CN106894003A - 镍基材上无氰化学镀厚金方法及镀液配制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镍基材上无氰化学镀厚金方法及镀液配制方法，其特征在于，它包括如下步骤：a、基材除油：将待镀镍基材置于除油液中，除去表面的油脂后水洗；b、打磨基材：用机械或者电化学方法使基材具有特定粗糙度的表面，后水洗；c、微蚀：除去基材表面少量的氧化皮；d、超声清洗：除去基材表面及微孔吸附的杂质；e、活化：置于钯活化液中；f、化学镀镍：将活化后的基材水洗后置于化学镀镍液中，获得3‑5um的镀层；g、超声清洗：除去镍表面吸附的有机物及杂质；h、化学镀金：超声清洗后热水洗，置于化学金镀液中一定时间；i、水洗烘干。本发明不采用氰化物，能够在接近中性的条件下获得结合力强、焊接性好的金黄色软金镀层。

Description

镍基材上无氰化学镀厚金方法及镀液配制方法
技术领域
本发明涉及化学镀金技术领域，更具体是涉及一种应用于表面处理的无氰化学镀金方法及镀金液配置方法。
背景技术
化学镀金在精饰和电子工业都有非常广泛的应用。传统的氰化物化学镀金由于其生产的稳定性，直到目前仍然是多数企业化学镀金的首选。然而氰化物化学镀金时使用了氰化金盐及氰化物配位剂，这些氰化物在生产的每一个环节中无疑会存在潜在且致命的危险，特别是在电子工业PCB化学镀镍金的应用上，为了保护阻焊干膜不被破坏，镀液pH往往在6.0左右操作，氰根在酸性条件下形成剧毒的氰化氢，严重影响工人的健康和周边的环境。随着人们对健康的追求及环保意识的加强，氰化物化学镀金最终将被无氰化学镀金所取代。
置换镀金是金离子置换出基材金属而获得金层的一种方法，当表层镍被金原子覆盖完全后金层将不再增厚。因此，置换型化学镀金的金层厚度被限制在0.15um以内，对于某些特殊场合及需要厚金的制程往往需要两步来完成这一目的，先闪镀一层金再还原一层较厚的金。这不仅增加了工艺周期还加大了操作的复杂性，因此具有弱还原性的化学镀金液将更具优势，在保证镀液稳定的同时还能获得较厚的镀金层。
无氰还原型化学镀金液极度不稳定，到目前为止还没有合适的添加剂能使镀液保持相对的稳定，而兼具弱还原能力既能保持镀液的稳定，还能以较快镀速获得较厚的镀层。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种解决化学镀镍金过程氰化物的潜在危害、厚度受限制、可靠性等问题的镍基材上无氰化学镀厚金方法。
本发明的另一目的是提供一种成分简单，性能优异的镀液配制方法。
本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种镍基材上无氰化学镀厚金方法，其特征在于，它包括如下步骤：
a、基材除油：将待镀镍基材置于除油液中，除去表面的油脂后水洗；
b、打磨基材：用机械或者电化学方法使基材具有特定粗糙度的表面，后水洗；
c、微蚀：除去基材表面少量的氧化皮；
d、超声清洗：除去基材表面及微孔吸附的杂质；
e、活化：置于钯活化液中，沉积微量钯用于催化镀镍，或用接触法电引发表面活化镀镍；
f、化学镀镍：将活化后的基材水洗后置于化学镀镍液中，获得3-5um的镀层；
g、超声清洗：除去镍表面吸附的有机物及杂质；
h、化学镀金：超声清洗后热水洗，置于化学金镀液中一定时间；
i、水洗烘干。
作为上述方案的进一步说明，在所述步骤a中，是将基材置于酸性除油液中5-10min。
进一步地，在所述步骤b中，基材粗糙度控制在Ra为0.1到0.3之间。
在所述步骤c中，是将基材置于由50-200g/l过硫酸钠和30-80mL/L浓硫酸配置而成的微蚀液中1-5min。
在所述步骤e中，是将基材置于钯浓度控制在5-10ppm的钯活化液中2-5min。
在所述步骤f中，是将活化后的基材置于化学镀镍液中，控制好镀液温度、pH、各种成分浓度，以获得平整、均匀、磷含量一致的镍磷合金镀层，磷含量控制在5-13％。
进一步地，在所述步骤h中，化学镀金的镀液原料组成包括无氰金盐、金络合剂、添加剂、pH缓冲剂；无氰金盐为水溶性亚硫酸金盐、硫代硫酸盐金盐、硫代苹果酸金盐、卤化金盐中的一种或多种的配合，浓度按金含量控制在0.5-5g/L。
进一步地，所述金络合剂为亚硫酸或硫代硫酸碱金属盐或其铵盐中的一种或多种；所述添加剂为金属盐类，为钴、镍、铊、钛、铅、铋、稀土金属的盐类中的一种或多种；缓冲剂为磷酸二氢钠、磷酸氢二钠及其钾金属盐和酒石酸盐中的一种或者多种；ph调节剂为氨水及稀硫酸。
进一步地，所述添加剂为亚硫酸盐、硫代硫酸盐、柠檬酸盐、EDTA及其衍生物等中的一种或多种。
在所述步骤h中，所述化学金镀液兼具置换与还原能力，仅通过一次镀金工艺即可获得较厚厚度，最厚能够获得0.8-1.0um的金黄色镀金层，化学金镀液温度控制在70℃-80℃，pH控制在5.5-7，施镀时间8-15min镀金层效果。
一种镍基材上无氰化学镀厚金的镀液配置方法，其特征在于，它包括如下成分：无氰金盐0.5-4g/l、金络合剂10-30g/l、添加剂1-10g/l、pH缓冲剂20-30g/l，在配制时先将无氰金盐与金络合物混合后加水搅拌25-40min，使金离子彻底络合，形成A溶液；然后将添加剂、ph缓冲剂加水形成B溶液，最后将A溶液和B溶液混合，加水调节所需浓度的无氰化学镀厚金液。
本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：
本发明采用的活化过程可用钯活化法，也可采用接触法及光化学法，满足不同应用的需求；清洗过程使用了超声清洗，能将基材及镍层吸附的有机物及杂质较彻底的清除，从而使得表面更加清洁平整，极大促进化学金的镀速及有效减轻镍的过度腐蚀；无氰镀金液不含有大量有机无机添加剂，后处理简单，绿色环保，兼具置换与还原能力，仅通过一次镀金工艺即可获得较厚厚度的金黄色镀金层，而且化学镀金相关组分具有多重作用，单个成分可充当稳定剂、加速剂、络合剂等，避免了镀液的复杂化及加重后处理的困难，多种成分在镀液体系都是充当多种角色，镀液稳定，通过与特定工艺的处理仅用一步法便可获得0.05um到0.4um结合力好的化学镀金层，避免了先闪镀金再化学镀还原金两步工序，节约了大量设备采购费用和人员维护费用。
附图说明
图1为本发明镀层的EDS测试图；
图2为本发明的镀金层SEM表面形貌图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本技术方案作详细的描述。
本发明是一种镍基材上无氰化学镀厚金方法，它包括如下步骤：
a、基材除油：将待镀镍基材置于酸性除油液中5-10min，除去表面的油脂后水洗；
b、打磨基材：用机械或者电化学方法使基材具有特定粗糙度的表面，基材粗糙度控制在Ra为0.1um到0.3um之间，后水洗；
c、微蚀：将基材置于由50-200g/L过硫酸钠和30-80mL/L浓硫酸配置而成的微蚀液中1-5min，除去基材表面少量的氧化皮；
d、超声清洗：除去基材表面及微孔吸附的杂质；
e、活化：将基材置于钯浓度控制在5-10ppm的钯活化液中2-5min，沉积微量钯用于催化镀镍，或用接触法电引发表面活化镀镍；
f、化学镀镍：将活化后的基材水洗后置于化学镀镍液中，获得厚度为3-5um的镀层；
g、超声清洗：除去镍表面吸附的有机物及杂质；
h、化学镀金：超声清洗后热水洗，置于化学金镀液中一定时间；
i、水洗烘干。
在所述步骤f中，是将活化后的基材置于化学镀镍液中，控制好镀液温度、pH、各种成分浓度，以获得平整、均匀、磷含量一致的镍镀层，镀层磷含量控制在5-13％。在所述步骤h中，所述化学金镀液兼具置换与还原能力，仅通过一次镀金工艺即可获得较厚厚度，最厚能够获得0.8-1.0um的金黄色镀金层，化学金镀液温度控制在70℃-80℃，pH控制在5.5-7，施镀时间8-15min。
进一步地，在所述步骤h中，化学镀金的镀液原料组成包括无氰金盐、金络合剂、添加剂、pH缓冲剂；无氰金盐为水溶性亚硫酸金盐、硫代硫酸盐金盐、硫代苹果酸金盐、卤化金盐中的一种或多种的配合，浓度按金含量控制在0.5-5g/L。
进一步地，所述金络合剂为亚硫酸或硫代硫酸碱金属盐或其铵盐中的一种或多种；所述添加剂为金属盐类，为钴、镍、铊、钛、铅、铋、稀土金属的盐类中的一种或多种；缓冲剂为磷酸二氢钠、磷酸氢二钠及其钾金属盐和酒石酸盐中的一种或者多种；ph调节剂为氨水及稀硫酸。
进一步地，所述添加剂为亚硫酸盐、硫代硫酸盐、柠檬酸盐、EDTA及其衍生物等中的一种或多种。
以下是所述化学金镀液配置方法，它包括如下成分：无氰金盐0.5-4g/l、金络合剂10-30g/l、添加剂1-10g/l、pH缓冲剂20-30g/l，在配制时先将无氰金盐与金络合物混合后加水搅拌25-40min，使金离子彻底络合，形成A溶液；然后将添加剂、ph缓冲剂加水形成B溶液，最后将A溶液和B溶液混合，加水调节所需浓度的无氰化学镀厚金液。
实施例1
本实施例中，兼具置换与弱还原能力的化学金镀液的成分组成：无氰金盐0.5-1.5g/l、金络合剂10-20g/l、添加剂2-5g/l、pH缓冲剂20-30g/l；镀液温度控制在70℃-80℃，pH控制在5.5到6，施镀时间10min。镀金层效果：表面致密呈金黄色，厚度0.12um。
对镀层进行SEM测试，所得镀层形貌如图1所示。对镀层进行EDS测试，所得组成如图2所示，由图可知获得的金层为软金层，不含有其他杂质。
镀液加热到100℃保持1h，后置于常温下30天，未出现浑浊现象，镀液稳定性好。
实施例2
本实施例中，兼具置换与弱还原能力的化学金镀液的成分组成：非氰金盐1-2g/l、金络合剂10-28g/l、添加剂3-8g/l、pH缓冲剂20-30g/l；镀液温度控制在70℃-80℃，pH控制在6.5到7.0，施镀时间10min。镀金层效果：表面致密呈金黄色，厚度0.23um。对镀层进行SEM和EDS测试与实施例1表现一致，表面均匀，金层为软金层，不含有其他杂质。
镀液加热到100℃保持1h，后置于常温下30天，未出现浑浊现象，镀液稳定性好。
实施例3
本实施例中，兼具置换与弱还原能力的化学金镀液的成分组成：非氰金盐0.5-3g/l、金络合剂15-30g/l、添加剂5-9g/l、pH缓冲剂20-30g/l；镀液温度控制在75℃-80℃，pH控制在6.5到7.0，施镀时间10min。镀金层效果：表面致密呈金黄色，厚度0.38。对镀层进行SEM和EDS测试与例1表现一致，表面均匀，金层为软金层，不含有其他杂质。
镀液加热到100℃保持1h，后置于常温下30天，未出现浑浊现象，镀液稳定性好。
本发明与现有技术相比，化学金镀液不含有氰化物，镀液成分少，多种成分在镀液体系都是充当多种角色，镀液稳定，通过与特定工艺的处理仅用一步法便可获得0.05um到0.4um结合力好的化学镀金层，避免了先闪镀金再化学镀还原金两步工序，节约了大量设备和人力物力。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种镍基材上无氰化学镀厚金方法，其特征在于，它包括如下步骤：
a、基材除油：将待镀镍基材置于除油液中，除去表面的油脂后水洗；
b、打磨基材：用机械或者电化学方法使基材具有特定粗糙度的表面，后水洗；
c、微蚀：除去基材表面少量的氧化皮；
d、超声清洗：除去基材表面及微孔吸附的杂质；
e、活化：置于钯活化液中，沉积微量钯用于催化镀镍，或用接触法电引发表面活化镀镍；
f、化学镀镍：将活化后的基材水洗后置于化学镀镍液中，获得3-5um的镀层；
g、超声清洗：除去镍表面吸附的有机物及杂质；
h、化学镀金：超声清洗后热水洗，置于化学金镀液中一定时间；
i、水洗烘干。
2.根据权利要求1所述的镍基材上无氰化学镀厚金方法，其特征在于，在所述步骤a中，是将基材置于酸性除油液中5-10min。
3.根据权利要求1所述的镍基材上无氰化学镀厚金方法，其特征在于，在所述步骤b中，基材粗糙度控制在Ra为0.1到0.3之间。
4.根据权利要求1所述的镍基材上无氰化学镀厚金方法，其特征在于，在所述步骤c中，是将基材置于由50-200g/L过硫酸钠和30-80mL/L浓硫酸配置而成的微蚀液中1-5min。
5.根据权利要求1所述的镍基材上无氰化学镀厚金方法，其特征在于，在所述步骤e中，是将基材置于钯浓度控制在5-10ppm的钯活化液中2-5min。
6.根据权利要求1所述的镍基材上无氰化学镀厚金方法，其特征在于，在所述步骤f中，是将活化后的基材置于化学镀镍液中，控制好镀液温度、pH、各种成分浓度，以获得平整、均匀、磷含量一致的镍镀层，镀层磷含量控制在5-13％。
7.根据权利要求1所述的镍基材上无氰化学镀厚金方法，其特征在于，在所述步骤h中，化学镀金的镀液原料组成包括无氰金盐、金络合剂、添加剂、pH缓冲剂；无氰金盐为水溶性亚硫酸金盐、硫代硫酸盐金盐、硫代苹果酸金盐、卤化金盐中的一种或多种的配合，浓度按金含量控制在0.5-5g/L。
8.根据权利要求1所述的镍基材上无氰化学镀厚金方法，其特征在于，所述金络合剂为亚硫酸或硫代硫酸碱金属盐或其铵盐中的一种或多种；所述添加剂为金属盐类，为钴、镍、铊、钛、铅、铋、稀土金属的盐类中的一种或多种；缓冲剂为磷酸二氢钠、磷酸氢二钠及其钾金属盐和酒石酸盐中的一种或者多种；ph调节剂为氨水及稀硫酸。
9.根据权利要求1所述的镍基材上无氰化学镀厚金方法，其特征在于，所述添加剂为亚硫酸盐、硫代硫酸盐、柠檬酸盐、EDTA及其衍生物等中的一种或多种。
10.一种如权利要求1-9任意一项所述的镍基材上无氰化学镀厚金方法中采用的化学金镀液的配置方法，其特征在于，它包括如下成分：无氰金盐0.5-4g/l、金络合剂10-30g/l、添加剂1-10g/l、pH缓冲剂20-30g/l，在配制时先将无氰金盐与金络合物混合后加水搅拌25-40min，使金离子彻底络合，形成A溶液；然后将添加剂、ph缓冲剂加水形成B溶液，最后将A溶液和B溶液混合，加水调节所需浓度的无氰化学镀厚金液。
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