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发布时间:2020-12-23 16:02:18
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光亮酸性镀铜故障原因

【概要描述】酸性镀铜是电镀生产中的一个重要工序,对电镀质量影响较大,酸性镀铜也是很多工厂 较难控制的工序,故障也较多。有关酸性镀铜故障处理的文章比较多,都是对某些方面有所 侧重讲述,全面的论述不多见,个别故障现象不同文献给出的原因自相矛盾,本文尽可能列 举出比较全面的故障原因,为解决生产问题提供参考。知道了故障原因就很容易制定出相应 的处理方法,为了节省篇幅起见,就不再一一列出处理方法。

光亮酸性镀铜故障原因

【概要描述】酸性镀铜是电镀生产中的一个重要工序,对电镀质量影响较大,酸性镀铜也是很多工厂 较难控制的工序,故障也较多。有关酸性镀铜故障处理的文章比较多,都是对某些方面有所 侧重讲述,全面的论述不多见,个别故障现象不同文献给出的原因自相矛盾,本文尽可能列 举出比较全面的故障原因,为解决生产问题提供参考。知道了故障原因就很容易制定出相应 的处理方法,为了节省篇幅起见,就不再一一列出处理方法。

光亮酸性镀铜故障原因

吴双成

0  前言

酸性镀铜是电镀生产中的一个重要工序,对电镀质量影响较大,酸性镀铜也是很多工厂 较难控制的工序,故障也较多。有关酸性镀铜故障处理的文章比较多,都是对某些方面有所 侧重讲述,全面的论述不多见,个别故障现象不同文献给出的原因自相矛盾,本文尽可能列 举出比较全面的故障原因,为解决生产问题提供参考。知道了故障原因就很容易制定出相应 的处理方法,为了节省篇幅起见,就不再一一列出处理方法。

1  酸性镀铜光泽剂有两大系列

(1)一类是非染料体系;另一类是染料体系。

(2)传统的非染料系列由2-巯基苯骈咪唑M、乙撑硫脲N、聚二硫二丙烷磺酸钠SP、聚乙二醇P(分子量6000)组合而成。该系列光亮剂出光慢,整平差,低电位光亮整平明显。          

(3)染料体系以大和(日本)210、瑞期967、安美特570、德国578等复合染料系列以出光快,走位好,整平性能佳而著称,但其致命弱点是使用温度范围较窄在33℃以上即有明显分解,因而极易产生(不是因为光泽剂失调的缘故)麻沙;其二极易产生憎水膜(蓝雾)。

2  铜粉统称是不科学的

一些书刊把细粒金属铜粉末、氧化亚铜、氧化铜、氰化亚铜等通通称为铜粉,叫法好乱,

容易让人误会,应该注意区分。Cu2O不是铜粉,铜粉是细粒金属铜粉末。

3  生产现场如何判断酸铜镀液中氯离子的含量

3.1 缺少氯离子

缺少氯离子时镀液的整平性和镀层的光亮度都很差,镀层粗糙有针孔、对光亮剂的添加 很敏感,镀层上容易产生光亮树枝状条纹和烧焦状镀层。其原因是Cl-少时对Cu+的沉淀作 用不强,造成镀液存在较多的Cu+, Cu+优先在阴极上放电还原使镀层粗糙、毛刺、条纹等, 整个镀层上都会出现;另外,挂具绝缘层破裂处会有结合力不良的疏松镀层,随着阴极移动 这些疏松物便掉落在零件朝上的一面,形成粗糙。应注意与缺少氯离子时的故障区别。

3.2 氯离子过多

(1)氯离子过多时镀液的整平性和镀层的光亮度也下降,低电流区呈半光亮或发暗不亮,出现同一挂零件光亮度不均匀,补充光亮剂效果不大,镀液容易浑浊,阳极表面覆盖难溶的白色CuCl沉淀,阳极导电性不好甚至钝化,严重时槽电压升高、电流下降。

(2)氯离子含量的判断需要积累一定的生产经验, 经验不足就不要轻易补加Cl-,因为Cl-一旦过量,处理起来很麻烦。为了慎重起见,最好进行化学分析并结合赫尔槽试验来准确判断。

3.3 氯离子的化学分析

(1)酸铜镀液中氯离子含量很低,一般在20~80mg/L范围,行业内很多人随口就说属于微量分析,这是不正确的。分析工作中是根据试样量的大小及被测组分含量的多少,来进行分析方法分类的。如果试样中被测组分中质量分数<0.01%,即应该归为“痕量”组分,酸铜镀液相对密度略大于1,假如按1计算,则80mg/L Cl-,占镀液总质量的质量分数<0.01%,

故酸铜镀液中Cl-的分析应为痕量组分的分析。

(2)酸铜镀液中氯离子含量很低,不适合重量法测定,而且镀液本身为蓝色,干扰终点的观察,容量滴定法也不理想。因此,酸铜镀液中氯离子的化学分析是比较困难的。

(3)比浊法测定氯离子,虽然方法简便,但是精密度相当低。丘山等人用OP表面活性剂作分散剂和稳定剂,准确度大为提高,获得了较满意的结果。

4  酸性镀铜出光速度慢的原因

正常情况下,五金零件酸性镀铜10~15min就能达到镜面光亮,对于眼镜架这类小件即 使镀5min也能达到镜面光亮。如果酸铜需要20min以上才能起亮,且低电流区亮度达不到 要求,显然出光速度慢于正常速度。

原因主要有以下15种:

(1)挂具导电性不好,电流开的小,阴极电流密度太低;

(2)零件挂的太密;

(3)光亮剂浓度低;

(4)若补加光亮剂效果不明显,说明光亮剂分解产物及有机杂质太多;

(5)原料不纯,如工业硫酸铜含有铁离子及其它杂质太多;

(6)夏天镀液温度超过35℃,或冬天镀液温度低于16℃;

(7)阳极铜粉及Cu+太多,某些还原剂的带入;

(8)阳极面积不足或阳极过短使阳极钝化,阳极含磷量不在0.035%~0.075%范围;

(9)氯离子质量浓度超过80mg/L;

(10)十二烷基硫酸钠C不足或过量;

(11)镀件除油不干净,尤其是大平面件;

(12)镀件掉入镀槽没有及时捞出,被镀液腐蚀后引入杂质铜铁锌等;

(13)预镀氰化镀铜时间太短或预镀铜层太粗糙;

(14)镀氰化镀铜后的活化(弱腐蚀)不够彻底;

(15)酸铜镀液主盐比例失调,如硫酸铜含量太低而硫酸含量太高。

5  酸性光亮镀铜起麻点原因

麻砂点实际上有两种情况:一种是细小突起状沉积物,另一种则为细小凹坑,其产生原 因大相径庭。只能用30倍左右放大镜仔细观察才能分辨清楚。第一种突起状沉积物,实际 上是毛刺,用手摸镀层就会感到粗糙扎手;第二种是小凹坑,这是真正的麻点,手摸镀层时 感觉不到粗糙扎手。多数人把麻点和粗糙毛刺混为一谈,通通称为麻砂,应该注意区分以利 于交流。“麻”者指“麻子坑”;“砂”者指“砂粒”,有突起之意。造成“起砂”“起麻”的 原因大不相同,甚至恰恰相反,如果区分不清楚,就容易造成误会,给人以图书上的经验是 错误的的错觉。

(1)麻点是因镀液中光亮剂配比不当造成的。造成这种细麻点的因素很多,其原因可能是:

①研磨抛光的零件, 表面可能粘有磨光膏;    ②零件表面过腐蚀,有细微凹坑;

③除油溶液老化,除油温度太高;

④除油粉含有硅酸钠,除油后没有用热水洗,冷水洗不干净;

⑤活化溶液被铜、铁离子污染;

⑥预镀铜层过薄,预镀铜溶液控制不到位,如氰化预镀铜镀液加温不足,氰化亚铜和 游离氰化钠(FreeNaCN)比例不适当,预镀铜的回收液应保持干净,有悬浮物、菌类等,重新粘附于零件上而产生麻点;

⑦预镀镍溶液中胶类杂质逐渐积累;          ⑧磷铜阳极质量不好;

⑨预镀镍层表面有麻点;                   ⑩镀液中整平剂MN或A过多;

高电流区光亮剂聚二硫二丙烷磺酸钠SP或B过少或过多;

聚乙二醇P或染料型镀液开缸剂含量过少; 

十二烷基硫酸钠C不足,溶液/镀件之间的界面张力太大也会使镀铜层产生麻点;

染料在镀液中及在电极上的盐析聚合,会产生颗粒状悬浮物或沉淀物,吸附到镀件上,就会出现针孔、麻点;

硫酸过多;                            镀液中光亮剂及其它有机杂质过多;

过多的氯根会引起麻点;                 

溶液搅拌不良,压缩空气压力不够或空气泵露气; 

不同添加剂之间的兼容性不好,如脂肪胺聚氧乙烯醚AEO与十二烷基硫酸钠C就不能同时使用,只能选其一,也就是说它们之间兼容性不好;

洗涤水中游离性余氯也是形成预镀铜层麻点的主要因素,产生麻点的游离性余氯含量以0.4mg/L为界限值。

(2)一般情况下,先试加聚乙二醇(不加十二烷基硫酸钠),效果不明显时,再考虑加聚二硫二丙烷磺酸钠。如果镀液中使用的M光亮剂成分,M过多也容易引起镀层麻点,可加入0.05mL/L~0.1mL/L 30%的双氧水,搅拌片刻,补充适量的聚二硫二丙烷磺酸钠即可。也可向镀液中补充十二烷基硫酸钠,使界面张力降低,消除镀铜层表面麻点。

6  镀层光亮度不足的原因

(1)低电流区光亮剂A不足;             (2)高电流区光亮剂B不足;

(3)Cl-偏高或不足;                     (4)镀液温度高;

(5)硫酸含量偏高或硫酸铜含量偏低;      (6)镀液有机杂质污染;

(7)单块阳极面积不够,阳极消耗后没有及时补充;

(8)阳极挂的太稀,有的一挂亮度好,有的一挂亮度差;

(9)整流器输出的电流纹波系数过大;

(10)镀前抛光磨光不到位或过腐蚀,零件表面不光亮;

(11)阴极电流过小,镀铜时间不够。

7  零件边缘亮,中间低DK处光亮度不足的原因

(1)低电流区光亮剂A不足或高电流区光亮剂聚二硫二丙烷磺酸钠SP过多,高电流区

光亮剂B过量时,低电流区会出现亮与不亮的明显分界;

(2)整平剂MN不足;

(3)低电流区走位剂如聚乙烯亚胺烷基盐PN或脂肪胺乙氧基磺化物AESS少;

(4)镀铜溶液缺少硫酸;             (5)镀铜溶液中硫酸铜过多;

(6)镀液温度偏高;                 (7)电流开的小,阴极电流密度DK不够大;

(8)镀液中有铜粉细粒Cu或一价铜;

(9)镀液中光亮剂分解产物多或其它有机杂质污染;

(10)氯离子过多或过少;             (11)镀铜时间不够;

(12)挂具设计不合理或装挂零件不当;

(13)整流器输出的电流纹波系数过大。

8  镀层发花、发雾的原因

(1)镀液温度超过35℃;              (2)低电流区光亮剂不足或没有搅拌均匀;

(3)MN型镀液中聚二硫二丙烷磺酸钠太多,染料型光亮剂镀液中的高电流区光亮剂太多;

(4)某些染料型镀液中的氯离子含量过高;(5)十二烷基硫酸钠含量过低;

(6)有机杂质太多;

(7)零件表面除油不干净,清洗水或镀铜溶液遭到油污污染;

(8)预镀铜层太薄,预镀铜层孔隙率高;  (9)溶液中有较多的铁离子杂质的存在;

(10)配送的电流密度过小;             (11)阳极面积太短或面积不够。

9  铜阳极易钝化及电流上不去的原因

(1)(阴)阳极铜棒和端头接线处,锈蚀严重,接触不良;

(2)铜阳极面积小,本身舍不得挂铜板,消耗变小后不及时补充;

(3)铜阳极中磷的质量分数不合适;

(4)阳极袋过厚,布袋的孔过小,又很少清洗造成布孔堵塞;

(5)硫酸铜含量偏高,硫酸含量也高使硫酸铜结晶析出,使得阳极表面覆盖硫酸铜结晶;

(6)硫酸含量偏低;                       (7)镀液温度低;

(8)镀液中氯离子过多;

(9)镀液中Fe3+杂质太多,使得阳极表面覆盖硫酸铁结晶。

10  镀层容易烧焦的原因

(1)镀液中Fe3+积累太多;

(2)高电流密度区光亮剂聚二硫二丙烷磺酸钠SP或B不足;

(3)整平剂MN或低电流区光亮剂A过多;    (4)镀液中硫酸铜浓度过低;

(5)搅拌不好;                           (6)氯离子过少;

(7)镀液温度偏低;                        (8)阴极电流密度太大;

(9)溶液中含有氰化物。

11  镀层粗精毛刺的原因

(1)氰化物预镀铜层太薄或太粗糙,铁镍都能产生置换铜层;

(2)预镀镍进入硫酸盐镀铜溶液中后没有及时通电;

(3)铜阳极含磷量太少,使镀液中有一价铜离子(下部镀件光亮度差、毛糙);

(4)掉落零件没有及时捞出,锌、铜、铁还原Cu2+为Cu+;

(5)光亮剂过量,如吩嗪类染料还原Cu2+为Cu+,镀液中乙撑硫脲N含量过高(除了使

镀层粗糙外,也会出现树枝状光亮条纹);

(6)镀液中硫酸铜含量过高;               (7)镀液中硫酸含量过低;

(8)高电流区光亮剂聚二硫二丙烷磺酸钠SP或B太少;

(9)镀液中氯离子含量过低;               (10)镀液温度过高;

(11)阴极电流密度太大;

(12)阳极袋破损,镀液中有阳极泥或其它如翻砂件沙粒等不溶性悬浮物;

(13)压缩空气搅拌的空气中混入固体微粒;

(14)挂具破损或挂具钩子上的镀层退除不彻底,挂具破损处产生的疏松铜颗粒会随着阴极移动掉落在镀件上(镀件上面粗糙)。

12  镀层漏镀的原因

(1)高电流区光亮剂B过多;               (2)光亮剂分解产物多;

(3)前处理清洗不好形成了交叉污染;       (4)空气搅拌不均匀;

(5)过滤机滤芯使用了劣质的含有防静电剂的棉芯。

13  镀铜层有针孔的原因

(1)清洗槽、酸洗槽、活化槽、氰化物镀铜槽、酸性镀铜槽溶液被油污染;

(2)镀液搅拌不足;                        (3)酸铜镀液中氯离子含量过高;

(4)十二烷基硫酸钠不足;                  (5)聚乙二醇P不足。

14  镀铜光亮剂消耗快的原因

(1)酸铜镀液温度过高;                    (2)镀液中混入了活性炭。

15  镀层呈树枝状条纹

(1)染料光亮剂A或整平剂N过多;          (2)氯离子过少;

(3)硫酸铜偏少;                      

(4)聚二硫二丙烷磺酸钠SP或聚乙二醇Р不足;

(5)镀液温度过高;                        (6)零件镀前抛光磨光不到位;

(7)加入光亮剂加得过快,搅拌又不充分。

16  镀层结合力不好

(1)前处理不良,清洗不干净;                (2)酸铜镀液油污污染;

(3)氰化物预镀铜层太薄,尤其是锌合金零件必须保证足够的镀层厚度;

(4)氰化物预镀铜层硫酸活化溶液(不能用稀盐酸)浓度低;

(5)导电不良,中途断电;

(6)聚乙二醇Р过多,铜层表面形成了憎水膜,建议用氯化铵与盐酸混合溶液脱膜;

(7)聚二硫二丙烷磺酸钠SP特别是苯基聚二硫丙烷磺酸钠BSP过多;

(8)染料整平剂A过多;

(9)酸性镀铜层脱膜不好,影响铜与镍层之间的结合力。

17  沉积速度慢

(1)硫酸铜与硫酸比例不合适,如硫酸铜含量过低;

(2)阳极面积与阴极面积比例低于1.5:1;

    (3)阳极钝化;                        (4)电流开的小,阴极电流密度太低;

(5)镀液温度太低,如低于16℃;        (6)光亮剂浓度过高;

(7)酸铜镀液混入铁离子杂质。

 

 

 

 

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