电镀工艺配方是电镀工艺的核心。合格的镀层是从采用了合适配方的镀槽中镀得的。因此电镀工艺配方非常重要。一个合适的电镀工艺配方包括主盐、配位剂和辅助盐、添加剂等。配方的构成成分固然重要,而含量更为重要,对配方含量的控制是工艺参数控制的重要内容之一。为了控制工艺配方的含量在工艺要求的范围,电镀生产单位需要配备专门的化验室和化验员,定期进行分析化验,出具分析报告,以作为调整工艺配方中各成分含量的依据。
一个完整的电镀工艺配方包括如下要素,主盐、络合剂或配体、辅盐、添加剂等。
★1主盐
主盐是所要电镀镀层的金属盐。这是电镀液中最重要的成分,没有这个成分就根本镀不出所要求的金属镀层,所以被称为主盐。电镀的奇妙之处之一,就是同一种镀层,可以从各种不同主盐的镀液中获得。因此,主盐又是区分同一个镀种不同工艺的标志。
当然在有些金属盐不能溶于简单盐溶液中或其简单溶液不能镀出合格的金属镀层时,需要用络合剂(配位剂)来使该金属盐溶解并在沉积时速度得到控制。这时,这种采用了络合剂的电镀液就用所用络合剂的名称来命名。
以镀锌为例,采用硫酸锌作主盐配制成镀锌液,这就叫硫酸盐镀锌;如果用氯化锌作主盐镀锌液,则称为氯化物镀锌;用氧化锌与氢氧化纳配制碱性镀锌液时,就叫做锌酸盐镀锌。由于不同的盐在溶液中的稳定性与pH值有关,所以镀液又可以因不同的主盐而分为酸性镀液或碱性镀液。
同理,用硫酸铜作主盐配制铜液时,这种镀铜工艺就叫硫酸盐镀铜。由此可以类推有焦磷酸盐镀铜、柠檬酸盐镀铜、氟硼酸盐镀铜等。
★2络合剂或配体
有些简单盐镀液镀出的镀层是没有工业价值的,甚至有些金属盐在简单盐状态根本不能溶解于水,这时就要用到络合剂。所谓络合剂,是可以与简单金属盐离子结合生成复杂离子的化合物,现在常用的叫法为配位剂。通常是由简单的金属离子为中心(也叫络离子的形成体),在它周围直接配位一些中性分子或带负电荷的离子,使难溶的金属离子变成络离子而可以溶解于水溶液中。采用络合物来络合金属盐后,这种络合物镀液就用络合物的名称来命名了。当然络合物也是一种盐,可以叫络盐,因此实际上仍然是以主盐在命名镀液。如焦磷酸盐镀铜,就是说的络盐镀铜。
比如,用氰化钠来络合铜盐,就被称为氰化物镀铜。还有氰化物镀锌、氰化物镀银等等。
有些更难溶的金属盐类,需要用到双络合剂。还有一些要用到更复杂的配位体来改善镀液的性能。这就要用到多种配体的协同效应,有时这是用传统化学理论难以解释的现象。将这些加进去起了某种作用的化学物可以统称为配体。
★3辅盐
辅盐也叫辅助剂,是添加到电镀溶液中增加镀液的某些功能的盐类。比如导电盐、抗氧化剂、阳极活化剂、pH值缓冲剂等。
辅盐的作用从它的名称上就可以一目了然。比如导电盐,那就是为的增加镀液的导电性;抗氧化剂是为了防止低阶的金属离子氧化为高价的,如二价锡容易氧化为四价锡电镀光亮剂配方,就要加入抗氧化剂,防止或减缓二价锡氧化成四价锡。因为电镀金属离子的价态也是很重要的参数,在酸性硫酸盐镀铜中,如果有一价铜出现(由阳极上溶解下来,因为低价离子的电化学溶解电位要低一些),则会发生歧化反应,一部分生成硫酸铜的同时,另一部分还原出金属铜,这种金属铜以粉状姿态出现,会给镀层带来质量问题,这时需要加入氧化剂,比如加入双氧水,将一价铜离子氧化成二价铜离子。
由辅盐的作用可知,它是电镀液的基本组成成分,如果没有这些各种各样的辅盐,电镀过程的持续稳定性将难以保证,电镀的质量也将受到影响。因此,不能因为是只起辅助作用就对其放松管理。
★4电镀添加剂
电镀添加剂是电镀液中的重要组成部分,除极少数的镀液外,大多数镀种的镀液都少不了电镀添加剂。合理使用电镀添加剂是保持电镀生产正常进行的重要保证。
电镀添加剂根据用途的不同而分为光亮剂、走位剂、柔和剂、除杂剂等,要根据镀层的需要和镀液的状况来选用。
现在商家提供的电镀添加剂都附有详细的说明书,应该在使用前认真阅读,并取样做小槽实验后再使用,特别是新引入一种添加剂时,一定要按先试验、认定后使用的原则。否则,镀槽中,任何化学品都是加入容易,相取出就难了。
★5电镀用水
电镀是在水溶液中进行的过程,因此,电镀液的配制要用到大量的水,尽管从理论上说采用纯净水配制镀液是最好的,但是从成本上考虑,常规电镀大量采用的是自来水。采用自来水对于大多数镀种是没有太大问题的,但是对于有些镀种则可能会有不利影响。特别是对于电子电镀而言,通常都要求采用纯净水,这几乎是电子电镀行业的通例。特别是化学镀,贵金属电镀等对水质很敏感的镀种电镀光亮剂配方,就连清洗水也要用纯净水。只有在某些特别的场合,当自来水中离子与镀液有同离子或确定不是有害离子时,才能使用自来水。比如酸性光亮剂镀铜,可以采用自来水配制,因为自来水氯离子的量有时正好是需要补加到镀液中去的量,当用自来水配制时,就不用额外加入氯离子了。
所谓纯净水多数是指去离子水,有时则特别要求采用蒸馏水。在采用这些纯净水时,应该有一个抽样检测的程序,以防止由于误用而带来的麻烦。无论是自己制造还是采购的纯净水,都有可能由于管理出现漏洞而变得不那么符合标准的要求,有些时候还会超标许多倍,比自来水还糟,如果只信其名而不查其实,配成镀液后就会悔之晚矣。因为有害的离子是进镀液容易,取出镀液就很难了。因此,不可以小看了配制镀液的水,特别是去离子水。这是因为去离子水在处理过程中要经过阴离子和阳离子树脂的处理,这些树脂在反冲再生时分别要用到相应的酸或碱,但是存在酸或碱冲洗不干净而残留在树脂中的情况,这时处理过的水的pH值会呈现酸性或碱性,如果没有发现而拿来配制镀液,是很容易出问题的。
中国电镀网
评论列表