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技术支持电镀知识

技术支持－－电镀知识

第11章镀金

11.1金的性質

1.原子序:

2.原子量:

196.9665

3.結晶構造:

FCC

4.熔點:

1063℃

5.沸點:

2809℃

6.密度:

19.302g/cm

7.電組:

2.06μΩ-cm

8.抗拉強度:

124MPA

9.硬度:

25Vickers

10.標準電位:

+1.68

11.原子價:

+1及+3

12.金是一種帶有黃色金屬,是最軟化金屬之一,有最大的延性及可鍛性

13.金有非常優良的導電性,不易腐蝕生鏽,長期使用可確保電開關及接點的倒電做用

14.金有優良的紅外線反射性

15.金的抗酸性強,可抵抗大多數酸侵蝕,只有王水才可溶解它,氰酸在沒有氧下反應非常慢,但含氧則反應變快,磷酸不做用,硫酸250℃以下不作用,氫氟酸在沒有氧化劑下不做用,鹽酸在沸點下不做用,硝酸落沒有鹵素則不會作用,晒酸是惟一的單酸能和金作用

16.金可抵抗堿金屬的之氫氧化物及碳酸化物在任何溫度下作用,但堿金屬之氰化物溶液在含有氧下會溶解金

17.熔融的過氧化訥及氰化物會腐蝕金,其他非氧化性鹽類及硝酸鹽類則不會做用

18.汞及汞鹽會與金作用,要避免接觸防止金合金應力脆裂

11.2鍍金的用徒

　　鍍金的用途分為裝飾性及工業性,裝飾性的鍍金可鍍成許多種顏色及各種K金鍍層,應用與珠寶,手飾,裝飾品等,工業上之電子工業如何印刷電路,接點,接合器,應用金的良好接觸性質,抗腐蝕性及可焊性,太空工業上應用金的高反射性,化學工業上應用金的抗化學性

11.3鍍金步驟

1.清潔:

依據汙物的種類及程度做徹底的洗淨

2.酸浸:

去除氧化物遺跡

3.活化性:

不鏽鋼,鎳,及鎳合金,鉬,及鎢等用氯化鎳酸液活化,而後用氰化物（10%KCN）浸漬

4.金打底鍍:

用低金,高自由氰化物鍍浴作幾秒鐘預鍍

5.鍍金:

根據配方操作條件及鍍層的要求進行電鍍

11.4金鍍浴中各種成份的作用

1.氰化金鉀:

供給電鍍金離子

2.氰化鉀:

產生自由氰化物,使氰化金化合物分解,增加導電性,防止銅鎳的沉積

3.碳酸鉀:

增加導電性,用做緩沖劑

4.碳酸氫二鉀:

做用如同碳酸鉀

11.5金屬液的控制

1.全金屬分析:

用比重測定法或極化計測定法

2.自由氰化物分析:

硝酸銀滴定

3.溫度

4.電流密度

5.有機汙染:

用哈氏槽試

　第十二章　合金电镀

第六章　合金电镀

前言

　　合金電鍍（ALLOYPlating）的目的是得到較好的物理性質，較優的耐腐蝕性。

美觀性、磁性等、他能做熱處裡，他能取代昂貴的金屬，例如錫鎳合金可代替金鍍層在電子應用。

鎳磷，鎳鈷合金的磁性薄膜應用在電腦記憶體。

鎳鐵合金取代昂貴純鎳鍍層。

鈷鎢合金鍍層改進鉻在高溫下的硬度。

合金鍍層較難控制，須要更高的技數和經驗。

12.1合金電鍍的原理

　　兩種金屬要同時電鍍沉積必須電位很接近而且其中之金屬能單獨被沉積出來。

若兩種金屬電位相差太多，可以用錯合劑（complexingagents）使電未拉近，例如黃銅電的鋅和銅電位相差甚多，加上錯合劑氰化鈉就使銅。

鋅之電位很接近，一般來說電位相差在200mV就能共同沈積（codeposit）。

影響合金電鍍的因素有

（1）電流密度：

電流密度增加，卑金屬含量會增多。

（2）攪拌：

增加貴金屬成份。

（3）溫度：

溫度提高，貴金屬成份增加。

（4）pH值：

改變鍍層物理性質。

（5）浴組成：

直接影響鍍層成份。

12.2合金電鍍浴中金屬離子的補充

　　合金電鍍浴中金屬離子的補充可用下列方法：

（1）用合金做陽極。

（2）用化學藥品補充,陽極用不反應陽極（Inertanodes）

（3）化學藥品補充一種金另一種金屬用金屬陽極,

（4）用不同金屬陽極分別掛在同一陽極棒上

（5）用不同金屬陽極分別掛在不同之陽極棒上

（6）交替使用不同的金屬陽極

12.3黃銅電鍍（BrassPlating）

　　黃銅電鍍的用途主藥用在裝飾性,潤滑性及橡交附卓性的零件上.

其鍍浴配方組成如下:

黃色,70~80%銅之黃銅鍍浴配方:

氰化銅CopperCyanide32g/l

氰化鋅ZincCyanide10g/l碳酸鈉SodiumCarbonate7.5g/l

氨Ammonia2.5-5ml/l

pH10-10.2氰化鈉SodiumCyanide50g/l

溫度25-35C

電流密度2.2A/dm^2

陽極鍍層同成份

鍍鉻中之氰化鈉控制鍍層合金成份及顏色,氨增加鋅含量,碳酸鈉做pH之緩衝劑。

12.4青銅電鍍

青銅電鍍除了裝飾性用途外在工程上如軸承.及熱處理防止氮化（Nitriding）上都被應用.有時也被用於鎳.銀的代用品上.其鍍浴組成如下:

氰化銅CopperCyanide30g/l

錫酸鉀Potassiumstannate10g/l氰化鉀PotassiumCyanide67.5g/l

氫氧化鉀PotassiumHydroxide11.3g/l

酒石酸鹽RochelleSalts45g/l

溫度145-160F

電流密度1-100A/ft^2

陽極銅

12.5鎳鐵合金電鍍（Nickel-IronPlating）

鎳鐵合金鍍鉻組成如下:

硫酸鎳NickelSulfate37.5-225g/l

綠化鎳NickelSulfate75-225g/l

硼酸BoricAcid45-52.5g/l

硫酸鐵FerrousSulfate7.5-75g/l

pH3-4

溫度43-71C

電流密度0.54-10.8A/dm^2

攪拌空氣

添加劑依指示

陽極鎳鐵合金

12.6錫鎳合金電鍍（Tin-NickelPlating）

其配方組成如下:

綠化亞錫StannousChloride49g/l

綠化鎳NickelSulfate300g/l

氟酸氨AmmoniumBifluoride56g/l

氫氧化銨AmmonoiumHedroxidepH2-2.5

溫度65-71

電流密度100-300A/m^2

陽極錫鎳合金或分離陽極

12.7.1黃銅專利資料

21817732870526285633326687952700646

27304922734026281762728384482916423

28918962989448344015231114653018232

26849372678909301481734922103661734

12.7.2青銅及其他錫合金專利資料

（美國專利編號）

19705481970549252860134401512793990

28543882886500290031329003142900702

26753472926124260938820930312825683

36633842079842219836524359672436316

2468825253096726006992739933

12.7.3其他合金專利資料

（美國專利編號）

25113952854388265803246346564634505

46263244640746404074746407524643805

46457184615773461577446170964617097

34207543268422306433735476263342708

30671103616290352567733857253271725

3332754

12.7合金電鍍有關之期刊論文

（金屬表面技術雜誌）

編號論文題目期頁

1無氰黃銅電鍍10369

2銅及其合金的化成處理6169

3鋅及其合金的化成處理6175

4高銅合金電鍍7249

5青銅的電鍍7942

6Fe-Cr-Ni合金的沉積310

7光澤錫鉛合金電鍍1123

8裝飾Ni-Fe合金電鍍法3325

9黃銅電鍍3512

10Ni-Fe合金鍍膜的某些特性資料7567

第13章　特殊电镀

13.1滾桶電鍍（Barrelplating）

　　桶電一般分二大纇,斜型桶鍍及水平桶鍍,滾桶是用抗酸性,不吸性材料所製成的,有的也要

耐沸點的高溫.一般斜型桶用在小型鍍件,容易裝進取出.水平型桶處理較大型鍍件,目前有許多其

他改良型桶.桶鍍的優點是省掉掛架,同時也減少裝架的勞力操作,生產力高.桶鍍設計考慮的因素

有

（1）桶型,

（2）桶的尺寸,（3）桶的結構材料,（4）陰極接觸,（5）陽極,（6）鍍液種類,（7）工作負荷,

（8）電流密度,（9）鍍件形狀及尺寸.大的鍍件及具有尖邊或電線式的鍍件不適用桶鍍.

13.2刷鍍（BrushPlating）

　　刷鍍（brushplating）又稱之為筆鍍（stylusplating）,接觸電鍍（contactplating）或修

護電鍍（repairplating）.它是選擇性電鍍（selectiveplating）的一種,在物件的局部區做電

鍍,不需將物件浸入到鍍液浴中,物件不需拆解可直接電鍍做補修工作,可節省許多費用.　　例如空油壓零件,電動馬達,軸承等之修補."

13.3熱浸鍍金（HotDipping）

　　熱浸鍍金也稱之熔融鍍金.它是將鍍件浸入在電鍍金屬之熔融液體中得到具有附著性,耐腐蝕

性的鍍層.主要用在鋼鐵產品的熱浸鍍鋅其鍍層的外部為鋅,內層與鋼鐵接觸則為鋅鐵化合物.鋅

是陽極金屬,它以犧牲性的防蝕作用來保護鋼鐵產品.熔融鍍金的外觀及性質可由下列因素改變:

（1）鍍層的組成（coatingcomposition）

（2）鍍浴的溫度（bathtemperature）（3）浸鍍時間（timeofimmersion）（4）卻速率（rateofcooling）（5）熱處理（reheating）熱浸鍍金對基材的機械性質之影響:

（1）抗拉強度（tensilestrenghth）:

不改變

（2）降伏強度（yiedstrenghth）:

不改變（3）焊接應力（weldstress）:

減少50-60%（4）成型性（formability）:

不改變（5）疲勞強度（fatiquestrenghth）:

較未處理的好（6）氫脆（hydrogenembrittlement）:

影響不大（7）粒間脆列（intercrystallinecracking）:

因鋅滲入鋼鐵晶界會影起粒間脆列

13.4機械鍍金（MechanicalPlating）

　　機械鍍金又稱之為槌擊鍍金（peenplating）或衝擊鍍金（impactplating）.它是用機械能

（mechanicalenergy）在室溫下將鍍層金屬泠焊（coldwelding）在鍍件表面上.機械鍍金的金屬

有鋅（zine）,鎘（cadmium）,錫（tin）,鉛（lead）銅（copper）,黃銅（brass）及最近的鋁（aluminum

）,它是將鍍件（parts）,水,表面調節劑（surfaceconditioner）,金屬粉末（metalpowders）,

化學促進劑（promoterchemicals）及衝擊珠（impactbeads）混合在桶內（barrel）滾動產生金

屬電子交換作用（exch

（?

）

14.1?

（ElectrolessPlating）

（chemicalplating）?

（autocatalyticplating）?

（substrate）?

ASTMB374?

Autocatalyticplating-?

depositionofametalliccoatingbyacontrolledchemicalreductionthatiscatalyzedbythemetaloralloybeingdeposited?

（process）?

（immersionplating）,?

（continu-ous）?

（autocatalytic）?

14.2?

1.?

（throwingpower）?

（nodulardeposits）?

2.?

3.?

（?

）?

（co-deposit）,?

（polyalloy）?

10?

1.?

2.?

（?

）?

3.?

1.?

2.?

3.?

4.?

5.?

14.3?

1.?

（metalions）?

2.?

（reducingagent）:

3.?

（catalyst）:

4.?

（complexingagent）:

5.?

（stabilizer）:

6.?

（buffer）:

pH?

7.?

（wettingagent）:

8.?

（brightener）:

14.4?

1.?

2.?

3.?

pH?

4.?

5.?

6.?

14.6?

（ElectrolessNickel）

0.002?

~0.005?

2~3?

14.6.1?

（1）?

（Alkaline,Nickel-Phosphorus）?

（2）?

（Acid,Nickel-Phosphorus）?

（3）?

（Alkaline,Nickel-Boron）?

（4）?

（Acid,Nickel-Boron）?

（reducingagent）?

（SodiumHypophosphite）?

DBAB（n-DimthylamineBorane）,DEAB（n-DiethylamineBorane）,?

（SodiumBorohydride）,?

（Hydrazine）?

14.6.2?

（soiderability）?

（corrosionprotection）,?

（adhesion）?

pH?

700VHN,?

2%?

（High-Temperature,Alkaline,ElectrolessNickel-phosphorousBath）?

（AcidNickel-PhosphorousElectrolessBath）

88~94%Ni?

6~12%P,?

77~93?

pH4.4~5.2,?

pH?

8%?

500~600VHN,?

400?

（post-heat-treatment）?

950VHN,?

（HydrogenEmbrittlement）?

116?

（post-baking）?

（tensilestrength）?

（electricalconductivity）?

250?

（discolor）

（lnert）,?

2.5~250µm?

（AlkalineNickel-BoronElectrolessBath）

（SodiumBorohydride）?

5~6%?

94~95%?

pH?

12?

90~95?

pH?

12~14?

400?

（post-heattreatment）?

1200VHN,?

650~750VHN?

（AcidNickel-BoronElectrolessBath）

DMAB?

DEAM?

0.1~0.4%,?

1%,?

65~77?

pH?

4.8~7.5,?

1350?

14.6.7?

14.7?

（ElectrolessCopper）

ABS,PE,PP,PVC,?

（Epoxy）?

（circuitboards）,?

（through-holeplating）,EMI/RFIShielding?

14.7.1?

（1）?

（2）?

（Formaldehyde）:

（3）?

EDTA,?

（4）?

S,Se,SCN,CN?

（5）?

pH,pH?

pH?

12~13?

pH?

（14?

）?

pH?

9.5?

pH?

14.8?

（ElectrolessPalladium）

（tarnishresistance）?

（electronicswitchcontacts）?

14.9?

（ElectrolessCobalt）

（ThinElectrolessCobaltDeposits）?

（magne-ticproperties）?

（ElectrolessMetalCompositesandPolyalloys）

（diamond）,?

（ceramics）,?

（ChromiumCarbide）,?

（SiliconCarbide）,?

（AluminumOxide）?

（Co-deposit）?

（chemicalvesistance）,?

（hightemperatureresistance）?

（electricalconductivity）,?

（magneticandnon-magneticproperties）?

Ni-Co-Fe-P?

Ni-

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