电镀前处理工艺概述以及配方.doc

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，Nielsonmethod，Atomizertest，Fluoresentmethod，weightofresidualsoil，wip-ingmethod，residualpatlernmethod及Radioisotopetracertechnique。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/l 2.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Nitricacid66vol%Temperatureroomto160FSulfuricacid78vol%Nitricacid22vol%Temperatureroom Sodiumcyanide34oz/galSodiumcarbonate12oz/galSodiumaluminumsulfate6oz/galSodiumpotassiumtattrate6oz/galTemperature180210F 也可用46Volt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Chromicacid3040oz/galSodiumsulfate24oz/galTemperatureroomTime530sec 若水洗后有黄色膜则用1%硫酸浸泡脱色。Chromicacid3040oz/galHydrochloride12oz/galTemperatureroomTime1min 水洗完后再用40oz/gal铬酸水溶液浸泡。9.9镍及钴合金之酸浸溶液配方(1)AISI661,670,680,688合金：Hydrofluoricacid4858oz/galNitricacid710ozgalTemperatureroomSodiumhydric12wt%Sodiumhydroxide9899wt%Temperature680720F(2)纯镍 Hydrochlorideacid5075vol%Temperatureroom(3)出光(brightdipping)Sulfuricacid5vol%Ferricsulfate24oz/galTemperature180F Hydrochlorideacid25vol%Ferricsulfate13oz/galTemperature160180F9.10钢铁酸浸溶液配方 商业抑制剂(commercialinhibitors),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： Hydrochloricacid55vol%Inhibitor(optional)需要量TemperatureroomTime1/21min可溶解含Fe至5oz/gal;Cu0.5oz/gal最多。Sulfuricacid25vol%Inhibitor(optional)asrequiredTemperatureroomTimeupto10min 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：Ferricsulfateanhydrous8.513.5oz/galHydrofluoricacid1.52.5oz/galTemperature125135FTime15min Sodiumchloride24oz/galSulfuricacid1227oz/galTemperature160180FTimemin Sulfuricacid23oz/galPotassiumnitrate23oz/galTemperature160FTime515min 松脱锈垢(loosenheavy) Potassiumpermanganate812oz/galSodiumhydroxide812oz/galTemperature160Fto沸点Time30min此溶液处理后需再用溶液(1)或(2)除锈。(4)铸铁除锈配方：Sulfuricacid1015oz/gal或2530oz/galNitricacid45oz/galHydrofluoric1215oz/gal(5)出光(brightdips)配方有：Citricacid1012oz/galammoniapH657Oxalicacid12oz/galHydrogen0.5oz/galSulfateasbrightener微量高电流密度电解拋光。 9.11铜及铜合金之酸浸溶液配方(1)去除厚垢(heavyscale)配方：Sulfuricacid5580oz/galNitricacid1015oz/galTemperatureroom 铜溶解含量最多到3oz/gal。 (2)去除普通锈皮(moderatescales)配方：Sulfuticacid2030oz/galChromicacid或34oz/galSodiumdichromate456oz/galTemperatureroom铜溶解最多含量到2oz/gal。 (3)去除轻微锈皮(lightscales)配方：Sulfuricacid1926oz/galTemperatureroom125F铜溶解量最多到4oz/gal。 (4)含0.7%Pb以上之铜合金酸浸配方：Fluboricacid1524oz/galTemperatureroom 铜溶解含量最多到1.5oz/gal。 焊接对象另加5%过氧化氢hydrogenperoxide。(5)出光(brightdipping)配方有：Sulfuricacid90110oz/galNitricacid2025oz/aglwater33vol% Sodiumchloride0.25oz/gal 绿化钠帮助出光，但过量会产生斑点(spotting)。Phosphoricacid(85%)55vol%Nitricacid(40Be-1)20vol%Aceticacid(98%)25vol%Temperature13075FSodiumcyanide46oz/galTemperature120150F也可在较低温度下阳极处理9.12不锈钢酸浸盐酸会产生晶界侵蚀，残留绿离子会引起应力腐蚀，所以不被推荐使用。不锈钢锈皮有时不易与酸起作用，若强制除去则会过度酸浸刻蚀基材(substrate)及产生针孔，所以必需先作脱锈(scaleloosening)，其配方如下： (1)脱锈(scaleloosening)配方：SodiumhydroxideNaOH2025oz/aglSodiumcarbonate(anhydrous)25oz/galPotassiumpermanganate68oz/aglTemperature190F到沸点Sodiumcarbonate20oz/galSodiumhydroxide5oz/galPotassiumpermanganate12oz/galTemperature190F到沸点Sulfuricacid10vol%Temperature180F (2)除锈酸浸(pickling)配方：Nitricacid3065oz/galHydrofluoricacid或4vol%Ammoniumbifluoride6.7oz/galTemperature120140FTime不超过30min DissolvedmetalFe最多到3oz/gal(3)冷加工对象除锈酸浸配方有：Sulfuricacid6.25vol%Hydrofluoricacid6.25vol%Chromicacid8oz/galTemperature到180FFerricsulfate913oz/galHydrofluoricacid1.7vol%Temperature125135FSulfuricacid10oz/galFerricsulfate0.25oz/galTemperature160180FNitricacid4570oz/galMolybdicacid0.350.5oz/agl 此溶液可去除金属杂质(foreignmetals)10超音波洗净 超音波如果正确使用,对清洁工作很有帮助,它可节省时间,金钱及增加清洁度(clearness),工作可小至螺丝而大到超过300磅重.它是利用涡流(cavitation)作用及破裂(implosion)作用去除表面污物,它对复杂工件或细孔的工件都有效. 10.1超音波洗净之影响因素 (1)温度:一般温度愈高,超音波洗净愈好,但不要越过低于沸点10c,及不利之化学作用. (2)气体:继续法使溶液气体易于浮出,或加热使溶液减少,加润湿剂(wettingagent),使气体能迅速离开表面. (3)表面张力(surfacetension)愈大则涡流作用密度(cavitationdensity)愈小.(4)粘度(viscosity)愈大则须较大的能量起涡流作用.(5)超音波能量(ultrasonicpower)要适当,太大或太小都不好. (6)苹律(frequency)愈大需高能量来产生相同之涡流作用,一般在2145kHz. (7)工件之曝露(partexposure),工件里面必需接触到超音波洗净液,通过错误有1.工件放置不适当形成空气袋(gaspockets).有时需要翻动工件,2.篮子内小工件太多,负荷过多,宁可少量多次不要多量多次,3.篮子及挂架(basketsorfixturesforholdingparts)阻碍音波. (8)污点(contaminants)种类:1.可溶性污物(solublecontaminamts). 2.不溶性由可溶性粘合污物(non-soluble,heldbysolublebindercontaminanys)如切削屑粘附在油指物上.).3.不溶性污物(non-solublecontaminants).(9)洗净液化学成份(cleaningchemical).(10)设备(equipments).10.2超音波洗净之原理及优点原理: 超音波洗净的作用,是以超过人类听觉声苹以上的波动在液体中传导,当音波在洗净剂中传导,由于声波是一种纵波,纵波推动介质的作用会使液体中压力变化而产生无数微小真空泡,称之为(cavitation). 当气泡受压爆破时,会产生强大的冲击能,可将固着在对象死角内的污垢打散,并增加洗净剂的洗净效果.由于超音波苹率高波长短,穿透力强,因此对有隐蔽细缝或复杂结构的洗净物,可以达到完全洗净的惊人效果. 优点: (1)节省人力及时间:降低人工成本,不必将物品拆开和用手刷洗,大量节省人力及时间.(2)完全清洗:精密零件及昂贵物品,均可完全清洗而不伤材质. (3)复杂物的清洗:能将复杂形状的物品,死角及隐蔽孔洞之污垢完全清洗,解除一般清洗法无法克服的难题. (4)操作简单:免去物料流程的担误,减少在制品瓶颈,增加产量. (5)可配合洗剂:可使用性质温和之溶剂,达成更加的洗净效果,免除危险性. 铸造视频：铸造论坛： 机床铸件：此溶液处理后需再用溶液(1)或(2)除锈。(4)铸铁除锈配方：Sulfuricacid1015oz/gal或2530oz/galNitricacid45oz/galHydrofluoric1215oz/gal(5)出光(brightdips)配方有：Citricacid1012oz/galammoniapH657Oxalicacid12oz/galHydrogen0.5oz/galSulfateasbrightener微量高电流密度电解拋光。9.11铜及铜合金之酸浸溶液配方(1)去除厚垢(heavyscale)配方：Sulfuricacid5580oz/galNitricacid1015oz/galTemperatureroom铜溶解含量最多到3oz/gal。(2)去除普通锈皮(moderatescales)配方：Sulfuticacid2030oz/galChromicacid或34oz/galSodiumdichromate456oz/galTemperatureroom铜溶解最多含量到2oz/gal。(3)去除轻微锈皮(lightscales)配方：Sulfuricacid1926oz/galTemperatureroom125F铜溶解量最多到4oz/gal。(4)含0.7%Pb以上之铜合金酸浸配方：Fluboricacid1524oz/galTemperatureroom铜溶解含量最多到1.5oz/gal。焊接对象另加5%过氧化氢hydrogenperoxide。(5)出光(brightdipping)配方有：Sulfuricacid90110oz/galNitricacid2025oz/aglwater33vol%Sodiumchloride0.25oz/gal绿化钠帮助出光，但过量会产生斑点(spotting)。Phosphoricacid(85%)55vol%Nitricacid(40Be-1)20vol%Aceticacid(98%)25vol%Temperature13075FSodiumcyanide46oz/galTemperature120150F也可在较低温度下阳极处理9.12不锈钢酸浸盐酸会产生晶界侵蚀，残留绿离子会引起应力腐蚀，所以不被推荐使用。不锈钢锈皮有时不易与酸起作用，若强制除去则会过度酸浸刻蚀基材(substrate)及产生针孔，所以必需先作脱锈(scaleloosening)，其配方如下：(1)脱锈(scaleloosening)配方：SodiumhydroxideNaOH2025oz/aglSodiumcarbonate(anhydrous)25oz/galPotassiumpermanganate68oz/aglTemperature190F到沸点Sodiumcarbonate20oz/galSodiumhydroxide5oz/galPotassiumpermanganate12oz/galTemperature190F到沸点Sulfuricacid10vol%Temperature180F(2)除锈酸浸(pickling)配方：Nitricacid3065oz/galHydrofluoricacid或4vol%Ammoniumbifluoride6.7oz/galTemperature120140FTime不超过30minDissolvedmetalFe最多到3oz/gal(3)冷加工对象除锈酸浸配方有：Sulfuricacid6.25vol%Hydrofluoricacid6.25vol%Chromicacid8oz/galTemperature到180FFerricsulfate913oz/galHydrofluoricacid1.7vol%Temperature125135FSulfuricacid10oz/galFerricsulfate0.25oz/galTemperature160180FNitricacid4570oz/galMolybdicacid0.350.5oz/agl此溶液可去除金属杂质(foreignmetals)10超音波洗净超音波如果正确使用,对清洁工作很有帮助,它可节省时间,金钱及增加清洁度(clearness),工作可小至螺丝而大到超过300磅重.它是利用涡流(cavitation)作用及破裂(implosion)作用去除表面污物,它对复杂工件或细孔的工件都有效.10.1超音波洗净之影响因素(1)温度:一般温度愈高,超音波洗净愈好,但不要越过低于沸点10c,及不利之化学作用.(2)气体:继续法使溶液气体易于浮出,或加热使溶液减少,加润湿剂(wettingagent),使气体能迅速离开表面.(3)表面张力(surfacetension)愈大则涡流作用密度(cavitationdensity)愈小.(4)粘度(viscosity)愈大则须较大的能量起