电镀基本知识

电镀基本知识
一.基本概念
1.电镀：电镀是一种电化学过程，也是一种氧化还原过程。

它是将零件浸在金
属盐溶液中作为阴极，金属作为阳极，接通直流电源后零件后，在零件上就会沉积出金属镀层。

例如：在硫酸镍溶液中镀镍
零件为阴极，镍板为阳极。

在阴极上发生还原反应：Ni2++2e→Ni↓金属镍
副反应：2H+2e→H2↑
在阳极上发生氧化反应Ni+2e→Ni2+
副反应：4OH-－4e→2H2O+O2↑
这样，镍金属不断在阳极溶解成镍离子，而溶液中的Ni2+不断地在零件上还原成金属镍覆盖在零件上成为镀镍层。

2.分散能力和覆盖能力
镀层在阴极表面分布均匀性和完整性，是决定镀层质量的一个重要因素。

在电镀中常用分散能力和覆盖能力来分别评定金属镀层在阴极分布的均匀性和完整性。

●电镀液的分散能力，是指在特定条件下，一定溶液使阴极镀层分布比初次
电流分布所获得的结果更为均匀的能力。

●初次电流分布是仅考虑阴极不同表面到阳极的几何距离不同时的阴极电流
分布情况。

镀层在零件上均匀分布能力越高该电镀液的分散能力就越好。

●整平能力，是指在底层（素材）上形成镀层时，镀液所具有的能使镀层的
微观轮廓比底层更平滑的能力。

●电镀液和覆盖能力，是指在特定条件下凹槽或深孔中沉积金属镀层的能
力。

覆盖能力越高，镀及越深。

覆盖能力差，在零件凹处就镀不上金属镀
层。

●电镀工作条件是指电镀时的操作变化因素，包括镀液成份含量，电流密
度、操作温度、溶液搅拌及电流波形。

3. 对电渡的基本要求
1.与基本金属结合力牢固，附着力好
2.镀层完整，结晶细致紧密，孔隙力小
3.具有良好的物理、化学及机械性能
4.具有符合标准规定的镀层厚度，而且镀层分布要均匀
4.析氢对镀层的影响
在电镀过程中，大多数镀液的阴极反应，除了金属离子的沉积外，还伴随眷有氢气的析出，在有些情况下，阴极上析出氢气会使镀层出现以下几种庇病：
I.针孔或麻点：氢气呈气泡形式在阴极零件表面上，阻止金属在这些部位沉
积，它只能在气泡的周围，如果氢气泡在整个电镀过程中一直停留在阴极
零件表面，则镀好的镀层会有空洞或贯穿的缝隙，若氢气泡在电镀过程中
粘附得不牢固，而是间歇交替地逸出和粘附，那么这些部位将形成浅坑和
点穴，通常称为针孔和麻点。

II.鼓泡：电镀以后，当周围介质的温度升高时，聚集在基体金属内的吸附氢气会膨胀而使镀层产生小气泡，严重影响着镀层的质量。

III.氢脆：氢离子在阴极还原后，一部分形成氢气逸出，一部分以原子氢的状态渗入基本金属及镀层中，使基本金属及镀层的韧性下降而变脆，这种现
象叫氢脆。

二.电镀工艺流程（以铜合金为基材为例）
镀前检验→化学脱脂→水洗二次→馈刻→水洗二次→电解脱脂→水洗二次→活化→水洗→镀镍→回收→水洗→活化→水洗→DI水洗→镀金→回收→DI水洗→干燥
镀Sn/Bb→回收→DI水洗二次→钝化→DI水洗→干燥
1.镀前检验就是将不良素材挑出
2.化学脱脂：电解脱脂
弱歼性：大都由磷酸三钠、纯歼、三聚磷酸钠、焦磷酸钠、乳化剂、表面活性剂等组成，脱脂效果比较好，目前有厂商出售配制好的铜及合金化学脱脂粉（剂）。

化学不良可能造成以下不良：镀层与素材的结合力不好，脱皮，起泡，花斑。

3.水洗
水洗不干净会造成镀层表面发花，白斑，发雾，甚至结合力不好
4.蚀刻
主要成份：硫酸，过硫酸钠，纯水。

目前有配制好的蚀刻水出售。

蚀刻的作用是除去铜片上很厚的氧化层，操作中蚀刻时间过久会使铜合金片过腐蚀，造成光亮下降，表面粗糙。

时间过短铜片上的氧化膜未除干净，会造成结合力不良，脱壳，起泡，白斑等。

5.活化
主要成份：稀硫酸5~10%
其作用是除去铜片上氧化膜，使之提高与镀层的结合力，若活化不好，镀层与素材的结合力不牢固，容易产生脱壳，起泡，白斑等现象。

6.纯水洗
此道纯水洗，必须水质干净，否则直接影响到镀层的结合力和表面状态，如脱壳，起泡，发花，白雾等。

7. 镀镍
主要成份：硫酸镍（250~300），氯化镍（40~60），硼酸（45）
PH值3.8-4.6 温度 50-60℃
电流密度1~4A/dm2
操作过程中可能会产生以下质量故障
A.镀层发脆，起泡，形变,可能由于
i.镀层中光亮剂过多
ii.有机杂质和金属杂质过多
iii.PH值过高
B.零件凹处光亮度差或发黑，由于
ii.铜锌杂质多，有机杂质多
C.镀层有孔针
i.添加剂中润湿剂少
ii.搅拌不充分
iii.有机杂质和铁杂质多
D.镀层粗糙、烧焦
i.由于电流大，温度低
E.光亮剂不足
i.电流密度过少
ii.光亮剂不足
F.镀层发花
i.添加剂太多
ii.清洗不干净
若镀镍层作为外层，为避免镍层氧化变色，可进行镀后钝化处理，配方：
K2Cr2O7 10g/l,K2CO3 20g/l,室温1-2min清洗干净，用DI清洗烘干。

G.活化
成份 HCl
镍层表面容易钝化，产生结合力不好，为了提高镍层与外层镀金层的结合力，必须进行活化处理。

H.镀金
镀金有浸镀金和刷镀金，用得比较多的有氰化镀金和中性柠檬盐镀金，目前，浸镀用柠檬酸盐镀硬金，其大致成分为：金盐（KAu(CN)2），柠檬酸钾，柠檬酸，钴盐，目前有市售金水。

氰化镀金：氰化金钾，氰化钠，碳酸钾，钴氯化钾等成份。

端子镀金一般是镀硬金，在溶液中加入少量钴盐或镍盐，可以增加镀金层的硬度，可达HV140~190，可焊性好，接触电子小，耐磨，颜色鲜艳。

镀金常出现的质量问题：
1.镀层颜色浅淡
原因：
i.镀液中金的含量太低
ii.阴极电流密度太低
2.镀层发红
原因：
i.金含量过高
ii.镀液温度太高
iii.镀液中含铜杂质太高
iv.阴极电流太低
3.镀层粗糙
原因：
i.金含量过高
iii.温度过高
4.镀层发暗疏松
原因：
i.盐浓度太高
ii.阴极电流太高
iii.温度太低
iv.络合剂少
5.镀层结合力不良
原因：
i.前处理不良
ii.镍底层钝化
6.镀金表面氧化，花斑
原因：
i.清洗不良
ii.清洗纯水不干净
I.镀锡和镀锡铅全金
锡镀层具有银的色镀层，熔点232℃，具有抗腐蚀性，耐变色,无毒,易纤焊,柔软和延展性好，常用在电子组件上引线，印制板上镀锡。

但镀锡层在高温潮湿和密闭条件下能长成“晶须”，这是镀层存在内应力所致。

这样在小型化电子组件中容易造成短路。

另外，锡还有结构变异，在低温下（-13℃开始结晶变异，到-30℃将完全转变为一种非晶型的同素异构体（又锡或灰锡），俗称“锡瘟”，因此，电子工业上为防止锡产生“晶须”和“锡瘟”，常常采用镀锡铅合金来提高它的纤焊性。

纤焊性：光亮锡铅＞光亮酸性锡＞一般酸性锡＞碱性锡
镀光亮酸性锡成份：硫酸亚锡 20~40 g/l H2SO4 90~110m g/l 添加剂 T 5~40℃镀锡铅合金
氯化亚锡19g/l 柠檬酸 60 g/l 氢化铅 9 g/l EDTA＝钠 20 g/l
M-1 添加剂 8 g/l（北京师港大学） PH ： 5~8 T： 15~25℃ Dk： 1~1.5 阴极移动镀锡铅合金
黄铜镀锡铅合金前，必须先镀镍以防止黄铜中的锌扩散导致斑点和灰暗的表面。

为了提高镀层在空气中的稳定性减少触摸过程中镀层表面的手印，提高镀层的纤焊性，镀层的清洗和钝化处理极为重要。

对焊接性和抗氧化性有很大影响。

清洗→钝化（K2Cr2O7 10 g/l ,Na2CO3 20 g/l 室温 1min）→热水洗干净→烘干（120℃ 20min）
常出现的质量问题：
1.镀层发雾，灰暗
原因：
i.回价锡过多
ii.杂质多
iii.光亮剂分解产物多
iv.电流过低
2.镀层粗糙
原因：
i.电流密度过高
ii.杂质多
iii.主要浓度高
3.镀层有针孔，麻点
原因：
i.阴极移动慢
ii.电流密度太高
iii.光亮剂过多
iv.有机杂质多
4.镀层发脆，脱落
原因：
i.光亮剂过多
ii.电流过高
iii.前处理不良
5.镀层光亮不足
原因：
i.光亮剂少
ii.温度过高
iii.主要浓度过高
6.镀层发黄
原因：
i.镀后清洗不干净
ii.电流密度过高
iii.温度过高
iv.钝化不良
7.镀层发黄
原因：
i.因镍层厚度不够孔隙大，底层黄铜中的锌扩散到锡铅合气中，造成白色斑
点
ii.最后能钝化清洗水质不良，千百万造成白色水迹斑点
iii.前处理不良，造成花斑
8.纤焊性不好
原因：
i.镀层表面氧化
ii.镀层中有其它重金属杂质
iii.镀全钝化和清洗不良。