在确定工艺流程、设备及产品质量等要求后，着手开展技术内容试验验证工作。同时，标准起草工作组在2024年4月底向TC161秘书处提交了标准征求意见稿及编制说明。秘书处在审核相关文件材料后，于2024年5月13日发起标准征求意见。同时结合标准起草工作组的试验验证情况和结果，筹备标准研讨会，对标准技术内容的编写情况、试验验证情况等进行讨论，并就标准中所提要求的依据、术语及定义的准确性、方法的可行性、技术指标的普适性等进行集中征求意见。（2）征求意见阶段2024年5月13日—7月12日，秘书处将《电铸镍和铜工艺规范》征求意见稿及编制说明发给标委会全体委员广泛征求意见，同时上传国家标准制修订管理系统面向社会公开征求意见。标委会现有委员99名，还包括3名顾问和13名观察员，因此本次国家标准征求意见共发函115名专家。截至2024年7月12日，共收到X个回函，其中X个单位、X个专家提出了X条意见和建议，标准起草工作组针对反馈意见进行整理和分析，提出采纳或不采纳的结论（见《电铸镍国家标准征求意见汇总处理表其中采纳X条、不采纳X条、部分采纳X条。……3主要参加单位、工作组成员及其所做工作本标准由河南理工大学、中钞设计制版有限公司、苏州电加工机床研究所有限公司、南通美精微电子有限公司、南京航空航天大学、厦门市标准化研究院、东莞赛诺高德蚀刻科技有限公司、河南新昌电工科技有限公司、华亿轴承科技（江苏）有限公司共同起草。主要成员：3所做工作：二、标准编制原则及主要内容1标准编制原则本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定进行起草。在编写标准时，遵循面向市场、服务产业、自主研制、适时推出、不力求与产品研发、工艺试验、技术进步、产业发展、应用推广相结合，统筹推进。同时，努力使标准技术内容更加科学、实用，文字表述更加简洁、清楚，充分体现标准的经济合理性以便于生产企业和用户使用。2标准主要内容2.1关于第1章“范围”概括了标准的技术内容，规定了标准的适用范围。本文件规定了电铸镍和铜的工艺要求，描述了产品质量检测方法，适用于镍和铜的电铸工艺。2.2关于第2章“规范性引用文件”本文件引用国家标准12项，均在标准正文的技术内容中有所体现。2.3关于第3章“术语和定义”本文件的名词术语总体按照GB/T14896.1《特种加工机床术语第1部分：基本术语》、GB/T14896.6《特种加工机床术语第6部分：其他特种加工机床》、GB/T3138《金属镀覆和化学处理与有关过程术语》的规定，并且与正在制定的GB/T14896.10《特种加工机床术语第10部分：电铸机床》的技术内容和术语定义相协调。同时，还界定了标准中常用的术语，包括：电铸、原模、芯模、可重复使用芯模、一次性使用芯模、衬底、脱模，并给出了其定义。2.4关于第4章“工艺要求”本章规定了工艺流程、芯模制备、芯模预处理、电铸、电铸后处理、设备要求等技术内容。在本章中，首先描述了电铸工艺的一般流程，包括芯模制备、芯模预处理、电铸、电铸后处理四个环节。然后对上述的四个环节给出了具体的工艺要求。对芯模制备环节，按可重复使用芯模和一次性使用芯模的使用类型，分别从材料、设计、制备等三个方面给出了各自的具体要求和操作规范。对芯模预处理环节，首先给出了预处理的总体要求，然后对除油、清洗、弱浸蚀、制备脱模层等必需或可选的预处理步骤给出了操作规范，提出了要求。此外，还对非金属芯模的预处理规范进行了专门的描述。对电铸环节，从电解液组成、阳极、过程控制三个方面给出了基本要求和规定。在电铸过程控制方面，从水质、pH值、温度、电流密度、电解液维护等角度给出了规定性要求。在电铸后处理环节，对操作步骤以及各自步骤的主要内容与工艺规范要求进行了规定。2.5关于第5章“产品质量检测”电导率等技术内容。当电铸制品不适合进行试验，或因电铸制品数量较少或价值昂贵而不宜进行破坏性试验时，可用替代试样来测量结合力、厚度、孔隙率、硬度和其他性能。在外观方面，所有电铸制品均应进行目视外观检查。电铸金属层应结晶均匀、细致、平滑，表面色泽应均匀；对不宜进行机械加工、精4整加工等后处理操作的电铸制品，除边缘处待切除的区域外，电铸金属层其他区域不应有针孔、起泡、起皮、麻点、结瘤、裂纹、脱落、树枝状结晶、分层等缺陷或任何对最后的精饰有不良影响的表面缺陷。对电铸产品的表面粗糙度，要求应按GB/T3505的规定进行测量；对于电铸制品化学成分的检测，本标准提出了推荐的非标方法。对于孔隙率的测量，是可选项，如电铸制品的最小厚度≤20μm，应按GB/T12332—2008的附测量硬度时，可在脱模前或脱模后进行，需按GB/T9790的规定进行测量。电铸制品厚度的测量方法有破坏法和非破坏法。测量时，应以已脱模且已完成机械加工、精整加工后的电铸制品作为测量对象。除另行约定外，应采用通用测量工具并按GB/T1182、GB/T3177的规定测量厚度，被测电铸制品的最小厚度应不小于5μm。本标准对电铸制品的内应力的测量给出了可选的测量方法，对方法的选用提出了要求。当电铸制品涉及分层电铸时，层间结合力应按照GB/T5270的弯曲、锉刀或热振实验进行评电铸铜的电导率应根据电铸制品的形状特征，选用GB/T32791、GB/T5248描述的方法进行测2.6关于“附录”本标准以资料性附录形式列出了金属芯模材料常用的弱浸蚀工艺、金属芯模材料常用的脱模层制备工艺、非金属芯模常用的导电化工艺。3解决主要问题本标准具体解决的问题如下：（1）本标准的制定，将填补国内国家标准空白本标准规定了电铸芯模的设计与制作、镍电铸溶液的使用规范、电铸过程控制及电铸后处理与电铸制件要求与测试要求。然而，国际标准化组织尚无关于电铸镍和铜工艺规范方面的标准。我国现行的电铸工艺标准仅有行业标准《电铸产品设计规范》（QJ1847-90）中规定的航天电铸产品的电铸材料选择、电铸结构设计、芯模材料及特点，《电铸工艺规范电铸镍溶液》（QI1405-88）中规定的电铸镍溶液的配比、配制与操作条件以及质量控制措施与常见故障产生原因与排除方法，《电铸芯模在电铸前、后的处理方法》（QJ1848-90）规定了航天电铸产品用芯模的前、后处理方法，《电铸镍质量验收技术条件》（QI1404-88）规定了电铸镍产品的质量验收标准。至今，我国也无电铸工艺规范方面的国家标准。（2）本标准对电铸镍和铜的工艺要求进行了规定标准明确规定了电铸镍和铜的操作规范、各操作步骤的具体方法和要求。（3）本标准对电铸镍和铜制品的质量要求给出了规定标准对电铸制品的外观、表面粗糙度、硬度、内应力等方面的一般指标要求及其测量评价方法给出了规定。三、试验验证情况本标准制定单位涵盖了电铸技术研发、工艺开发与产品应用等全产业链上的众多单位。标准编制组综合了参编单位的验证数据和资料。5本标准涉及的电铸镍和铜的工艺试验和产品质量数据均进行了多次试验验证，试验结果与标准技术内容一致。四、涉及专利问题的说明本标准不涉及有关专利等知识产权问题。本标准的发布机构不承担识别专利的责任。五、预期达到的社会效益、对产业发展的作用情况电铸是通过在芯模或模具上电沉积金属并在分离后获得精密制件的过程。广义讲，它是用电沉积方法加工或复制物体的过程。电铸主要用于其他方法难以或不能制造的特殊形状金属结构与零件的制造，具有成形精度高、适用材料与几何形状范围广、表面形态-形状-性能可协同调控等优势，尤其适合精细表面结构、光滑内表面、薄壁多孔件、大型薄壳体等特殊形状金属构件的精密制造。因此，电铸在表面微结构模具、金属反射镜、航空航天薄壳构件(如火箭喷气管、波导/纹管、冷屏件等)、光滑内壁金属管、微纳尺度金属零件、金属掩模板/转印板等制造方面具有不可替代的技术优势。当前，电铸已是半导体制造、航空航天、模具、磨具、医疗器械、精密机械等领域不可或缺的支撑技术之一。电铸在美国、日本、德国、俄罗斯等科技或国防装备业发达的国家颇受重视，应用广泛且深入。我国近年来受新一代信息技术、国防军工、高端医疗器械等国家战略需求的驱动，电铸技术应用需求旺盛且迫切，基础研究与技术推广活动日趋活跃。不同于常用的机械切/磨削、电解加工等减材加工技术，电铸是一个遵从阴极电化学沉积原理而实现成材成型成面同步达成且彼此相互影响的过程，涉及电化学沉积过程和复制成型过程。电化学沉积过程涉及槽液组分、添加剂、温度、电流密度、pH值、搅拌方式等因素，而成材成型过程受控于芯模设计与制备、芯模前处理、脱模、性能检测等因素。因此，电铸制造金属构件和型材过程工艺链长、操作环节多、影响因素复杂，其成品评测指标也涉及面广，既有形貌、表面质量、精度、效率等制造过程与制件的常见核心指标，也有诸如硬度、韧性、内应力等性能指标。故而，电铸是一个强烈依赖于工艺过程且评价指标多元的材料成型与制件制造技术。电铸已是纺织印染印花圆网、微电子（芯片）封装模板、交通标识反光膜、超薄金属箔型材、医疗器械、智能传感、金属滤筛网、数码转印设备、金属波导管等多个关键行业产品制造的主要支撑技术。尤其在5G通讯、高端医疗器械、航空航天等领域，电铸已成为其高密度封装、特殊微型零件、复杂形状薄壳体等制造的不可替代技术。重点的社会效益、对产业发展的作用概述如下：1）解决目前我国电铸行业占比最大的电铸镍和铜的工艺规范的国家标准欠缺问题；2）引导电铸生产和应用企业更加重视标准、规范生产，促进产品质量提升和产业技术进步；3）有助于买卖双方对电铸产品的质量和性能要求进行了解；4）对产品制造、检验等方面进行规范，维护消费者（买方）利益；5）为相关应用单位和检验单位提供技术参考，确保电铸技术应用与产品性能的先进性。六、采用国际标准和国外先进标准情况目前，电铸镍和铜工艺规范无国际标准。因此，本标准没有采用国际标准，也没有测试国外的样品、样机。本标准为国内先进水平。七、在标准体系中的位置，与现行相关法律、法规、规章及相关标准，特别是强制性标准的协调性（1）本标准属于特种加工机床领域标准体系的其他特种加工机床小类。该标准在标准体系表中编号为：0816