1. 不锈钢化学镀铜的应用


 不锈钢化学镀铜应用于电子工业、计算机工业及航空工业中电子元件的高效电磁干扰的屏蔽。



2. 不锈钢基体上化学镀铜存在的问题


  不锈钢基体上化学镀铜易造成镀层鼓泡,这不仅影响了镀层与基体的结合力,而且直接影响到外观质量。为此,将镀前酸处理过的不锈钢放在烘箱中加热,以除去酸洗时渗入到基体的氢,采用此方法解决了镀层起泡问题,得到所需要的化学镀铜层。



3. 不锈钢化学镀铜工艺流程


  NiCr不锈钢(经过600℃真空热处理)→化学除油[氢氧化钠(NaOH)10%(质量分数)]→水洗→热水洗→除锈(盐酸1:1溶液,温度80~100℃,时间5min)→水洗→干燥→除氢(在烘箱中温度200℃,时间2h)→酸处理[稀硫酸5%(质量分数),时间1~5min]→水洗→去离子水洗→化学镀铜→水洗→抗铜变色处理(苯并三氮唑1g/L,温度65℃,时间2min)→纯水洗→热纯水洗→干燥。



4. 化学镀铜溶液成分及工艺条件见表4-39


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5. 化学镀铜溶液的配制


 先将硫酸铜和酒石酸钾钠分别用纯水溶解,然后将硫酸铜溶液在搅拌下加入酒石酸钾钠溶液中,铜离子被酒石酸离子络合成蓝色络合物。再将氯化镍用少量水溶解后搅拌加入,再加入甲醛溶液,搅拌均匀。将氢氧化钠用纯水溶解成200g/L 的浓溶液待用。在开始化学镀铜前,逐步在搅拌下加入蓝色络合液中,使溶液pH达到12 左右(用9~13精密pH试纸测量),最后将稳定剂亚铁氯化钾、聚乙二醇用少量水溶解后搅拌加入,乙醇可直接加入,最后用纯水加入至溶液的规定体积,搅拌均匀后放入不锈钢件即可开始化学镀铜。



6. 操作要点


 ①. 装载量


  按照每升镀液装载2d㎡计算。


 ②. 除氢和搅拌


  不锈钢对氢渗很敏感,工件在酸洗过程中氢会渗人到基体中,如果不除氢,化学镀铜镀层致密小孔覆盖在不锈钢表面后,氢气无法逸出,造成很大的应力,使镀层起泡,加上化学镀铜本身伴随着析氢过程,氢气会残留在基体与镀层金属的晶格中,增大内应力,严重地减弱基体与镀层的结合强度。为此,从两方面着手解决镀层起泡问题。其一是把经过去油、酸洗后的工件在化学镀铜前进行热处理,除去渗入到基体中的氢,热处理温度和时间条件经实验确定为180~200℃,2小时,镀层无鼓泡,镀层结合力合格。温度过低或时间过短仍有轻微鼓泡,温度过高或时间过长都容易使表面再次生成不易去除的氧化皮,又需要较长时间的强酸处理,酸洗时氢会再次渗入基体。在所选定的温度和时间下虽表面会有新的氧化膜生成,但使用稀硫酸短时间酸洗即可,以免再次渗氢。其二是在化学镀铜过程中,采用某种搅拌(空气搅拌或机械搅拌),有利于铜离子向工件表面扩散,防止和减少副反应产物铜粉(即Cu2O)的生成,而且有利于反应产物氢气脱离工件表面。通过上述两种方法有效地解决了镀层鼓泡问题,提高了镀层与基体的结合强度。


 ③. 催化活性剂-镍离子


  在化学镀铜溶液中加入少量镍离子后,镀层性质得到改善,在镀铜层中含有微量的镍,形成Cu89Ni11金属化合物,它具有最佳的催化活性,提高镀层的催化活性。


④. 稳定剂的控制


  在化学镀铜过程中,甲醛能将二价铜离子还原为金属铜镀层,还存在有副反应,即不完全反应生成暗红色的氧化亚铜(Cu2O),它形成微粒悬浮在镀液中,呈胶体状态,极难用过滤除去,若与铜共沉积,使铜镀层疏松粗糙,与基体结合力极差。氧化亚铜被甲醛还原成金属微粒,又成为自催化中心,使镀液自发分解,消耗了镀液中的有效成分。为了抑制副反应的发生,加入稳定剂,以提高镀液的稳定性。但是,过量的稳定剂的加人,又成了化学镀铜反应的催化毒性剂,显著降低化学镀的速率,甚至停镀,故选用稳定剂,并控制其很低的适宜含量,对提高镀液稳定性有效。


⑤. 防铜层变色处理


  对铜层进行防变色处理,在镀铜层表面形成一层稳定的络合膜,隔绝外界浸蚀性物质对镀铜层的作用,使镀铜层保持本色一定的时间。苯并三氮唑要先用乙醇溶解好,然后加入热蒸馏水中。防变色处理的温度不低于65℃,时间不少于2min,否则防变色达不到效果。



7. 镀层结合强度检测-划痕实验法


 在镀层表面用刀片划出1mm间距的直行线和90°交错的横行线形成小方格。观察划痕交错处镀层有无起层,进一步用黏性高的胶带贴于划痕表面,再撕下胶带,以铜层不脱落为合格。



8. 不锈钢化学镀铜常见故障、可能原因及纠正方法见表4-40.


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