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关于印制板插头电镀硬质金工艺方案的选择(一)

ZUOZHE:JINBAILIANZHOUCHENG       SHIJIAN:2011-03-11

轴承及轴承相关技术文章(轴承供应商网提供) 关键字:轴承,   1前言  当笔者撰写本文时,国家发改委40号令引起我的深思。国家产业政策已明令淘汰或立即淘汰含氰电镀工艺,这是清洁生产的需要,也是产品市场的需要。电镀行业既面临着严峻的挑战,也是一次难得的机遇,清洁生产是电镀行业发展的必由之路。本文涉及到贵金属电镀。镀金和镀银的含氰电镀工艺在40号令中暂缓淘汰,这说明了替代氰化镀金、镀银的技术难度。同时,随着科技的进步,最终仍然要求用清洁生产工艺来替代氰化镀金、镀银。这也是每一个电镀工作者义不容辞的责任。  随着电子工业的迅速发展,金镀层的应用范围也日益扩大,且要求越来越高。金具有良好的导电性、化学稳定性及易焊性,因此精密灵巧的电子元件,例如导电接点、晶体管、集成块接线、波导管、印刷电路及开关片、接插件等都大量采用金镀层,特别是印刷电路的出现和发展,更引起了镀金技术的革新。印刷板镀金要求良好的导电性、易焊性、化学稳定性、镀层细微无空隙。印刷板插头更有其耐磨的特点。  笔者所在厂是军工企业,印刷线路板插头要求镀硬金。面对这个课题,工厂要我拿出电镀硬金工艺方案,最重要的必须满足产品国军标技术要求,切实保证接触、耐磨、抗蚀等可靠性要求,同时要考虑到清洁生产的环保、安全等要求。为此,我收集了国内外镀金工艺的信息,比较其优劣,优选采用切实可行的工艺方案,并通过试验、试生产阶段的考验,最终进入生产阶段。  2当前国内外镀金方法动态综述  2.1碱性氰化镀金  长期以来一直沿用氰化镀金法,目前国内外仍有应用。碱性氰化镀金虽然具有一系列的优点,但是镀液剧毒,同时电解液呈强碱性,会浸蚀敷铜箔基板,致使铜箔与基板的附着力降低,因此不能用于印刷电路板的电镀。  2.2微氰酸性镀金  这种方法被评价为使百年之久的氰化镀金法迈出了一大步伐。其显著特点是采用了无氰络合剂来代替氰化钾,溶液为弱酸性,对铜箔与基板无腐蚀影响,镀层光亮、细致,当加入Co、Sb等元素后,镀层维氏硬度从纯金的60~80HV提高到180~240HV,特别适用于印制板插头的硬金镀层。此工艺具有配方简单、镀液稳定、设备简单并采用非金阳极、投资小、管理方便等优点;其缺点是采用金氰化钾络盐来提供金离子,属微氰(无游离氰存在)。但是,该金氰化钾不同于一般氰化物,化学稳定性较好,在明显酸化pH等于3时也不分解,且电镀时pH在5~6,对人体无甚影响。三废处理方面,在经过回收清洗后已微乎其微,只需简单处理即可达到要求。  2.3亚硫酸盐无氰镀金  无氰镀金电镀技术,早在20世纪60年代国际上(主要以亚硫酸盐形式)已用于生产,国内估计始于70年代末。虽然亚硫酸盐镀金工艺具有分散性、光亮性、整平性、延展性、可焊性较好等优点,但由于镀液稳定性差,[Au(SO3)2]3-的稳定常数低,限制了它的大量应用,尤其是亚硫酸金钾在pH小于8.5时会立即分解。该法要以十分严格的工艺条件来处理。  2.4复合络合原理(采用多种无机、有机络合剂)  上海利尔应用化学研究所等研究部门提出金和氰络合的不稳定常数K为5.1×10-39才能使有氰镀金工艺稳定。我们查找各种络合离子不稳定常数,发现大量的无机络合剂与之配位都不甚理想,最后运用复合络合原理,采用多种无机、有机络合剂才解决这个难题(测得不稳定常数K在10-22数量级),并在上述复合络合剂基础上配以导电盐(导电、缓冲、稳定等)。  该工艺2005年成功地在200公升滚金槽中应用,运转正常。  3微氰法镀金与无氰法镀金方案之比较  3.1微氰法镀金  该方法是以外加无氰阴离子与氰向心配合体置换形成混合络合物。采用柠檬酸三铵作为外加无氰阴离子是目前首推的与金离子生成稳定络合物的良好有机络合剂,它和金一价形式[KAu(CN)2]形成稳定的柠檬酸氰金混合络合物,即使在低pH下也很稳定。在电解液中,络合物的离解度很小,只存在很低的金离子浓度。柠檬酸金阴络离子和金离子,通过对流和扩散的方式,迁移到阴极表面并在阴极发生还原反应,析出金属,当在镀液中加入硬化剂Co、Sb等后,能显著地提高镀层的硬度。这种微氰镀金液pH在5~6,对印制板铜箔与基板粘结力无影响,而且阳极可采用不锈钢(非金阳极),投资少,管理方便。

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