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1、電子應(yīng)用中的電鍍涂層用于改善零件的外觀、提供對(duì)零件表面的保護(hù)、改善零件表面的物理或化學(xué)性質(zhì)。元素周期表上的眾多元素中,只有16種元素能夠用于電鍍涂層,相關(guān)控制要求是由美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)(ASTM)和其他協(xié)會(huì)、機(jī)構(gòu)及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO提供的;
2、電鍍槽
a.組成:
■整流器或電源,使電子通過(guò)外電路從陽(yáng)極向陰極運(yùn)動(dòng);
■稱之為離子的帶點(diǎn)原子,它們?cè)谌芤褐羞\(yùn)載電流;
■稱之為陽(yáng)極的電極是溶液中金屬離子的來(lái)源,它們提供了內(nèi)電路的電子,它們與整流器正極相連;
■另外一個(gè)電極(鍍件)稱為陰極,它與整流器負(fù)極相連,使之形成了閉合回路;
b.陰極反應(yīng):陰極即負(fù)電極,它實(shí)際是一個(gè)被鍍零件;
c.陽(yáng)極反應(yīng):在陽(yáng)極,電子離開金屬電極,形成金屬離子并進(jìn)入到溶液中;
d.清洗:一個(gè)典型的電鍍工藝過(guò)程都包含著電鍍前零件表面的清洗、漂洗以及活化幾個(gè)步驟。
e.電流分布:電流密度、電鍍液類型以及電鍍時(shí)間對(duì)鍍層厚度均產(chǎn)生影響;
f.沉積質(zhì)量:鍍層里面的針孔或孔隙度會(huì)降低沉積的質(zhì)量,可利用脈沖鍍、化學(xué)添加劑及多層鍍的方法降低之;
g.刷鍍:鍍液直接刷在零件上,而不是將零件浸在鍍液中;
3、PI鍍銅:
a.酸性鍍銅:酸性的硫酸銅鍍液對(duì)于制備、操作和廢液處理來(lái)說(shuō)都很實(shí)用,它們被用作印制電路、電子、半導(dǎo)體、輪轉(zhuǎn)凹版印刷、電鑄和裝飾制品以及在塑料制品上的鍍層;
b.氰化物鍍銅:其主要優(yōu)點(diǎn)是具有良好分散力和覆蓋能力,可使輕金屬基體材料上鍍出具有良好結(jié)合力的初始鍍層,但氰化物鍍液有劇毒,但其安全處理技術(shù)已經(jīng)建立并證明行之有效;
c.焦磷酸鹽鍍銅:與前二者比需要更多的控制和維護(hù),相對(duì)無(wú)毒并主要應(yīng)用在電鑄和印制電路中,但工作溫度范圍不應(yīng)超過(guò)43~60℃;
d.其他鍍銅工藝:一種非氰化物的堿性鍍銅溶液正在不斷開發(fā)中,可代替氰化物鍍液直接在鋅壓鑄體和鋼上,目前使用還比較有限(氟硼酸鹽鍍銅溶液);
4、PET鍍鎳:
鍍鎳工藝在世界范圍內(nèi)被廣泛地用于裝飾、工程和電鑄的目的,鍍鎳層大多是從水溶液中通過(guò)電沉積的方式鍍覆的,它們還能通過(guò)化學(xué)鍍(自催化)技術(shù)、物理和化學(xué)氣相淀積工藝以及熱噴涂方法進(jìn)行涂覆;
5、PI貴金屬鍍層:對(duì)于特定用途選擇貴金屬時(shí)所要考慮的一些因素有接觸特性、反射率、耐蝕性、可焊性、耐熱性、耐磨性、顏色和價(jià)格;
a.銀:使用銀鍍層最讓人們關(guān)注的問(wèn)題是離子遷移(沖擊鍍銀、伍德鎳沖擊鍍、銻光亮劑);
b.銠:被廣泛用于需要耐磨和高溫穩(wěn)定性的電子領(lǐng)域,一般是從強(qiáng)酸溶液中鍍出的;
c.鈀:鈀的熔點(diǎn)低,密度為12.02/cm3,與同樣厚度鍍金層比其重量只有其一半;
d.金:是一種相當(dāng)昂貴的涂鍍層,具有很低的電阻率且表面不會(huì)形成表面氧化物,可提供很低的表面接觸電阻
貴金屬還有一些特殊的性能使得它們很有吸引力,鉑耐腐蝕,常在含有氯化物的鍍液中作為陽(yáng)極使用,金在紅外區(qū)具有很高的反射率,銥在高溫下對(duì)難熔金屬的保護(hù)非常理想;
6、PI鍍層硬度:努氏硬度和維氏硬度;
7、鍍層性質(zhì):溫度超過(guò)125℃時(shí)可能使多種電鍍層性能變壞,通過(guò)鍍層晶界河孔隙的擴(kuò)散,使基體金屬原子向鍍層表面運(yùn)動(dòng),于是這些擴(kuò)散的金屬暴露出來(lái)并可能發(fā)生氧化,氧化的金屬將增加鍍層的接觸電阻,而這可能導(dǎo)致器件失效;
8、脈沖鍍:金屬鍍層是通過(guò)脈沖電解的方式沉積的,脈沖鍍可以定義為電流間斷的電鍍,間斷電流包括施加某一特定時(shí)間的直流電,隨后再將電流降至零維持另一特定時(shí)間,與用間斷電流(CI)來(lái)改善鍍層性能不同的是,脈沖鍍時(shí)間間隔為幾毫秒,而間斷電流時(shí)間間隔為幾秒鐘;
9、PET/PP化學(xué)鍍:化學(xué)鍍是水溶液中金屬離子在催化表面上的受控電化學(xué)還原過(guò)程。所有化學(xué)鍍液都包含如下成分:金屬離子的來(lái)源、還原劑、絡(luò)合劑、反應(yīng)抑制劑和穩(wěn)定劑。一些貴金屬也能夠進(jìn)行化學(xué)鍍,常見的有銀、金、鈀和鉑;
10、PP/PET錫和錫合金鍍層:在電子元器件上最常見的非貴金屬鍍層是純錫和錫合金。金屬間化合物(IMC)定義為在釬料和金屬化之間形成的合金,一般有三類可釬焊的鍍涂層(易熔的、可熔的、不熔的)
11、儲(chǔ)存的環(huán)境因素:表面氧化和氧穿透到基體能影響金屬間化合物的形成。
a.錫晶須:是從固態(tài)鍍錫表面自發(fā)生長(zhǎng)出來(lái)的發(fā)狀晶體,它們可以長(zhǎng)大到直徑1um,長(zhǎng)度5mm,研究發(fā)現(xiàn)鎳基涂鍍層能夠防止晶須生長(zhǎng)。
■影響可焊性的鍍液因素:高電流密度、有機(jī)污染物、懸浮顆粒、低金屬濃度、薄鍍層;
■眾所周知的正確電鍍操作:鍍層要有足夠的厚度以提供一個(gè)良好的擴(kuò)散阻擋層、維持鍍液潔凈(過(guò)濾鍍液以去除鍍液中的所有顆粒物)、采用良好的清洗和活化預(yù)鍍步驟、監(jiān)控所有鍍液成分和操作條件以得到高質(zhì)量的鍍層;
■鉛的替代;
b.無(wú)鉛鍍層:元器件的鍍層可以使用多種錫合金而非錫鉛合金,業(yè)已報(bào)道的鍍涂層有錫-鋅、錫-鎳、錫-鎘、錫-鈷、錫-鉍以及錫-銅,或者電鍍純錫。
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