无电镀知识培训课件

无电镀知识培训课件1.1无电镀(ElectrolessPlating)无电镀又称之为化学镀(chemicalplating)或自身催化电镀(autocatalyticplating)。无电镀是指於水溶液中之金属离子被在控制之环境下，予以化学还元，而不需电力镀在基材(substrate)上。ASTMB374之标准定义为Autocatalyticplating－〝depositionofametalliccoatingbyacontrolledchemicalreductionthatiscatalyzedbythemetaloralloybeingdeposited〞。其过程(process)不同於浸镀(immersionplating)，它的金属镀层是连续的(continu-ous)、自身具有催化性的(autocatalytic)。1.2无电镀的特性优点：1.镀层非常均匀，也就是均一性(throwingpower)非常好，因它没有电流分布不均的困难，镀件内外都显出均匀，锐边及角等节状镀层(nodulardeposits)情形可完全消除。2.镀层孔率较少，其耐蚀性比电镀为佳。3.电源、电器接线、导电棒、汇流及电器仪表都可省略，减少装架及各种附属设备。4可镀在非导体上(需做适当前处理)。5镀层具有独特的物理、化学、机械性质及磁性。6复合镀层(co-deposit)，多元合金(polyalloy)可形成。7密着性、耐磨性良好。8操作较简单。9精密零件、管子、深孔内部可完全镀上。应用在如轴心、半导体制造。10制品与导体接触也可完全镀上。缺点：1.价格较贵。2.镀层厚度受限制(理论上应无限制)。3.工业上应用较多、装饰性光泽较不易达成。应用：1.非导体的电镀，如塑胶电镀。2.精密零件，如轴心。3.半导体、印刷电路板、电子零件。4.须特别耐蚀的化学机械零件，如管件内部。5.复合、多元合金镀层制作。1.3无电镀浴的组成及其作用1.金属离子(metalions)为镀层金属的来源。2.还元剂(reducingagent)：将金属离子还原成金属。3.催化剂(catalyst)：使基材表面具有催化性。4.错合剂(complexingagent)：防止氢氧化物沈淀、调节析出速率、防止镀浴分解，使镀浴安定。5.安定剂(stabilizer)：吸着微粒杂质防止镀浴自然分解，以延长镀浴寿命。6.缓冲剂(buffer)：控制pH值在操作范围内。7.润湿剂(wettingagent)：使表面作用良好。8.光泽剂(brightener)：使镀层具有良好光泽性。1.4无电镀浴配方的要件1.还元剂的氧化还元电位必须足以还元金属离子，使金属析出。2.镀浴需安定，在未使用时需不起作用，只有在催化性的镀件表面接触时才迅速开始作用析出金属镀层。3.析出速率要能被控制、pH值，温度能调节析出速率。4.析出的金属须具有催化作用，以进行自身催化电镀，镀层才能连续形成，以达到所需之镀层厚度。5.镀浴反应生成物须不妨砖镀浴的功能，镀浴的寿命才能长久。6.化学药品的成本，要选择便宜适用的原料。1.6无电镀镍(ElectrolessNickel)无电镀镍可镀上各种形状的镀件，包括金属程非金属，应用於导弹零件、电子零件、铸模，镀层厚度约在0.002〞～0.005〞。成本约为电镀的2～3倍，主要应用於工业上，不具高度光泽，不适作装饰。1.6.1无电镀镍镀浴配方的种类(1)硷性，镍磷无电镀镍浴(Alkaline,Nickel-Phosphorus)。(2)酸性，镍磷无电镀镍浴(Acid,Nickel-Phosphorus)。(3)硷性，镍硼无电镀镍浴(Alkaline,Nickel-Boron)。(4)酸性，镍硼无电镀镍浴(Acid,Nickel-Boron)。最常用还元剂(reducingagent)为次磷酸钠盐(SodiumHypophosphite)其他的有DBAB(n-DimthylamineBorane)，DEAB(n-DiethylamineBorane)，氢硼化钠(SodiumBorohydride)，联胺(Hydrazine)。1.6.2硷性镍-磷无电镀镍镀浴此浴操作温度较低，常用於塑胶电镀，镀层有良好的焊接性(soiderability)应用在电子工业。温度低可省能源，但耐蚀性(corrosionprotection)，附着性(adhesion)在钢铁镀件上较差。因pH高对铝质基材处理有困难。未做热处理的镀层硬度约700VHN，含２％磷。磷的成份可由温度来调整。其配方组成如下：例1高温硷性镍-磷无电镀镍浴(High-Temperature,Alkaline,ElectrolessNickel-phosphorousBath)。酸性镍磷无电镀镍镀浴(AcidNickel-PhosphorousElectrolessBath)镀层含有88～94％Ni及6～12％P，操作温度77～93℃，pH4.4～5.2，还元剂通常用次磷酸钠。pH是控制镀层P的含量，一般pH较高，P含量较少，镀层性质因而有所改变，低P含量比高P含量的镀层耐蚀性较差。P含量大於8％则镀层不含磁性。未经处理的镀层硬度500～600VHN，经1小时，400℃烘烤後处理(post-heat-treatment)硬度可达950VHN，氢脆(HydrogenEmbrittlement)可加热116℃加以消除。後处理之烘焙(post-baking)对镀层的结晶结构有显着影响，硬度、耐蚀性、耐磨性、磁性、附着性、张力强度(tensilestrength)及电导性(electricalconductivity)。镀层在250℃以上大气中会变色(discolor)，为了防止失色可在真空或钝气(lnert)，还元气体中热处理。镀层厚度一般在2.5～250μm。硷性镍硼无电镀镍镀浴(AlkalineNickel-BoronElectrolessBath)硷性镍硼浴用硼氢化钠(SodiumBorohydride)强还元剂。所得的镀层5～6％硼，94～95％镍。此浴比较不安定，pH低於12则镀浴会自行分解。浴温在90～95℃，pH操作范围在12～14。镀层经400℃1小时後热处理(post-heattreatment)其硬度可达1200VHN，未经处理的镀层硬度为650～750VHN。酸性镍硼无电镀镍镀浴(AcidNickel-BoronElectrolessBath)此浴将DMAB或DEAM还元出硼，硼含量在0.1～0.4％，硼含量低於1％，则焊接性良好。浴温在65～77℃，pH在4.8～7.5，其镀层之熔点很高，约在1350℃。1.6.7无电镀镍作业无电镀前要考虑各种不同基材的各项清洁手续，清洁及活性化均需确实做好。镀槽用不锈钢做成并用F号的人造橡皮做衬里。浴温加热控制适当温度，必需有良好搅拌，更需不断的过滤及补充化学药品，以维持镀浴功能及电镀速率。有机物杂质影响很严重，使电镀效率大量降低，甚至停止，金属杂质如锌，锡，及镉有剧烈作用，破坏镀浴功能，铜使镀件变亮也增加脆性，铁会使镀层变黑及条纹。镀浴会形成自发性分解镍，具有催化性，将继续成长，消耗镀浴功能，所以必须将此镍过滤除去。如无连续过滤之小型设备，须每天清洁一次。大型设备有继续过滤器也要每周清洁一次。大型设备有继续过滤器也要每周清洁一次。镍的清除可用硝酸将其分解。1.7无电镀铜(ElectrolessCopper)无电镀铜通常用在非导体及塑胶上使之导电化後再用传统电镀法做进一步电镀。这些镀件基材有ABS，PE，PP，PVC，树脂(Epoxy)及陶瓷。其应用在汽车零件、家电产品、五金零件、印刷电路板(circuitboards)，穿孔电镀(through-holeplating)，EMI/RFIShielding等电子元件制作。1.7.1无电镀铜镀浴组成及其作用无电镀铜镀浴比较不安定，还元剂和其他错合剂、金属盐、光泽剂、安定剂等成份分开，使用时再混合，才不致失去镀浴功能而浪费掉，并且以利储存。其中主要成份有：(1)硫酸铜：它是主盐提供铜离子的来源。(2)福马林(Formaldehyde)：为还元剂，将铜离子还元。(3)酒石酸盐、EDTA，三乙醇胺：为错合剂，使铜离子形成错离子以防止分解作用。(4)含S，Se，SCN，CN的化合物，硫反，铬酸盐、五氧化钒，甲基丁炔醇及氧气：做为安定剂，防止铜微粒形成导致催化性分解恶化镀浴。(5)氢氧化钠：调节pH，pH值对光泽性影响很大，pH值太小，则镀层变暗因有氧化亚铜形成。pH也会影响电镀速率，以12～13为最好，过高pH值(14以上)则溶液安定性变差，pH值低於9.5则电镀速率变慢，高速镀浴一般是在低pH下操作不用福马林做还元剂可避免有毒马林气体的污染，但镀浴成本较高而且比较不安定。此种镀层应力较少可做为打底闪镀用。1.8无电镀钯(ElectrolessPalladium)钯镀层可代替较昂贵的金镀层，它具有优良焊接性，耐变色(tarnishresistance)应用电子元件接点，可挠性线路段、电子开关接点(electronicswitchcontacts)其配方组如下：1.9无电镀钴(ElectrolessCobalt)无电镀钴薄膜镀层(ThinElectrolessCobaltDeposits)应用在电子工业上的磁碟片及其他的记忆体上，主要是利用它的磁性(magne-ticproperties)。复合及多元合金无电镀(ElectrolessMetalCompositesandPolyalloys)复合无电镀是将钻石(diamond)，陶瓷(ceramics)，碳化铬(ChromiumCarbide)，碳化矽(SiliconCarbide)，氧化铝(AluminumOxide)的微粒子在无电镀浴中与金属共同析出(Co-deposit)得到更硬、更耐磨耗或更具润滑性的表面。多元合金无电镀是用无电镀浴析出三种以上元素的金属镀层，具有特别的物理及化学特性，如耐化学侵蚀性(chemicalvesistance)，耐高温(hightemper-atureresistance)、导电性(electricalconductivity)，磁性及非磁特性(ma-gneticandnon-magneticproperties)。例如Ni-Co-Fe-P多元合金的磁性用在电子记忆体，其他的如Ni-Fe-P，Ni-Co-P，Ni-Fe-B，Ni-W-P，Ni-Mo-B，Ni-W-Sn-P，及Ni-Cu-P等多元合金镀层应用在工程上1.10浸镀(ImmersionPlating)浸镀又称为置换电镀(DisplacementDepositionorCementation)，其镀层没有附着性(nonadherent)，粉末状(powdery)实际应用不多。其是利用金属的氧化还元电位的差进行置换反应，将较贵的金属离子还元析出，而较卑电位的金属镀件溶解形成离子与较贵金属离子置换。例如1.11无电镀专利资料(美国专利编号)26588412694019282229427269692762723287611628843443531301281918829429903150994304533429902963338726282739928282273475186307585633832243075856293880532221953095309331043034570893492135332951236073173595684299640830119203486928341814329761813589916300328297618028273983178311282905930638503506462351557133960423489603432128334094661.13.1无电镀铜专利(美国专利编号)34570893075855331043030758562933422309530934751863001920325721529388054548644453479730119203326700325721529388052965551239128928740723310430287407230953092938805287407233615803095309263363131197092874072293880529569012876116288434429974083075856311970930755863119709307585534156662801935409997443034434096301415246742763234286965