電鍍原理及方式

電鍍原理

將鍍件浸於含有欲鍍上金屬離子的藥水中並接通陰極,藥水的另一端放置適當陽極(可溶性或不可溶性),通直流電後,鍍件的表面即析出一層金屬薄膜。

 

電鍍基本五要素

1.陰極:即被鍍物,各種插件端子

2.陽極:若欲鍍金屬,則使用可溶性陽極

              若欲鍍貴金屬(如白金),則使用不可溶性陽極

3.電鍍藥水:含有鍍金屬離子的電鍍藥水

4.電鍍槽:需考慮強度、耐蝕、耐溫等,可承受、儲存電鍍藥水

5.整流器:可提供直流電之設備

 

電鍍方法

1.滾鍍:較適合散裝物件,將滾筒放入鍍槽中進行電鍍

2.掛鍍:較適合中大型物件,將掛架放入鍍槽中進行電鍍

3.捲鍍:俗稱連續電鍍,將料帶串聯的鍍件拖入已規畫製程的鍍槽裡進行電鍍

 

鍍金屬

1.電解鍍金法:俗稱電鍍,將鍍件浸於含有欲鍍上金屬離子的藥水中並接通陰極,藥水的另一端放置適當陽極(可溶性或不可溶性),通直流電後,鍍件的表面即析出一層金屬薄膜的方法,此方法最被為廣泛的運用。

2.化學鍍金法:俗稱化學電鍍,該方法是不使用電的,是利用置換反應或氧化還原反應,將藥水中的金屬離子析出在鍍件表面,該方法多半用在不易電鍍的表面、非導體的底鍍,或是特殊性能要求,例如無磁性的化學鎳。

3.熔融鍍金法:俗稱熱浸法,將熔點較高的底材金屬,浸於較其熔點低的熔融金屬後,底材表面發生融著,進而達到鍍層的方法。例如鍍鋅鋼板,就是將鐵板浸入熔融的鋅金屬中,鋼鐵表面就鍍上一曾很厚的鋅,以達到防蝕功能。

4.熔射鍍金法:俗稱熔射法,利用高壓氣體或是高壓空氣,將氣體或電弧熔融的金屬,吹附在鍍件表面的方法。此方法所得到的是多孔質氧化粒子鍍層,所以鍍層必須要有一定的厚度,一般多使用熔點金屬上,由於如同塗料噴塗操作方便,主要運用在防蝕、裝飾性用途。

5.氣相鍍金法:可分為真空蒸著法、離子濺鍍法兩種。

A.真空蒸著法俗稱真空電鍍。金屬或非金屬,於真空中加熱蒸發欲鍍金屬或金屬鹽,使其於鍍件表面上生成蒸發分子的披覆膜。此法所得到皮膜的純度比電鍍法來的高,且具有耐高溫氧化、耐腐蝕性及耐磨性。運用在塑膠裝飾鍍金及光學薄膜鍍金用途。

B.離子濺鍍法是於真空中施予數KV直流電壓,則電極間發生光熱放電生成氬電漿離子,氬正離子因為陰極電位增加,衝撞(陰極)鍍件表面,使鍍件表面濺射蒸發形成皮膜的方法。應用的產業大多是晶圓加工、光碟片、彩色濾片、光學鏡片...等

6.衝擊鍍金法:將鍍件、金屬粉、衝擊物等一起裝入迴轉筒中,由於迴轉作用的衝擊,在鍍件表面形成皮膜的方法。

 

電鍍目的

1.鍍銅:打底用,增強電鍍層附著能力及抗蝕能力

2.鍍鎳:打底用,增強抗蝕能力

3.鍍金:改善導電接觸阻抗,增強訊號傳輸

4.鍍鈀鎳:改導電阻抗,增強訊號傳輸,耐磨性比金佳

5.鍍錫:增強焊接能力

 

電鍍流程(一般銅合金底材)    **1~7需含水洗工程

1.脫脂:通常同時使用鹼性預備脫脂及電解脫脂

2.活化:使用稀硫酸或相關之混合酸(活化酸)

3.鍍鎳:金面電鍍,多數使用氨基磺酸鎳系,少數使用硫酸鎳系

4.鍍鈀鎳:選擇電鍍,目前多數為弱鹼氨系,少數為酸系

5.鍍金:選擇電鍍,有金鈷、金鎳、金鐵,一般使用金鈷系最多

6.鍍錫:金面或選擇電鍍,目前為烷基磺酸系,以純錫為主流,錫銅次之

7.防變色處理:針對錫鍍層使用,酸性居多,有浸泡及電解二種方法

8.乾燥:使用熱風循環烘乾

9.封孔處理:有使用水溶性及溶劑型兩種,以溶劑型效果較佳

 

電鍍藥水組成

1.純水:建議總不純物至少要低於5ppm(10μ s/cm以下)

2.金屬鹽:提供欲鍍金屬離子

3.陽極解離助劑:增進陽極解離速率

4.導電鹽:增進藥水導電度

5.添加劑(如緩衝劑、光澤劑、平滑劑、柔軟劑、濕潤劑、抗氧化劑...等)

 

電鍍條件

1.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

2.電鍍位置:鍍件在藥水中位置或與陽極相對應位置,會影響膜厚分布

3.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

4.電流波形:有直流、正脈衝、雙向脈衝,通常濾波度越好,鍍層組織越均一

5.鍍液溫度:例如鍍金約50~60℃,鍍鎳約50~60℃,光澤錫約15~25℃,霧錫約40~60℃,鍍鈀鎳約45~55℃

6.鍍液PH值:例如鍍金約4.0~4..8,鍍鎳約3.8~4.4,鍍鹼鈀鎳約8.0~8.5

7.鍍液比重:基本上比重低,藥水導電差,電鍍效率差

 

電鍍厚度

在現今電子連接器端子之電鍍厚度的表示法有二種如下:

1. μ"(micro inch)微英吋,即是(10負6次方) inch,為業界間最普遍使用

2. μm(micro meter)微米,即是(10負6次方) M