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电镀添加剂的不妥分类及其不良后果

发布日期:2018-09-24 作者: 点击:

1概述

 

现代电镀离不开各种助剂,但对简直每天见到的助剂进行正确分类与命名,却是一个值得加以思索的问题。本文就个人经历教训及所见所闻,对常见的一些助剂(包含添加剂)的不当分类及所发作的不良影响,阐述一些浅显观点,供同行参阅与评论,期望在外表处理科技领域能呈现百家争鸣的杰出氛围。

 

2亮镍亮光剂的分类问题

 

2.1亮镍亮光剂的组成及其效果

 

亮镍亮光剂就其组分可分为3类:初级亮光剂、次级亮光剂及辅佐亮光剂。单加初级亮光剂只能取得结晶详尽的半亮光镀层,亮光整平性达不到要求。至今,初级亮光剂仍以糖精钠盐为主[真实的糖精(邻苯酰磺酰亚胺)仅微溶于水,25℃时溶解1g需290mL水,若用沸水,则需25mL,并不适用]。ALS(烯丙基磺酸钠)曩昔被视为辅佐亮光剂,但现在镀镍亮光剂中含量都较高,理应视为重要的初级亮光剂。初级亮光剂使镀层发作压应力(舒张应力),使镀层有胀大现象。次级亮光剂的开展较快,现已运用到第四代,以吡啶类衍生物[如PPS、PPS–OH及丙炔醇衍生物(如二乙胺基丙炔胺DEP、丙炔醇丙氧基化合物PAP)]为主。第三代的BE(丁炔二醇与环氧氯丙烷缩合物)及其纯品BMP(丁炔二醇丙氧基化合物)和BEO(丁炔二醇乙氧基化合物),用量少,耗费量低,被视为“长效亮光剂”,现还在运用。次级亮光剂与初级亮光剂配比恰其时,具快起光、高整平的效能。次级亮光剂使镀层发作张应力(收缩应力),导致镀层易收缩而起皮。辅佐亮光剂首要用于拓宽低Jk区亮光规模及掩蔽铜等杂质,如PS(炔丙基磺酸盐)、ATP(硫脲衍生物)和SSO3(吡啶羟基丙烷磺酸盐)等。

 

作为运用亮镍亮光剂的根本常识,只需初、次级亮光剂配比恰其时,才能将镀层内应力降至最低,此刻亮镍层脆性才最小。张应力过大,镀层易发脆起皮,乃至呈粉状掉落;压应力过大,镀层易起泡,相同脆性增大。对此应有清晰知道。略有压应力最好,因镀层略为胀大,结合力较好。也只需初、次级亮光剂配比恰当,才能在宽Jk规模内完成快起光、高整平的效果。

 

2.2分为亮光剂与柔软剂的不当之处

 

现售品亮光剂多分为亮光剂与柔软剂两类。柔软剂之说从何而来,已无从考证。亮光剂组分以次级亮光剂为主,而柔软剂则以初级亮光剂及辅佐亮光剂为主,多为含硫物质。笔者以为这样分类欠妥,原因是:(1)将镀层发作脆性的原因简单化了,易使人误解为只需张应力才使镀层发脆。而参加初级亮光剂发作压应力抵消次级亮光剂发作的张应力,镀层就能柔软而无脆性。但是,当柔软剂参加过量时,镀层压应力过大,相同会发脆,此刻补加亮光剂来抵消过大的压应力,亮光剂岂不又成了柔软剂?(2)混淆了镀层亮光整平的原因。理论与实践证明,只需最初、次级亮光剂配比恰其时,才能完成快起光、高整平及宽的亮光整平电流密度规模。因而,初级亮光剂相同起着重要的亮光整平效果,其协同效果不行忽视。换言之,柔软剂也是一类亮光剂,相同起亮光整平效果,二者的功用不能截然区分。

 

亮镍液中的硼酸及潮湿剂也对亮光整平性有重要贡献。实验发现,无潮湿剂或其质量低质时,高中Jk区镀层会发灰雾。

 

硼酸及Cl–少时,低Jk区亮光整平效果不良。

2.3分为亮光剂与柔软剂的危害

 

现在,有理论基础及丰厚实践经历的出产一线工艺技能人员十分短少,令不少老电镀作业者深为担忧。懂技能的私家老板也微乎其微,有的厂乃至全依靠助剂出产厂家的售后服务过日子。

 

对电镀亮光剂的补加,不少人连赫尔槽实验都不做,凭感觉或断章取义地乱加。亮镍层亮光整平缺乏时,猛加亮光剂,至镀层张应力过大形成起皮乃至粉化掉落时,才猛加柔软剂,成果带来至少两个问题:其一,柔软剂过多时,镀层压应力过大,相同镀层脆性大,乃至起小泡;其二,柔软剂中多为含硫物质,夹附或还原后使镍层含硫量增大而易钝化,乃至在清洗水中寄存稍久,套铬时因钝化而深镀才能更差,直至起白斑、黄斑,不明原因时又去乱调镀铬液。这是笔者屡见不鲜的低水平电镀厂因亮光剂与柔软剂之分而在装修镀中常出的毛病,也是产品质量不稳定的首要原因。因而,笔者以为分为亮光剂A、亮光剂B为好,并在产品运用阐明书上写明二者应怎么补加及份额失调后的毛病现象。

 

笔者长时刻自配亮镍亮光剂,并作业在出产第一线,故有条件不断经过出产实践,查验调整亮光剂的配方配比,终究研发出一种开缸与补加“二合一”的亮镍亮光剂,运用起来十分便利。只需不对镀液大处理,该亮光剂运用一两年份额根本不失调。至今运用4年多了,效果令人满意。

 

3酸性亮铜亮光剂的分类问题

 

酸性亮铜无疑是最为成功的无氰镀铜工艺,运用很广,在塑料电镀上乃至不行或缺,有必要详细评论。

 

3.1酸铜亮光剂的复杂性

 

硫酸盐亮光酸性镀铜亮光剂的研发难度及运用要求远比亮镍亮光剂高。仅做到高中Jk镀亮较简单,但在长时刻大出产中,要确保在宽Jk、宽温度规模内取得彻底镜面、无灰雾又不泛彩的镀层却十分困难。首要原因有以下方面:

 

(1)酸铜亮光剂各组分之间及与含量甚微又不行或缺的Cl–之间的协同效应十分重要。故一个杰出配方的份额是十分严厉的,其组分间具有相互影响效果,组分的各自效果难以截然区分。

 

(2)不少组分含量甚微,如M(2-巯基苯并咪唑)、N(乙撑硫脲)、Cl–(氯离子)均在毫克级内,稍有改变,则功能下降。

 

(3)原资料供货商很多,但用量及功能相差很大。替换一种资料,需对配比进行调整。如不同厂家提供的M或N,有的用量达3倍之差,单个的乃至不能用;P(聚乙二醇)用量除与分子量有关外,与质量也关系密切,大都依靠进口,劣制品乃至使镀层起小泡。磺化M拓宽低Jk区亮光规模不及M;直接煮沸溶解的效果又比加碱助溶的好;配液浓度大于0.5mg/L,又易结晶分出。对多种进口染料的实验成果表明,有的不能用,有的配制出的亮光剂寄存半月后就蜕变失效。

 

(4)很难统筹大出产对多种功能指标的高要求。如高染料型在20--28℃时,低Jk区镀层亮光整平性好,适用于复杂件,但其最高答应液温仅32℃左右。故对其镀液既要设加热也要设冷冻设备,一般中小企业不具备此条件,因为本钱高,又欠好用。

 

3.2高染料型亮光剂的分类

 

进口的酸铜亮光剂一般分为MU(开缸剂)和A、B两种。但有的人将补给剂A称为填平剂,B称为光泽剂,这是不当的。因为只补加光泽剂而短少填平剂,亮光性仍欠好(要达镜面效果,既要整平好又要很亮光);只补加填平剂而短少亮光剂,高中Jk区仍难达镜面亮光,且镀层易发雾,泛彩,特别是液温较低时。最好称为补加剂A、补加剂B。运用中应经过赫尔槽实验断定二者最佳补给量,防止断章取义,凭感觉乱加,导致低Jk区镀层发暗黑(选用德国原装的出产液实验时发现这一毛病,电解耗费后能不暗黑,但低Jk区整平性又下降)。

 

3.3低、微染料型补加剂的分类

 

因为高染料型存在的比如最佳液温规模窄、因染料盐析与聚沉而使镀层易起麻砂等固有缺点,国内一些学者建议开发低Jk区亮光整平性好的无染料型,但难度大,至今无成功工艺面世。作为过渡,呈现了一些低、微染料工艺。这类工艺必定是M、N、Sp和P的改进型,于其间参加低区走位物与少数优质染料。

 

3.3.1分为二液型的问题

 

有将酸铜微染料型分为开缸与补加二液型产品的。显着,在补加剂中必定一起存在配比定额的M、N、Sp、P、低区走位剂与染料。补加剂只用一种,存在如下问题(多年自配该系统的实践领会):M与N在不同液温下的耗费速率相差很大。液温高时,M耗费速率远大于N;而液温低于15℃时,耗费速率附近,乃至N略大于M。故在大出产时,应及时微调,夏天乃至需两天调一次。实验调整频频且需具适当经历,不然绝对用欠好M、N、Sp、P系统。若补加剂仅一种,新配液效果可能也很好(毕竟产品推出前在实验室会对新配液做实验,得出杰出配方),但大出产运用一段时刻,份额失调必定形成效果变差,而对该系统缺乏深化了解的人无法自调。以一实例阐明:某厂选用国内某大公司该类产品一段时刻,效果变差。笔者取液在I=2A下,于赫尔槽拌和实验,试片低端近2cm不亮且侧看泛红,高中Jk区亮度尚可但难达镜面。凭多年经历,先独自补加M,有很大好转,再补少数N且在相同条件下电镀,不但低区全亮光,高中Jk区当即呈镜面亮光。可见毛病液中份额已失调:M过少、N略少,而Sp与P尚够。

 

3.3.2分为高位剂与低位剂的问题

 

有人将微染料型酸铜亮光剂分为高位剂与低位剂。笔者以为,如此分类至少存在两个问题:一、短少Sp与P,低Jk区亮光整平性不良,而短少M、N则高、中Jk区仍难达彻底镜面亮光;二、低位剂中若将M、N按必定份额混合,必定会呈现如前所述的二液型开端好用但M与N份额失调后效果变差的问题。

 

顺便提及,运用低区走位物质应当心为妙。笔者曾经就对GISS(聚乙烯亚胺烷基化合物)与AESS(脂肪胺乙氧基磺化物)作过比照实验并撰文评论过:GISS用量仅AESS一半,但会下降镀层整平性(原因是抵消了Sp的效果),二者参加过多,镀层特别是液温高时的低Jk区易发灰雾。近来对“高温载体”PN(聚乙烯亚胺烷基盐)深化实验后,发现两个现象:其一,PN相同下降镀层低Jk区的整平性;其二,在高纯PN水溶液中,不管加酸或加碱,溶液均发白污浊。而含染料的亮光剂又必须用硫酸或冰醋酸调至酸性,不然在亮光剂中染料易分出沉底(估量多为碱性染料)。

 

故PN能否与染料共存于亮光剂中,尚有待实验研讨。

综上所述,低染料、微染料型应分为开缸剂MU、补加剂A和补加剂B,且最好将M与N别离放在A与B中,便于大出产中调整其份额。研发酸铜亮光剂应与出产经历相结合,未经较长时刻中试的实验室产品,不要容易推向市场,不然自找麻烦。

 

4硫酸盐亮光镀锡添加剂的分类

 

硫酸盐亮光镀锡亮光剂一般分为开缸与补加两种(如SS-820、SS-821等)。开缸剂中含有较多的二价锡稳定剂,以削弱其氧化为四价锡终究成为不行逆转的乳白色β–锡酸的倾向,但主光剂含量较低;弥补剂中则含有较多主光剂与辅佐亮光剂。

 

主光剂多为苄叉丙酮或其与席夫碱类混用。而辅佐亮光剂现仍多选用甲醛。虽有人以为甲醛有毒而开发出其替代品,但效果仍不及甲醛。笔者以为,电镀所用化工资料,绝对对人体无害的物质十分少,只需剧毒、高毒与低毒之分。曩昔以为无毒的铝,如今食物中仍有严厉约束;食入过多Na+对人体也有害,连食盐也不宜多摄入。若连低毒物都不能用,则电镀这个职业该被撤销了。万不行草木皆兵。

 

需求评论的是甲醛在亮光剂中的含量问题。笔者多年自配酸锡亮光剂,成果发现,液温低于15℃左右时,甲醛亮光效果显着;而液温较高时,非但无效果反而加剧镀层灰雾程度,使焊接性变差。故在自配的亮光剂中不加甲醛,然后经过赫尔槽实验断定该不该加及加多少。若弥补剂中甲醛份额定死,则亮光剂的高温功能必差无疑。笔者所用酸锡,液温达35℃时,非但不灰雾反而十分亮光。怎么防止外表活性剂堆集过多又使镀层不易灰雾,此处不作评论。

 

因而,建议弥补剂分为低温型与高温型两类,前者可适量参加甲醛而后者不加,以利于在宽温度规模内完成不灰雾的亮光堆积。

 

5.无氰碱铜制品浓缩液的问题

 

有人将进口的无氰碱铜浓缩液用于锌压铸件的电镀上,开端尚可用,一段时刻后就发作置换铜现象,且越来越严峻。问题出在哪里?笔者以为:(1)无氰碱铜镀锌压铸件比镀钢铁件要求更高。因锌的电位比铁更负,与铜的电位差更大,故更易发作置换铜。实验在钢铁件上不发作置换铜的工艺,在锌压铸件或镀锌件上却发作置换铜。因而,须选用对Cu2+有很强配位才能的复合螯合剂,以便将Cu2+的活度降得很低,但这又形成Jk更小。尽管参加适量的硝酸钾能扩展Jk,但因NO3-会促进钢铁件钝化而不利于析氢电解活化,而影响钢铁件镀无氰碱铜的结合力,故镀两种原料应选用不同的工艺(锌不如铁易钝化)。(2)因为浓缩液为单一型,故跟着运用时刻的添加,螯合剂会不断带出损耗,而Cu2+可经过阳极溶解弥补。因而,即便补加浓缩液,合作比也会不断减小,终究发作置换铜现象。当然,pH过低,配位才能弱,也会出问题。

 

因而,无氰碱铜作为产品浓缩液,不宜只制成一种,至少还应有一种只含螯合剂而不含Cu2+并能调理pH的补加剂。当镀液深镀才能差或工件外表略发作置换铜时,实验补加,使合作比在答应的规模内动摇。不然,即便是用于钢铁件的电镀工艺,迟早也会出问题。

 

6.结语

 

其它不少助剂也存在分类不当的问题,此处不再赘述。对电镀助剂应当正确分类与命名,当分则分。这是笔者的个人拙见。

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