铝合金化学镀镍工艺分析研究与应用.docx

精品名师归纳总结铝合金化学镀镍工艺争论与应用化学镀电子工艺技术 990507 电子工艺技术 ELECTRONICS PROCESS TECHNOLOGY年199第9 20 卷 第 5 期Vol.20 No.5 1999 铝合金化学镀 镍工艺争论与应用黄昌明 摘 要：报道一种在铝合金元件上实施化学镀镍的工艺方法该方法包括在改进的 锌酸盐溶液中经二次浸锌处理后，以碱性化学镀镍 作底层，然后进行酸性化学镀镍，能 在铝合金 〔LY12cz 、LD31等>表面获得光亮的、具有优异附着力和良好的防腐蚀性能及其 综合物理、化学特性的化学镀镍 〔Ni-P> 层 关键词：铝合金二次浸锌化学镀镍附着力 Technology and Application of Electroless Nickel on Aluminum AlloysHUANG Chang-ming Electronics The 29th Research Institute of Information Industry Ministry,Chengdu 610036, China Abstract:Report technology method of electroless nickel on aluninum alloys.After being immersed in zincate solution improved twotimes,taking alkaline electroless nickel as the laying,then implementing acid electroless nickel,it can be got that the electroless nickel layer with bright,excellentadhesion,good corrosion prevention and synthesis physical chemistry properties. Key words:Aluminun alloys 。

Immersed in zincate solution two times Electroless nickel Adhesion 笔者从 1996 年开头进行铝合金化学镀 镍工艺争论，经反复试验最终研制胜利一种既能满意电子设备微波元件外表装饰要求又具有良好物理化学特性 〔 可焊性、耐磨性、三 防特性、高低温特性等 >，而且附着力优异的铝合金化学镀 镍工艺体系 经过一年多的小槽 〔25L>生产考查后，已于 1998 年安装了一条小型手动化学镀镍生产 线，该生产线具备镀液自动控温、压缩空气搅拌、循环过滤、去离子水漂洗等功能，特 别是配置了镀液自动分析和补充仪 〔 美国 WALCHE产M品>，它能保证工作过程镀液成分 和 pH值始终保持在正常工艺范畴，从而保证镀层质量牢靠该生产线已胜利的应用于 镀覆引进放大器铝腔体以及微波开关，振荡器和天线馈电架等，满意了设计要求，使用 成效良好 本文对该工艺体系作一简要总结，重点报道二次浸锌和碱性化学镀 镍工艺 的确定， 酸性化学镀 镍工艺的优选以及镀层主要物理化学特性file:///E|/qk/dzgyjs/dzgy99/dzgy9905/990507.htm< 第 1 ／ 8 页） 2021-3-22 18:28:57 电子工艺技术 990507 1 二次锌酸盐处理 众所周知，铝上电镀 〔 或化学镀 >存在很多困难，由于铝化学性质活泼，电化学电位 很负〔E＝ -1.66V> ，对氧有高度亲和力、极易氧化。

铝的线膨胀系数比一般金属大〔24 ×10-6 / ℃>它又是两性金属，在酸碱中均不稳固，化学反应复杂镀层有内应力， 因而铝上电镀〔 或化学镀 >能否胜利，关键是要解决附着力问题 铝表面的氧化膜经酸碱腐蚀去除后，在空 气或水溶液中能快速重新生成为此，铝 上电镀必需进行特殊前处理，其目的在于去除这些氧化膜，使其不能重新形成，并快速 给予一层薄而匀称的金属镀层作为进一步按正常工艺电镀的底层 可见，能否置取这样 一层抱负的金属层乃是获得铝上电镀 〔 化学镀>层附着力良好的工艺关键，习惯置取该金 属薄层的工艺方法有浸锌酸盐法、浸锡酸盐法、电镀锌法、磷酸阳氧化法等浸锌酸盐 法由于 Zn 在强碱溶液中呈络离子存在，它的电位变得比简洁盐中的 Fe 或 Ni 负得多，与 Al 非常接近， 因而当 Al 浸入锌酸盐溶液中能得到较薄的匀称 Zn层，有助于与铝基体坚固结 合，这正是目前应用 较普遍的主要缘由 两次浸锌处理比一次浸锌处理而言，它能降低 Zn 含量，使 Zn 层结晶更细致有作 者经扫描电镜 〔SEM>观看证明，第一次浸 Zn后能看到晶粒之间仍有未变化的铝表面区 域，其锌酸盐膜结构呈网状、不连续分布，尺寸为 0.2 ～1.0 μ m范畴。

而两次浸 Zn 膜比 第一次浸 Zn膜致密得多，晶粒度分布匀称，大致相同 〔150 ～ 300mm，> 看不到未镀覆铝 表面，缘由在于除去第一层Zn 膜后，重新形成的氧化膜比原先的氧化膜更匀称，故随 后其次次浸渍 Zn 层易于匀称复盖上全部铝可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结表面为此，我们挑选配方 〔1> 、〔2> 和改进配 方〔3> 、〔4> 进行比较试验，见表 1并测定了在 4 种不同锌酸盐溶液中所形成的锌层重 量，见表 2 表 1 锌酸盐溶液 ρ/〔g ．L-1> 配方 1 配方 2 配方 3 配方 4 NaOH 500 120 200 240 ZnO 100 20 ZnSO4 100 120 NiSO4 KNaC4H4O6 FeCl3NaNO3添加剂 50 2 1 45 1 1 60 100 60 120 10 ～ 30 10 ～30 表 2 不同浸锌工艺的锌层质量 处理 浸锌 配方 1 配方 2 配方 3 配方 4 规范 时间 mg/dm2 mg/dm2 mg/dm2 mg/dm2 一次浸锌 1min 4.61 4.33 5.89 4.28 再次浸锌 各 1min 2.50 1.82 0.80 0.40file:///E|/qk/dzgyjs/dzgy99/dzgy9905/990507.htm< 第 2 ／ 8 页） 2021-3-22 18:28:57 电子工艺技术 990507 再次浸锌 各 2min 再次浸锌 各 3min 0.75 0.84 1.03 0.86 表 2 数据证明，两次浸锌得到的锌层比一次浸锌薄，配方 2 与配方 1 均是典型的浓溶 液与稀溶液，锌层呈光亮，深蓝灰色，配方 〔1> 碱浓度太高，粘度大，工件不易清洗干 净，配方 〔2> 碱浓度低，含锌量太少故需常常校正，溶液稳固性差，而改进配方 〔3> 与 〔4> 碱浓度适中，特殊是含有镍盐， NaOH对 Zn2＋ 的摩尔浓度比值由 10 提高到 13～ 14， 将酒石酸钾钠含量上升到 100～120g/L ，又引进添加剂，使镍离子呈更稳固络离子形式 存在，从而能使镍离子与锌离子一起缓慢而匀称的置换沉积在铝表面，得到的锌镍合 金层比配方 〔1> 、〔2> 更薄更匀称。

有文献报导浸 Zn层质量大致应在 1.6 ～ 1.7mg/dm2 范畴〔 正确＜ 3.1mg/dm2>，通过试 验，我们发觉掌握 Zn-Ni 层质量在 1～2mg/dm2范畴的浸锌工艺能充分保证铝上镀层附 着力良好特殊是含镍的锌层为随后的化学预镀镍沉积初期供应了充足的催化核心， 这是提高随后镍镀层附着力的一个重要因素 2 碱性化学镀镍预镀 实践证明，两次浸锌工艺是铝合金获得附着力优异的化学镀镍层的前提条件，但 是这层薄而致密的锌层在随后的化学镀镍溶液中会发生化学溶解作用，常规化学镀镍 使用酸性溶液 〔pH＝4～5>，工作温度高〔90 ℃>，显而易见假如铝合金浸锌后直接在酸 性镀液中化学镀镍，锌层很快溶解掉，而且溶解的锌 会污染镀液，为了减缓锌层的溶 解作用，提高化学镀镍层对基体铝合金的结合力，延长化学镀镍溶 液的使用寿命，必 须采纳碱性化学镀镍预镀工艺，这也是铝合金化学镀镍胜利与否的关键所在有人争论了化学镀镍反应初期基体铝上镍镀层的化学成分，发觉大部分锌层溶解 在化学镀镍溶液 中，这种溶解作用的强弱取决于以下五种因素，化学镀镍液的温度、 pH 值、镍离子浓度、络合配位体种类和络合物浓度。

为此，碱性化学镀镍作为预镀底 层必需综合考虑镀液 pH值、温度、沉积速度、络合剂种类和浓度之间的平稳关系，作 者挑选了 4 种代表性配方进行比较见表 3 表 3 碱性化学镀镍溶液 ρ/〔g ．L-1> NaCl2 ． 6H2O NiSO4． 6H2O NaH2PO．22H2O 〔NH4>C6H5O络7 合剂NH4Cl NH4OH配方 1 配方 2 配方 3 配方 4 21 12 45 30 50 21 20 45 30 25 2510 30 25 25 45 30 50 file:///E|/qk/dzgyjs/dzgy99/dzgy9905/990507.htm< 第 3 ／8页） 2021-3-22 18:28:57 电子工艺技术 990507 为保证镀液稳固、沉积速度适中，经过试验转变仍原剂和络合剂的浓度，确认配 方〔4> 呈强碱性 〔pH＝8.5 ～9>，工作温度低 〔35 ～45℃>，由于采纳复合络合剂，进一步降 低镍离子有效浓度，氧化仍原反应速度变得缓慢使结晶更细致匀称，从而能有效减弱 浸锌层的溶解，而且在锌层被置换的同时即发生镍的自催化沉积，所以最终能在铝表 面直接得到一层结晶细小、匀称、结合良好的薄镍层，而几乎不参杂有氧化物或锌 层。

通过近两年的生产实践，证明该配方与国外引进的 ENPLATEAL-10化0 学闪镀镍具 有相像的功能，经过预镀能在铝表面得到一层薄而匀称、活泼的镍层，是随后酸性化 学镀镍的抱负底层 3 酸性化学镀镍 挑选 3 种酸性化学镀镍配方进行工艺比较见表 4第一观看镀层外观，从配方 〔1> 得 到的镍层呈半光亮黄白色，而配方 〔2> 得到镍层色暗，不适用于铝合金，随后比较配方 〔1> 和配方 〔3> ，配方 〔3>是商品ENPLATE Ni418，其镍离子与次亚磷酸根离子的摩尔浓度 比值大约在 0.3 ～0.4 ，从而能保证沉积速度适中〔16 ～20μm/h>，由于含有适当的缓冲剂 和稳固剂因而镀液非常稳固镀液温度保持在 85～ 90℃，温度变化严格掌握在± 1℃范 围，一般随着温度上升，沉积速度加快，含磷量下降，温度波动大时，磷含量变化太 大，会生成片状镀层影响结合力和抗腐蚀性一般随着 pH值增大，沉积速度提高，含 磷量下降，本工艺掌握 pH在 4.9 ±0.1 范畴生产过程镍离子和次亚磷酸根离子浓度及 pH 值逐步减小，镀层含 P量上升 表 4 酸性化学镀镍溶液 ρ/〔g ．L-1> NiSO4 ．6H2O NaH2PO．4 H2O可编辑资料 -- -- -- 欢迎下载精品名师归纳总结C3II6O3 C4H6O4 C2H5ONa Na3C6H5O7 ENPLATE ENPL配AT方E 1 23 24 27 20 Ni-418〔mL/L>Ni-418〔mL/L> 配方 2 配方 3 25 24 15 15 60 90file:///E|/qk/dzgyjs/dzgy99/dzgy9905/990507.htm< 第 4 ／ 8 页） 2021-3-22 18:28:57 电子工艺 技术 990507 本所化学镀镍生产线配置了美国 WALCHE化M学镀镍自动分析 〔 添加>仪，实现了 镀液自动控温、连续过滤、压缩空气搅拌、镀液自动分析与补充。