连续电镀培训优秀课件.ppt
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1、1第1页,本讲稿共33页类目電鍍概論:電鍍概論:電流密度電流密度電鍍計算電鍍計算電鍍的目的与方式電鍍的目的与方式電鍍之程序電鍍之程序前處理前處理鎳槽鎳槽锡槽锡槽金槽金槽金槽、鎳槽、錫槽、哈氏片詷整操作說明金槽、鎳槽、錫槽、哈氏片詷整操作說明 2第2页,本讲稿共33页電鍍概論電鍍定義:電鍍定義:電鍍為電解鍍金屬法之簡稱。電鍍乃是將鍍件(製品),浸於 含有欲鍍上金屬離子的藥水中并接通陰極,藥水的另一端放置 適當陽極(可溶性或不可溶性),通以直流電後,鍍件的表面 即析出一層金屬薄膜的方法。電鍍基本五要素電鍍基本五要素 1.陰極:被鍍物,指各種接插端子。2.陽極:可分為可溶性及不可溶性陽極.若是可溶性
2、陽極,則為欲鍍金屬。若是不可溶性陽極,大部 分為貴金屬(如白金、氧化銥等)3.電鍍藥水:含有欲鍍金屬離子之電鍍葯水。4.電鍍槽:可承受、儲存電鍍藥水之槽體,一般考慮強度、耐蝕、耐溫等 因素。5.整流器:提供直流電源之設備。電鍍藥水組成:電鍍藥水組成:1.純水:總不純物至少要低于5pmm金屬鹽:提供欲鍍金屬離子。2.陽極解離助劑:增進及平衡陽極解離速率。3.導電鹽:增進藥水導電度。4.添加劑(如緩沖劑、光澤劑、平滑劑、柔軟劑、濕潤劑、抑止劑等)5.電鍍條件 6.電流密度:單位電鍍面積下所承受之電流。通常電流密度越高膜厚越厚,但是過高時鍍層會燒焦粗糙。7.電鍍位置:鍍件在藥水中位置、與陽極相對應位
3、置,會影響膜厚分布。8.攪拌狀況:攪拌效果越好,電鍍效率越好。有空氣、水流、陰極等攪拌方式。3第3页,本讲稿共33页電鍍概論電鍍概論 .電流波形:通常瀘波度越好,鍍層組織均一。10.鍍液溫度:鍍金約50-60,鍍鎳約50-60,鍍錫約17-23,鍍鈀鎳約45-55。11.鍍液PH值:鍍金約4.0-4.8,鍍鎳約3.8-4.4,鍍鈀鎳約8.0-8.5。12.鍍液比重:基本上比重低,藥水導電差,電鍍效率差。電鍍厚度:電鍍厚度:在現今電子連接器端子之厚度表示法有u”micro inch)微英寸,即10的-6次方inch,um(micro meter)微米,即是10-6M.一公尺(一米,1M)等於39
4、.37inch(英寸),所以1um相當於39.37u”為了方便記憶,一般以40計算,即假設電鍍錫3um應大約為3*40=120u“。1.TIN PLATING 1.TIN PLATING(:錫電鍍)作為焊接用途,一般膜厚在錫電鍍)作為焊接用途,一般膜厚在100-150u”100-150u”最多。最多。2.NICKEL PLATING(2.NICKEL PLATING(鎳電鍍鎳電鍍)現在市場上(電子連接器湍子)皆以其為現在市場上(電子連接器湍子)皆以其為Underplating(Underplating(打打底底),在,在50u”50u”以上為一般普遍之規格,較低的規格為以上為一般普遍之規格,較
5、低的規格為30u”30u”(可能考虙到折彎或成本)(可能考虙到折彎或成本)3.GOLD PLATING:3.GOLD PLATING:(黃金電鍍)其為昂貴之電鍍加工,故一般電子業在遷用規格時,皆(黃金電鍍)其為昂貴之電鍍加工,故一般電子業在遷用規格時,皆考虙其使用環境、使用對象若需通過一般強腐蝕試驗必須在考虙其使用環境、使用對象若需通過一般強腐蝕試驗必須在50u”50u”以上。以上。鍍層檢驗鍍層檢驗:1.外觀檢驗:目視法、放大鏡(4-10倍)。2.膜厚測試:X-RAY螢光膜厚儀。3.密著試驗:折彎法、膠帶法或并用法。4.焊錫試驗:沾錫法,一般95%以上沾錫面積均勻平滑即可。5.水蒸汽老化試驗:
6、使用烤箱烘烤法。是否變色或脫皮。6.抗變色試驗:使用烤箱烘烤法,是否變色或脫皮。7.耐腐蝕試驗:鹽水噴霧試驗、硝酸試驗、二氧化硫試驗、硫化氰試驗等4第4页,本讲稿共33页電流密度一、電流密度的定義:一、電流密度的定義:即電極單位面積所通過的安培數,一般以A/dm2表示。電流密度在電鍍上是很重要的變數。諸如鍍層的性質、鍍層的分布、電流效率等,皆有很大的開系電流密度有分為陽極電流密度和陰極電流密度,一般計算陰極電流密度比較多。二、電流密度的計算:二、電流密度的計算:平均電流密度(ASD)=電鍍槽通電的安培數(Amp)/電鍍面積(dm2)在連續端子電鍍業,計算陰極電流密度時,必須先知道電鍍槽槽長及單
7、支端子電鍍面積,然后再算出鍍槽中之總電鍍面積。例如:有一連續端子電鍍機,鎳槽長1.5米。欲鍍一種端子,端子之間距為2.54mm,每支端子電鍍面積為50mm2,今開電流50Amp,請問平均勻電流密度為多少?電鍍槽中端子數量=1.5*1000/2.54=590支電鍍槽中電鍍面積=590*50=29500m2平均電流密度=50/2.95=16.95ASD5第5页,本讲稿共33页電鍍計算一、產能計算一、產能計算 產能=產速/端子間距 產能(xpcs/Hr)=60L/P(L:產速(米/分),P:端子間距mm)举例:生产某一种端子,端子间距为5.0mm,产速为20米/分,请问产能?產能(xpcs/Hr)=
8、60L/P=60*20/5=240KPCS/Hr二、電鍍時間計算二、電鍍時間計算:電鍍時間(分)=電鍍子槽總長度(米)/產速(米/分)例:某一連續電鍍設備,每一個鍍鎳子槽長為1.0米,共有5個,生產速度為10米/分,請問電鍍時間為多少?電鍍時間(分)=1.0*5/10=0.5分鐘三、耗金計算:三、耗金計算:金屬消耗量(g)=0.000254AZD(D:為金屬密度)黃金消耗量(g)=0.0049AZ(黃金密度19.3g/cm3)PGC消耗量(g)=.0072AZ 鈀金屬消耗量(g)=0.00305AZ(鈀金屬密度12.0 g/cm3)銀金屬消耗量(g)=0.002667AZ(銀金屬密度10.5
9、g/cm3)(A:為電鍍面積dm2 ,Z:為電鍍厚度u”)理論上1gPGC含金量為0.6837g,但實際上製造出1gPGC含金量約在0.682g之間。例:有一連續端子電鍍機,欲生產一種端子1000支,電鍍黃金全面3u”,每支端子電鍍面積為50mm2,實際電鍍出平均 厚度為3.5 u”,,請問補充多少金鹽?1000支總面積=1000*50=500000 mm2 耗純金量=0.0049AZ=0.0049*50*3.5=0.8575g 耗PGC量=0.8575/0.682=1.26g 或耗PGC量=0.0072AZ=0.0072*50*3.5=1.26g6第6页,本讲稿共33页電鍍的目的与方式電鍍的
10、目的与方式一、目的:1.增加金屬美觀(Au Ag Rh)2.防蝕性 (Cr Zn Ni Cd)3.增加導電性 (Ag Cu Au)4.增加制品之強度(plastic plating)5.焊錫性(soiderability)(Sn alloy Au Ag)6.增加鍍件之硬度(Ni Pd Cr)7.耐磨性(Cr Au alloy)8.提高製品之耐候,耐熱等物理特性二、方式:(以下所指皆為水溶液通以直流電的方法)1.滾鍍(BARREL PLATING 2.掛鍍(PACK PLATING)3.連續鍍(REEL TO REEL PLATING)各種鍍金方法:1.電鍍(Electro plating)Ex
11、:電鍍銅 2.化學鍍(Electroless plating)Ex:化學鎳 化學金 3.熱浸鍍 Ex:熱浸鍍鋅 錫 4.真空電鍍7第7页,本讲稿共33页電鍍之程序電鍍之程序連續鍍(REET TO REEL)銅及銅合金上料鹹性熱脫脂水冼鹹性電解脫脂劑(+或-)水冼活化(市售活化酸或硫酸10-20%BY V)水冼鍍鎳水冼鍍金水冼鍍錫/銅合金水冼中和(磷酸三鈉5-8%60)或者高溫防變色劑(TL-SC-1)水洗熱水洗烘干收料包裝8第8页,本讲稿共33页前處理前處理一一.前處理的目的前處理的目的 金屬表面,一般上,由于製造、加工工程、搬運、保存期間,其表面會附著油脂、氧化物、氫氧化物、塵埃等污物,金屬
12、表面,一般上,由于製造、加工工程、搬運、保存期間,其表面會附著油脂、氧化物、氫氧化物、塵埃等污物,若欲由此不經處理的表面進行電鍍將無法得到良好的鍍層,因此必須對於製品進行脫脂、去銹等處理,以得清淨的表面,而若欲由此不經處理的表面進行電鍍將無法得到良好的鍍層,因此必須對於製品進行脫脂、去銹等處理,以得清淨的表面,而后再行電鍍。后再行電鍍。前處理工程,依其對製品是否適當,以及操作條件的良否,取決定製品電鍍的品質和加工性上,占有很重要的地位。前處理工程,依其對製品是否適當,以及操作條件的良否,取決定製品電鍍的品質和加工性上,占有很重要的地位。金屬及非金屬製品的表面,一般上,除了由于加工和搬運、儲存過
13、程所沾上的污物外,製品本身所含的碳、矽、鈣化合物等不純物、氧化物,經脫脂、酸金屬及非金屬製品的表面,一般上,除了由于加工和搬運、儲存過程所沾上的污物外,製品本身所含的碳、矽、鈣化合物等不純物、氧化物,經脫脂、酸冼處理后會產生黑跡、加工變質層、細裂痕等現象,這些表面狀況依製品而不同。這些現象必須于前處理時完全去除,以確保皮膜的密著性、連續性、色澤。前處理包括冼處理后會產生黑跡、加工變質層、細裂痕等現象,這些表面狀況依製品而不同。這些現象必須于前處理時完全去除,以確保皮膜的密著性、連續性、色澤。前處理包括研磨、搪磨、蝕刻等底材的平整、應力消除、脫脂、脫氧化物(酸處理)、脫黑跡、活性化等諸工程。研磨
14、、搪磨、蝕刻等底材的平整、應力消除、脫脂、脫氧化物(酸處理)、脫黑跡、活性化等諸工程。前處理不完全所造成的鍍層缺陷有下列几點:前處理不完全所造成的鍍層缺陷有下列几點:(1 1)鍍層的剝離、氣脹()鍍層的剝離、氣脹(blisterblister)(2 2)污點、無光等光澤不均的現象)污點、無光等光澤不均的現象(3 3)鍍層的凹凸不平、小伙孔()鍍層的凹凸不平、小伙孔(pitpit)(4 4)針孔的發生而降低製品的耐蝕性)針孔的發生而降低製品的耐蝕性(5 5)鍍層皮膜的脆化。)鍍層皮膜的脆化。電鍍上,不良率的生成,有電鍍上,不良率的生成,有50%50%以上是由於前處理的原因所造成的。一般前處理工程
15、順序為:以上是由於前處理的原因所造成的。一般前處理工程順序為:研磨一研磨一預備冼淨預備冼淨水洗水洗熱脫脂熱脫脂水冼水冼電解脫脂電解脫脂水冼水冼酸浸漬及活化酸浸漬及活化水冼水冼中和中和水冼水冼電鍍。(電解脫脂以下稱做最后洗淨)電鍍。(電解脫脂以下稱做最后洗淨)二、污物的種類二、污物的種類金屬表面,一般上,底材表面無法顯露出來,而有動植物性油、礦物油、潤滑油、分解物、研磨劑油脂、金屬氧化物、金屬金屬表面,一般上,底材表面無法顯露出來,而有動植物性油、礦物油、潤滑油、分解物、研磨劑油脂、金屬氧化物、金屬鹽類、指紋、塵埃等附著於底材表面。這些污物,大致可區分為有機物、無機物二種,一般的金屬層上,常存在
16、有類似機油鹽類、指紋、塵埃等附著於底材表面。這些污物,大致可區分為有機物、無機物二種,一般的金屬層上,常存在有類似機油的有機油脂類,表的有機油脂類,表3-13-1所示為污物的種類、性狀、去除方法。所示為污物的種類、性狀、去除方法。9第9页,本讲稿共33页污物的種類污物的種類污物區分污物區分污污 物物性質性質去除方法去除方法有机物動物性油脂(鯨油、魚油)植物性油(篦麻油)可被鹹劑皂化於鹹的熱浴中浸漬礦物性油脂(香油、油脂)無法被鹹劑皂化三氯乙烯、汽油、石油等有機溶劑,乳化乳化後冼去。無機物金屬的氧化物、鹽類(銹、黑跡)、塵埃、砂土可被酸或鹹溶解酸或鹹浸漬,利用化學或電解方法去除,毛刷、研磨的機祴
17、方法去除無機和有機物混合物研磨屑、研磨材碳化矽、油脂類以上的混合無機物、有機物(所有的污物大部分以此形態存在可被皂化不被皂化可被酸、鹹溶解,不被酸、鹹溶解,必須由外部用機械方法去除者皆有。一種工程操作除去困難,除了利用酸、鹹、有機溶劑、乳化劑的物化方法外,亦用電解、貢械、毛刷、研磨等方法使用10第10页,本讲稿共33页活 化三、活性化三、活性化 酸冼、脫脂完成后的金屬表面,仍然殘存有很薄的氧化膜、鈍態膜,會阻礙電鍍層的密著性。酸冼、脫脂完成后的金屬表面,仍然殘存有很薄的氧化膜、鈍態膜,會阻礙電鍍層的密著性。活性化的處理方法,依底材金屬的種類而不同,一般是硫酸、鹽酸、氟酸、磷酸、及其酸性鹽水溶液
18、中浸漬,或者該水溶液、鹹性水溶液,于陰極施行活性化的處理方法,依底材金屬的種類而不同,一般是硫酸、鹽酸、氟酸、磷酸、及其酸性鹽水溶液中浸漬,或者該水溶液、鹹性水溶液,于陰極施行電解,利用發生的氫氧還原。電解,利用發生的氫氧還原。(四)水冼(四)水冼 電鍍工程中的水冼工程,非常重要。水冼不完全時,鍍層的沾污、小孔、密著不良、光澤不良、鍍液的污染等事故皆會發生。電鍍工程中的水冼工程,非常重要。水冼不完全時,鍍層的沾污、小孔、密著不良、光澤不良、鍍液的污染等事故皆會發生。渠道水、井水、河水等天然水中,溶有渠道水、井水、河水等天然水中,溶有Ca,Mg,Fe,Na,KCa,Mg,Fe,Na,K等無機鹽及
19、有機物。水的硬度,若等無機鹽及有機物。水的硬度,若100cc100cc的水中有的水中有1mg1mg的的CaO CaO,則硬度,則硬度為為1 1,軟水乃指,軟水乃指1010度以下的水,中間硬水乃指度以下的水,中間硬水乃指10-2010-20度的水,硬水的硬度為度的水,硬水的硬度為2020度以上。度以上。水冼不良對電鍍的損害:水冼不良對電鍍的損害:(a a)脫脂後金屬表面殘存的肥皂,和)脫脂後金屬表面殘存的肥皂,和Ca,MgCa,Mg金屬生成金屬皂,固著於金屬表面時,產生鍍層密著不良,沾污、光澤不良的原金屬生成金屬皂,固著於金屬表面時,產生鍍層密著不良,沾污、光澤不良的原因。金屬皂的去除困難,因而
20、預先水的軟化處理或使用適當的界面活性劑以防止生成是有必要的。因。金屬皂的去除困難,因而預先水的軟化處理或使用適當的界面活性劑以防止生成是有必要的。(b b)水質為酸性時,與金屬表面殘存的肥皂的作用,生成硬脂酸膜,發生與前項一樣的缺點。)水質為酸性時,與金屬表面殘存的肥皂的作用,生成硬脂酸膜,發生與前項一樣的缺點。(c c)氯成份多的水,於電解脫脂、電解洗淨的場合,起陽極腐蝕而污染電解液,是不純物於陰極析出的原因。)氯成份多的水,於電解脫脂、電解洗淨的場合,起陽極腐蝕而污染電解液,是不純物於陰極析出的原因。(d d)SO4-2SO4-2等陰離子加速脫脂中的氧化物分解等陰離子加速脫脂中的氧化物分解
21、。11第11页,本讲稿共33页镍镍 槽(槽(SN-500)SN-500)一、鎳槽鍍液的主要成份的組成及作用一、鎳槽鍍液的主要成份的組成及作用 1.鎳槽鍍液主要由:氨基磺酸鎳、氯化鎳、硼酸 光澤劑組成。(建浴濃度見說明書)2.氨基磺酸鎳的作用:(1)是主鹽提供電鍍過程中不斷消秏的鎳離子。(2)含量偏下限時,鍍液分散能力好,鍍層結晶細致,但沉積速度慢,陰極電流效率低,含量偏高 時,允許電流密度高,沉積速度快,含量過高分散能力差,而消耗大 (3)濃度:90-100g/L(30-33.波美)管控用酸鹹中和滴定方法分析方法見后 3.氯化鎳的作用:(1)防止鎳陽極的鈍化。(2)使鎳離子迅速從陽極區附近擴散
22、鍍液內部,使鎳離子濃度不致于過高。(3)提高鍍液的導電性和改善鍍液分散能力的作用。(4)濃度控制在1-15g/L 管控用酸鹹中和滴定方法分析方法見后頁 4.硼酸的作用:(1)硼酸是緩沖劑,是一種弱酸性PH直(4-5.5)(2)硼酸可以使PH直保持在一定范圍內。(3)濃度控制在40-50g/L 管控用酸鹹中和滴定方法分析方法見后頁5、光澤劑:(1)SN-500濃度控制在3-10ml/L,標淮:10ml/L 管控用哈氏片調整。(2)哈氏片判定:標准片:全片光亮 操作條件:電流:2A 時間:3min 攪拌:空氣攪拌 PH:4.0 溫度:55 a.哈氏片中高區有白霧(a)金屬鎳離子濃度不足建議分析濃度
23、 (b)PH值低于3.8,建議把PH值調到4.0。(c)SN-500不足,在哈氏槽里面調整,建議以以0.5ml/L的量逐漸往上加直到白霧完全消失。b.哈氏片全片沒光澤 (a)SN-500不足,在哈氏槽里面調整,建議以以0.5ml/L的量逐漸往上加直到恢復光 澤,過量 哈氏片沒變化。c.哈氏片高區有針孔:(a)NP-A不足,建議以0.2ml/L的量逐漸往上加直到針孔完全消失。(備註:NP-A過量,鍍液中泡沫會增加)(b)硼酸不足,建議分析濃度12第12页,本讲稿共33页镍槽镍槽(高温镍高温镍TL-SN-1/SN-2)TL-SN-1/SN-2)建浴方法及现场添加方法建浴方法及现场添加方法6.6.高
24、溫鎳:高溫鎳:SN-1/SN-2SN-1/SN-2 (1).作用:SN-1:起高溫防變色的作用。SN-2:起增加亮度的作用。(2).SN-1/SN-2濃度控制在20-40ml/L,標准在30ml/L.管控根據每千安培小時進行補充或做哈氏片調整。(3).哈氏片的判定:見說明書 (標准片:高區約有標准片:高區約有0.2cm0.2cm寬的燒焦寬的燒焦)備注:TL-SN-1是高溫防變色劑,TL-SN-2是光澤劑,境加亮度,建議少補充,以免過量,造成過高溫變色 以及聚錫。哈氏片操作條件:電流:3A 時間:2min 攪拌:空气搅拌 PH:4.0 溫度:55備註:哈氏片具體操作見金槽、鎳槽、錫槽哈氏片的調整
25、操作說明二、二、100100公升建浴方法公升建浴方法:1.将镀槽洗净后加入1/2纯水,并加热至602.添加4kg硼酸(因为开缸标准为:40g/L)搅拌至完全溶解3.添加1kg的氯化镍(因为开缸标准为:10g/L)4.再添加50公升的氨基磺酸镍即78kg氨基磺酸镍(备注:氨基磺酸镍的比重为1.55g/cm3)5.最后加入添加剂所需的浓度,把水位补至标准.备注:如果建硫酸镍浴须在步骤4之后用活性炭处理以去除杂质(活性炭建议用量100-200g/100L)三、镀液添加计算公式:三、镀液添加计算公式:氨基磺酸镍(kg)=(标准值分析值)槽液体积比重(1.55)1000分析值:代表分析出的氨基磺酸鎳(m
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