1. 不銹鋼化學(xué)鍍銅的應(yīng)用
不銹鋼化學(xué)鍍銅應(yīng)用于電子工業(yè)、計算機工業(yè)及航空工業(yè)中電子元件的高效電磁干擾的屏蔽。
2. 不銹鋼基體上化學(xué)鍍銅存在的問題
不銹鋼基體上化學(xué)鍍銅易造成鍍層鼓泡,這不僅影響了鍍層與基體的結(jié)合力,而且直接影響到外觀質(zhì)量。為此,將鍍前酸處理過的不銹鋼放在烘箱中加熱,以除去酸洗時滲入到基體的氫,采用此方法解決了鍍層起泡問題,得到所需要的化學(xué)鍍銅層。
3. 不銹鋼化學(xué)鍍銅工藝流程
NiCr不銹鋼(經(jīng)過600℃真空熱處理)→化學(xué)除油[氫氧化鈉(NaOH)10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))]→水洗→熱水洗→除銹(鹽酸1:1溶液,溫度80~100℃,時間5min)→水洗→干燥→除氫(在烘箱中溫度200℃,時間2h)→酸處理[稀硫酸5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),時間1~5min]→水洗→去離子水洗→化學(xué)鍍銅→水洗→抗銅變色處理(苯并三氮唑1g/L,溫度65℃,時間2min)→純水洗→熱純水洗→干燥。
4. 化學(xué)鍍銅溶液成分及工藝條件見表4-39
5. 化學(xué)鍍銅溶液的配制
先將硫酸銅和酒石酸鉀鈉分別用純水溶解,然后將硫酸銅溶液在攪拌下加入酒石酸鉀鈉溶液中,銅離子被酒石酸離子絡(luò)合成藍色絡(luò)合物。再將氯化鎳用少量水溶解后攪拌加入,再加入甲醛溶液,攪拌均勻。將氫氧化鈉用純水溶解成200g/L 的濃溶液待用。在開始化學(xué)鍍銅前,逐步在攪拌下加入藍色絡(luò)合液中,使溶液pH達到12 左右(用9~13精密pH試紙測量),最后將穩(wěn)定劑亞鐵氯化鉀、聚乙二醇用少量水溶解后攪拌加入,乙醇可直接加入,最后用純水加入至溶液的規(guī)定體積,攪拌均勻后放入不銹鋼件即可開始化學(xué)鍍銅。
6. 操作要點
①. 裝載量
按照每升鍍液裝載2d㎡計算。
②. 除氫和攪拌
不銹鋼對氫滲很敏感,工件在酸洗過程中氫會滲人到基體中,如果不除氫,化學(xué)鍍銅鍍層致密小孔覆蓋在不銹鋼表面后,氫氣無法逸出,造成很大的應(yīng)力,使鍍層起泡,加上化學(xué)鍍銅本身伴隨著析氫過程,氫氣會殘留在基體與鍍層金屬的晶格中,增大內(nèi)應(yīng)力,嚴(yán)重地減弱基體與鍍層的結(jié)合強度。為此,從兩方面著手解決鍍層起泡問題。其一是把經(jīng)過去油、酸洗后的工件在化學(xué)鍍銅前進行熱處理,除去滲入到基體中的氫,熱處理溫度和時間條件經(jīng)實驗確定為180~200℃,2小時,鍍層無鼓泡,鍍層結(jié)合力合格。溫度過低或時間過短仍有輕微鼓泡,溫度過高或時間過長都容易使表面再次生成不易去除的氧化皮,又需要較長時間的強酸處理,酸洗時氫會再次滲入基體。在所選定的溫度和時間下雖表面會有新的氧化膜生成,但使用稀硫酸短時間酸洗即可,以免再次滲氫。其二是在化學(xué)鍍銅過程中,采用某種攪拌(空氣攪拌或機械攪拌),有利于銅離子向工件表面擴散,防止和減少副反應(yīng)產(chǎn)物銅粉(即Cu2O)的生成,而且有利于反應(yīng)產(chǎn)物氫氣脫離工件表面。通過上述兩種方法有效地解決了鍍層鼓泡問題,提高了鍍層與基體的結(jié)合強度。
③. 催化活性劑-鎳離子
在化學(xué)鍍銅溶液中加入少量鎳離子后,鍍層性質(zhì)得到改善,在鍍銅層中含有微量的鎳,形成Cu89Ni11金屬化合物,它具有最佳的催化活性,提高鍍層的催化活性。
④. 穩(wěn)定劑的控制
在化學(xué)鍍銅過程中,甲醛能將二價銅離子還原為金屬銅鍍層,還存在有副反應(yīng),即不完全反應(yīng)生成暗紅色的氧化亞銅(Cu2O),它形成微粒懸浮在鍍液中,呈膠體狀態(tài),極難用過濾除去,若與銅共沉積,使銅鍍層疏松粗糙,與基體結(jié)合力極差。氧化亞銅被甲醛還原成金屬微粒,又成為自催化中心,使鍍液自發(fā)分解,消耗了鍍液中的有效成分。為了抑制副反應(yīng)的發(fā)生,加入穩(wěn)定劑,以提高鍍液的穩(wěn)定性。但是,過量的穩(wěn)定劑的加人,又成了化學(xué)鍍銅反應(yīng)的催化毒性劑,顯著降低化學(xué)鍍的速率,甚至停鍍,故選用穩(wěn)定劑,并控制其很低的適宜含量,對提高鍍液穩(wěn)定性有效。
⑤. 防銅層變色處理
對銅層進行防變色處理,在鍍銅層表面形成一層穩(wěn)定的絡(luò)合膜,隔絕外界浸蝕性物質(zhì)對鍍銅層的作用,使鍍銅層保持本色一定的時間。苯并三氮唑要先用乙醇溶解好,然后加入熱蒸餾水中。防變色處理的溫度不低于65℃,時間不少于2min,否則防變色達不到效果。
7. 鍍層結(jié)合強度檢測-劃痕實驗法
在鍍層表面用刀片劃出1mm間距的直行線和90°交錯的橫行線形成小方格。觀察劃痕交錯處鍍層有無起層,進一步用黏性高的膠帶貼于劃痕表面,再撕下膠帶,以銅層不脫落為合格。
8. 不銹鋼化學(xué)鍍銅常見故障、可能原因及糾正方法見表4-40.