电镀原理与工艺

ZE中兴深圳市中兴新宇软电路有限公司□杨平第一部分：剧毒品与电镀第二部分：电镀基本常识第三部分：常见的电镀种类第一部分剧毒品与电镀第一节：有关定义1、化学危险品：有可能产生伤害或损失的化学药品。化学危险品的危险性分类：（1）可燃性（2）爆炸性（3）氧化性（4）强酸性（5）腐蚀性（6）剧毒性（7）有害性（8）放射性2、毒品：指进入有机体后能跟有机体起化学变化破坏体内组织和生理机能的物质。3、剧毒：指少量侵入机体短时间即能使人畜死亡或严重中毒的物质。剧毒品的种类有：（1）氰化物；（2）砷化物；（3）汞化物；（4）磷化物；（5）生物碱类第一部分剧毒品与电镀第二节：剧毒品在电镀生产中的运用在电镀生产中运用最多的剧毒品的氰化物。氰化物虽然剧毒，但由于氰化物镀液有良好的特殊性能，因而仍然广泛使用。1、氰化物镀液之特殊性能表现在：（1）镀液稳定（2）结晶细致（3）结合力佳（4）具良好的分散能力和深镀能力2、常用的氰化物镀种有：（1）氰化镀铜：氰化钾、氰化钠、氰化亚铜（2）氰化镀锌：氰化钠、氰化锌（3）氰化镀银：氰化钾、银氰化钾（4）氰化镀金：氰化钾、金氰化钾第一部分剧毒品与电镀第三节：氰化物之物理性质名称化学式状态英文名氰气（CN）2有苦杏仁味Cyanongen氰化氢HCN水溶液为氢氰酸HydrogenCyanid氰化钾KCN白色或无色块状物PotassiumCyanide氰化钠NaCN白色晶体或无色晶体粉末SodiumCyanide氰化亚铜CuCN黄绿色粉末CuprousCyanide氰化铜Cu（CN）2白色晶体CuprisCyanide氰化锌Zn（CN）2无色晶体或白色粉末ZincCyanide氰化银AgCN白色晶体SilverCyanide银氰化钾K{Ag(CN)2}无色晶体PotassiumSilvCyanide金氰化钾K{Au(CN)2}无色晶钵PotassiumGlodCyanide氰化物之化学性质（1）与酸反应生成氰化氢气体（2）具很强的络合作用第二部分电镀基本常识第一节、电镀的定义电镀：在外加直流电源的作用下，在阴阳两极被迫发生氧化还原反应，从而使处于阴极的金属或非金属工件的表面上沉积一层金属镀层的方法。阴（-）：Cu2++2eCu阳（+）：Cu-2eCu2+区分下列概念：电解：在外电源的作用下被迫发生氧化还原反应的过程。化学镀：利用氧化还原反应的原理，使金属或非金属工件的表面上再沉积一层金属的方法。例：Cu2++FeCu+Fe2+（无外电源作用）电镀池构成：电源：直流电或脉冲电源阳极：有可溶性和不可溶性两种、与电源的正极相接阴极：工件，接电源负极电镀液：含镀层材料金属离子的溶液常见电镀种类单金属电镀有：Cu、Ni、Ag、Au、Zn、Cr、Sn合金电镀有：Sn-Pb、Cu-Sn（青铜）、Cu-Zn（黄铜）、Sn-C0（浅枪）、Sn-Ni（深枪）、Pb-Ni（白钢）、Au-C0、Au-Ni、Ni-P、Sn-Cu、Sn-Bi第二部分电镀基本常识第二节、电镀方式与镀层性能一、电镀方式：（1）挂镀、（2）滚镀、（3）刷镀、（4）喷镀、（5）真空电镀二、镀层性能：（1、）防锈：椅子、手表（Ni、Cr、Zn）（2、）装饰：手饰、门锁（Au、Ag、Cu-Zn）（3、）耐磨：车圈、螺丝（Ni、Cr）（4、）耐热：发热管、枪炮管（Ni—W、Cr）（5、）保健：餐器、罐头盒（Sn、Ag）（6、）光反射：镜子（Ag、Ni）（7、）导电性：IC框架、连接器、发光二极管、功率管（Ag、Au）（8、）低电阻：开关、插头、端子（Cu、Ag、Au）（9、）纤焊接：二极管、连接器（Sn、Ag、Sn—Cu、Sn—Bi、Sn—Pb）（10、）导磁性：磁盘、磁头（Ni—Fe、Ni—Co）第二部分电镀基本常识第三节、有关电镀的几个概念（1）电极电位：金属与电解液界面之间的电位差叫做金属的电极电位。电极电位与金属活泼性的关系：随金属活泼性的减小，金属的电极电位增大。金属活泼性顺序如下：KCaNaMgAlZnCrFeNiSnPb(H)CuHgAgPtAu金属活泼性减小（2）分散能力和深镀能力：分散能力是指镀液具有使金属镀层在表面厚度均匀分布能力，也叫均镀能力。分散能力越好，镀层越均匀。（3）覆盖能力：覆盖能力是指镀液具有使工件表面深凹处镀上金属的能力，也叫深镀能力。覆盖能力越好，工件凹处镀得越深。※分散能力与覆盖能力含义不同，但两者密切相关，一般先分散能力好的覆盖能力也好，差则都差。（3）影响镀层品质的因素：（1）机体金属、（2）镀液成分浓度、（3）添加剂、（4）PH值（5）电流密度、（6）温度、（7）搅拌、（8）阳极第二部分电镀基本常识第四节、常规电镀工艺流程除油——水洗——浸蚀（活化）——水洗——电镀——水洗——钝化——水洗——烘干（前处理）（后处理）一、除油：工件表面的镀前加工和洁净处理，主要有三种方法：1、机械加工：包括磨光、抛光等。2、化学处理;用碱性溶液或有机溶剂处理。为了加强除油，往往同时使用超声波除油。3、电化学处理:（电解除油）：阴极电解：4H2O＋4e=2H2＋4OH—阳极电解：4OH—－4e=O2＋2H2O二、浸蚀：指在酸及碱中除去金属工件表面上厚层氧化皮，不良表层组织及粗化工件的表面处理过程。强浸酸：除去金属工件表面上厚氧化皮和不良表层组织的处理工序。弱浸酸（活化）：除去金属工件表面薄层氧化物（即钝态薄膜）的处理工序。三、钝化：指在含有强氧化剂（比如K2Cr2O7）的溶液中进行化学或电化学处理，使镀层表面生成一层组织致密的薄膜的过程。※目的：提高镀层的抗腐蚀能力。第三部分常见的电镀种类第一节镀铜一、铜的基本知识：1、元素符号：Cu2、金属种类：属于有色金属3、物理性质：（1）紫红色（2）质地较软而有韧性；相对硬度为3（3）是电与热的良导体。4、化学性质：（1）铜在大气中较活泼，化学性质稳定性较差，容易与养发生反应生成氧化铜，失去原有的外观色泽，反应如下：2Cu＋O2=2CuO（2）在潮湿的空气中，会与二氧化碳或氯化物、硫化物、氨气、氰化物等作用，生成绿色的碱式碳酸铜和氯化铜，黑色的硫化铜，黄色的铜氨络合物及铜氰络合物等。（3）铜易与浓硝酸及热的浓硫酸作用，生成相应的盐并放出大量的NO、NO2及SO2等，反应如下：3Cu＋8H2NO3(稀)=3Cu(NO3)2＋4H2O＋2NOCu＋4H2NO3（浓）=Cu(NO3)2＋2H2O＋2NO2Cu＋2H2SO4(浓)=CuSO4＋2H2O＋SO2用途：铜镀层结晶细致，孔隙小，结合力牢，易于抛光等优点，常用来做多层装饰性镀铬、镀锡、镀银、镀金等的中间层。第三部分常见的电镀种类第一节镀铜一、镀铜工艺1、镀铜电解液的种类：(按主盐分)（1）氰化物镀铜液（2）硫酸盐镀铜液（3）焦磷酸盐镀铜液2、镀铜槽的构成：（1）电源：直流电源（2）阴极：工作（3）阳极：电解铜（4）镀液：镀铜电解液3、镀铜液的组成：（1）氰化物镀铜液（底铜）组成成分组分大小组分功能CuCN35—45g/L主盐：提供Cu2＋NaCN(游离)15—20g/L络合剂T40—60℃第三部分常见的电镀种类第一节镀铜3、镀铜液的组成：（2）硫酸铜镀铜液（3）焦磷酸盐镀铜液组成成分组分大小组分功能CuSO4190—240g/l主盐：提供Cu2＋H2SO460—80g/l防水解，提高导电性CL－70—140mg/l提高光泽度和平整性T20—30℃组成成分组分大小组分功能焦磷酸铜（Cu2P2O7）60—70g/l主盐：提供Cu2＋焦磷酸钾（K4P2O7·3H2O）280—320g/l络合剂硝酸钾（KNO3）15—20g/l拓宽电流密度氨水（NH4OH）2—3ml/l提高均匀能力T30—50℃第三部分常见的电镀种类第二节镀镍一、镍的基本知识1、元素符号：Ni2、金属属类：属于有色金属3、物理性质：（1）银白色（2）硬度较高，有较好的耐磨性；相对硬度为5.（3）具有铁磁性。4、化学性质：（1）化学稳定性好，常温下与水碱不作用。（2）在空气中易钝化而边暗。（3）会被稀硝酸、氨水、氰化物所腐蚀。5、用途：电镀行业中广泛使用镍镀层，为减少孔隙及提高防护性，常采用镀厚镍及多层电镀。二、镀镍工艺1、镀镍电解液种类（按主盐分）（1）硫酸镍镀液（2）氯化镍镀液（3）氨基磺酸镍镀液2、镀镍槽的构成：（1）电源：直流电源（2）阴极：工作（3）阳极：镍饼（4）镀液：镀镍电解液第三部分常见的电镀种类第二节镀镍三、镀镍液的组成（1）硫酸镍镀液（2）氯化镍镀液组成成分组分大小组分功能NiSO4260——280g/L主盐：提供Ni2+NiCl240——60g/L阳极活化剂HBO335——45g/L缓冲剂T40——60℃组成成分组分大小组分功能NiCl2150——250g/L主盐：提供Ni2+HCL140——180g/L阳极活化剂T20——30℃组成成分组分大小组分功能氨基磺酸镍600——700g/L主盐：提供Ni2+NiCl210——15g/L阳极活化剂HBO335——45g/L缓冲剂（3）氨基磺酸镍镀液T40——60℃第三部分常见的电镀种类第三节镀鉻一、鉻的基本知识1、元素符号：Cr2、金属属类：属于黑色金属3、物理性质：（1）灰白色有光泽（2）具有较高的硬度和耐磨性；相对硬度为9，仅次于金刚石。（3）具有较高的熔点：1890℃。4、化学性质：（1）在空气中性能稳定，绝不生锈和变色，具有较强的抗腐蚀性。（2）能与HCL和H2SO4反应，但不与HNO3反应。5、用途：鉻特有的物理性质和化学性质，决定了它的用途。（1）因具有良好的光泽，抗腐蚀性高，耐磨性又好，故常用于镀在其它金属的表面上。（2）制造合金：不锈钢含Cr12%。6、鉻的主要化合物（与镀鉻有关）鉻有二价、三价和六价化合物。其中三价和六价化合物最为常见。（1）三氧化鉻习惯上又称“鉻酸酐”、橙红色晶体、强氧化剂，有毒。（2）三氧化二鉻Cr2O3,绿色结晶或粉末，两性，俗称“鉻绿”主要用于油漆颜料。（3）重铬酸钾，K2Cr2O7橙红色晶体，强氧化剂。第三部分常见的电镀种类第四节镀金一、金的基本知识1、元素符号：Au2、金属属类：属于贵金属3、物理性质：（1）金黄色有光泽（2）质软，延展性极佳，相对硬度为2.5，（3）具有良好的导电性和可焊性。4、化学性质：（1）在空气中性能极稳定，从不生锈和变色。（2）只溶于王水，具有较强的抗腐蚀性。5、用途：金特有的物理性质和化学性质决定了它的用途。（1）因具有良好的光泽，抗腐蚀性高，故常作为装饰性镀层。（2）因具有良好的导电性和可焊性，广泛应用于电子元器件之电镀。二、镀金工艺1、镀金种类：（1）氰化物镀金，又分高氰和低氰。低氰主要是以柠檬酸盐酸性镀金液较多。（2）无氰镀金液，以亚硫酸盐镀金液应用最为普遍。2、镀金槽的构成（1）电源：直流电（2）阴极：工件（3）阳极：铂金钛网（4）镀液：镀金电解液第三部分常见的电镀种类第三节镀金3、镀金液的组成（常用）（1）高氰镀金电解液（2）低氰镀金电解液组成成分组分大小组分功能K{Au(CN)}28——14g/L主盐:提供Au2+KCN15——30g/L络合剂T60——70℃PH8——9组成成分组分大小组分功能K{Au(CN)}215——25g/L主盐:提供Au2+柠檬酸8——15g/L缓冲剂柠檬酸钾20——40g/L络合剂T℃PH4.5——5.5第三部分常见的电镀种类第三节镀金3、镀金液的组成（常用）（3）无氰镀金电解液4、镀金工艺流程：（常规）※原料—超声波除油—水洗—化学除油—水洗—电解除油—水洗—活化—水洗—预镀铜—水洗—活化—水洗—镀镍—水洗—镀金—水洗—干燥组成成分组分大小组分功能亚硫酸金钠10——25g/L提供主盐：Au2+亚硫酸钠80——140g/L络合剂T25——40℃PH10——13ZE中兴2010.4.9