电镀前处理工艺概述以及配方

1 前处理的定义 一般前处理过程为,研磨预备洗净水洗电解脱酯水洗酸浸及活性化水中和水洗电镀。 1.1 前处理的目的前处理的目的是为了得到良好的镀层，由于镀件在制造、加工搬运、保存期间会有油酯、氧化物锈皮、氢氧化物、灰尘等污物附着于镀件表面上，若不去除这些污物而进行电镀将得不到良好的镀层。镀• 件品质，前处理占很重要的地位。1.2 前处理不良所造成之镀层缺陷 前处理不良所造成之镀层缺陷，有下列几项：(1)剥离， (2)气胀，(3)污点，(4)光泽不均，(5)凹凸不平，(7)小孔 (8)降低耐蚀性，(9)脆化。电镀之不良，前处理占很大的原因。 1.3 污物的种类 污物的种类，可分为有机物及无机物。有机物污物主要是动物性油酯，植物性油酯及矿物性油酯，无机物污物是金属氧化物、盐类、尘埃、及砂土。另外由有机物和无机物污物之物如研磨屑、研磨材料。动物性及植物性油酯可被化缄剂皂去除。矿物性油污无法被缄剂皂去除需用三菉乙烯、汽油、石油溶剂乳化剂等去除。无机物污物可被酸或缄溶解，利用酸、缄浸渍、化学或电解方法去除及机械研磨方法去除。无机、有机混合污物，去除较困难，除了利用化学方法，亦须用电解，机械研磨等方法联合应用去除。 1.4 电镀前处理去除的典型污物 (1) 润滑油 (6) 淬火残留物 (2) 切削油 (7) 热处理盐 (3) 研磨油 (8) 热处理盐 (4) 热斑 (9) 污迹 (5) 锈及腐蚀物 (10) 油漆及油墨 1.5 表面清洁测定 表面清洁度测定，在工场最实用的方法是用水冲(water-beaktest)，检查表面水是否均匀润湿，如果是均匀润湿则为清洁表面，反之则不清洁。其它方法有，Nielson method，Atomizer test，Fluoresent method，weight of residual soil，wip-ing method，residual patlern method 及 Radioisotopetracer technique。 1.6 选择清洁方法及清洁材料之影响因素 其影响因素有： (1) 被清洁表面之特性 (9) 清洁剂的温度 (2) 被去除污物之特性 (10)应用时间 (3) 清洁要求程度 (11)经验 (4）应用的方法 (12)搅拌次数 (5) 水质 (13)污染的程度 (6) 手续、另件、设备人员的安全 (14)下一步处理 (7) 成本 (15)废物之处理 (8) 清洁剂的浓度 4 镀铬之影响因素(l) CrO3浓度与导电度关系(2) 温度兴导电度之关系(3) CrO3浓度与电流效率之关系(4) 硫酸浓度之影响：浓度低时，低电流密度下电流效率高，反之电流效率低‥(5) 三价铬的影响1. 三价铬很少时，沉积速率减媛。2. 三价铬很高时，镀层变暗。3. 三价铬增加，则导电度降低，需较大电压4. 三价铬愈多，光泽范围愈小。(6) 电流密度及温度的影向1. 镀浴温度升高，电流效率降低。2. 电流密度愈高，电流效率愈高。3. 高电流密度，低温则镀层灰暗，硬度高脆性大，结晶粗大‥4. 高温而低电流密度，镀层硬度小，呈乳白色，延性好，无网状裂纹，结晶细致，适合装饰性的镀件。5. 中等温度及中等电流密度，镀层硬度高，有密集的网状裂纹，光亮硬质铬镀层。(7)杂质的影响1. 铁杂质，电解液不稳定，光泽镀层范围缩小，导电性变差,电压须增高，去除铁杂质比三价铬还困难，要尽量防止铁污染，不要超过10g/l2. 铜、锌杂质，含量低时，对镀层影向不大，铜最好不要大于3g/l3. 硝酸，是镀铬最有害的杂质，镀浴须严禁带入硝酸污染‥(8) 阳极及电流分布之影响1. 阳极较大，电流分布较不均匀使镀层厚度不均勺‥2. 阳极面积大，三价铬形成较多。3.复杂镀件，阳极宜用象形电极或辅助电极，使电流分布均匀。4.阳极的铅易氧化，形成黑色的氧化铅及黄色的过氧化铅。过氧化铅 导电性不良，应立刻除去。5.电流因尖端及边缘效应，造成镀层厚度不均，可采用绝缘物遮盖尖 端或边缘。5 镀铬之挂架(Rack)镀铬其镀浴均一性极差，电流效率很低，须使用较高电流密度，所以挂架之设计要求对镀铬品质影响很大。其设计要点如下(1) 安定不溶解。(2) 导电顺利不发熟，需足够截面积。(3) 与镀件接触良好。(4) 结构以焊接方式，导电钩要弯成直角(5) 非电镀部份要用绝缘物覆盖，以减少电流消耗。(6) 结构要简单、易制造、轻便。(7) 镀件放置位置要使气体自由逸出容易。(8) 应用辅助电极、双极电极。(9) 依镀件的形状、尺寸、数量及镀层用途等因素决定挂架之设计。9.7 银及银合金之酸浸溶液配方 Nitric acid 66 vol % Temperature room to 160 F Sulfuric acid 78 vol % Nitric acid 22 vol % Temperature room Sodium cyanide 3 ~ 4 oz / gal Sodium carbonate 1 ~ 2 oz / gal Sodium aluminum sulfate 6 oz / gal Sodium potassium tattrate 6 oz / gal Temperature 180 ~ 210 F 也可用4~6 Volt阴极处理30秒至1分钟于室温下电解。 9.8 锌及锌合金之酸浸溶液配方 Chromic acid 30 ~ 40 oz / gal Sodium sulfate 2 ~ 4 oz / gal Temperature room Time 5 ~ 30 sec 若水洗后有黄色膜则用1% 硫酸浸泡脱色。 Chromic acid 30 ~ 40 oz / gal Hydrochloride 12 oz / gal Temperature room Time 1 min 水洗完后再用40 oz/gal 铬酸水溶液浸泡。 9.9 镍及钴合金之酸浸溶液配方 (1) AISI 661 , 670 , 680 , 688 合金 ： Hydrofluoric acid 48 ~ 58 oz / gal Nitric acid 7 ~ 10 oz gal Temperature room Sodium hydric 1 ~ 2 wt % Sodium hydroxide 98 ~ 99 wt % Temperature 680 ~ 720 F (2) 纯 镍 Hydrochloride acid 50 ~ 75 vol % Temperature room (3) 出光 ( bright dipping ) Sulfuric acid 5 vol % Ferric sulfate 24 oz / gal Temperature 180 F Hydrochloride acid 25 vol % Ferric sulfate 13 oz / gal Temperature 160 ~ 180 F 9.10 钢铁酸浸溶液配方 商业抑制剂 ( commercial inhibitors ) , 氨类 ( amines ) 及硝酸盐 ( nitrates ) 通常用来防止过度浸蚀 ( overetching ) 及针孔 ( pitting )。其配方有 ： Hydrochloric acid 55 vol % Inhibitor ( optional ) 需要量 Temperature room Time 1/2 ~ 1 min 可溶解含 Fe 至 5 oz / gal；Cu 0.5 oz / gal 最多。 Sulfuric acid 25 vol % Inhibitor ( optional ) as required Temperature room Time upto 10 min 槽及加热管需用铅被覆 ( lead - lined )。 (3) 钢 400 系列及pH 钢除锈配方有： Ferric sulfate anhydrous 8.5 ~ 13.5 oz / gal Hydrofluoric acid 1.5 ~ 2.5 oz / gal Temperature 125 ~ 135 F Time 1 ~ 5 min Sodium chloride 2 ~ 4 oz / gal Sulfuric acid 12 ~ 27 oz / gal Temperature 160 ~ 180 F Time min Sulfuric acid 2 ~ 3 oz / gal Potassium nitrate 2 ~ 3 oz / gal Temperature 160 F Time 5 ~15 min 松脱锈垢 ( loosen heavy ) Potassium permanganate 8 ~ 12 oz / gal Sodium hydroxide 8 ~ 12 oz / gal Temperature 160 F to 沸点 Time 30 min 此溶液处理后需再用溶液(1)或(2)除锈。 (4) 铸铁除锈配方 ： Sulfuric acid 10 ~ 15 oz / gal 或 25 ~ 30 oz / gal Nitric acid 4 ~ 5 oz / gal Hydrofluoric 12 ~ 15 oz / gal (5) 出光 ( bright dips ) 配方有 ： Citric acid 10 ~ 12 oz / gal ammonia pH 65 ~ 7 Oxalic acid 1 ~ 2 oz / gal Hydrogen 0.5 oz / gal Sulfate as brightener 微量 高电流密度电解拋光。