锌合金电子元器件

锌合金具有熔点低、易熔焊、钎焊和易塑性加工、耐磨性好等特点,广泛应用于电子元器件制造等领域.随着国内电子元器件制造业的快速发展和贸易方式的转变,我国作为全球电子元器件生产基地及中场产业,提高电子元器件的耐蚀性能及表观性能尤为重要,目前主要是通过表面电镀 Ni来实现的.而企业为了降低生产成本,在实际生产过程中广泛采用多层电镀,结合表面封闭工艺,以减少镀层中镍等贵重金属的用量.

  在电子元器件表面处理工艺中,Ni-Cu-Ni多层电镀最为常见,但中间铜镀层采用的是有氰电镀工艺,易污染环境且影响工人身体健康.电镀后进行表面封闭处理时主要使用油性封闭剂,成本偏高,采用低价水性封闭剂是必然趋势.

多层电镀

  肖玉国将针对无氰镀铜替代有氰镀铜的 Ni-Cu-Ni 多层电镀工艺、镀层性能进行研究.由测试结果可知:锌合金基体自腐蚀电位( V) 为-1.031 V,经光亮 Ni、瓦特 Ni 及普通Ni 镀底镍后自腐蚀电位分别为-0.670、-0.636、-0.719 V,镀件耐蚀性增强.

  耐腐蚀性能评价及分析

  (1)结合镀层电位分布及镀层孔隙率,用无氰镀 Cu 替代有氰镀 Cu,普通镍打底,表层光亮 Ni的多层电镀工艺是合理可行的,通过增加 Cu 层厚度降低镀层中贵重金属 Ni 的用量,其镀层整体耐 NSS 与原工艺相比效果更好,成本更低.

  (2) 优化后 Ni-Cu-Ni 多层电镀工艺为普通 Ni镀打底 Ni,中间镀酸性光亮 Cu 层,光亮 Ni 作表层.底 Ni 工艺为 pH = 5.0~ 6.0,θ = 25 ~ 35 ℃ ,D k=1.2~1.4 A /dm2 ,磁力搅拌+空气搅拌.镀 Cu 工艺参数为 pH = 0.5 ~ 1.0,θ = 18 ~ 35 ℃ ,D k= 0. 8 ~1.2 A /dm2 ,磁力搅拌+空气搅拌.表层 Ni 采取与底 Ni 相同的工艺配方,磁力搅拌.

3 种不同镍打底后Ni 镀层面分布图

  (3)普通 Ni-Cu-Ni 多层镀层孔隙率明显低于光亮/瓦特Ni-Cu-Ni多层镀层,其原因在于电镀过程中镀层金属在结晶形核过程中遵循螺旋位错生长,其生长界面有螺旋位错露头点,晶体生长点通常在表面缺陷处生长,即螺旋位错露头点的台阶,而在生长过程中台阶永不消失,螺旋位错露头点提供了一个连续起作用的台阶源,生长界面为一连续的螺蜷面,而电镀过程中镀液含有的光亮剂等添加剂作用会,锌合金基体经 3 种工艺镀底 Ni后容抗弧半径增大,表明腐蚀过程阻力增大,腐蚀速度减缓,即 Ni 底层阻止或延缓水溶液渗入到基体与镀层的界面来保护基体金属不受电化学腐蚀,镀液中 H3BO3 充当缓蚀剂引起腐蚀过程中出现吸附反应,使其在一定范围高频容抗弧出现"内弯"变形.