電子接插件鎳–磷合金中間層電鍍工藝

鐘方來，楊飛，葉定曉

（1.中山連創化工有限公司臺州辦事處，浙江 臺州 300525；2.海威信電鍍助劑(義烏)有限公司，浙江 義烏 322000；3.浙江溫州南力實業有限公司，浙江 溫州 325103）

電子接插件鎳–磷合金中間層電鍍工藝

鐘方來1,*，楊飛2，葉定曉3

（1.中山連創化工有限公司臺州辦事處，浙江 臺州 300525；2.海威信電鍍助劑(義烏)有限公司，浙江 義烏 322000；3.浙江溫州南力實業有限公司，浙江 溫州 325103）

介紹了一種電子行業接觸件連續電鍍生產線所用的卷對卷連續工藝，其流程主要包括化學除油、陽極電解除油、活化、鍍氨基磺酸鎳、鍍氨基磺酸鎳–磷合金、選擇性鍍金、選擇性鍍亮錫、錫防變色、金封孔和烘干。說明了氨基磺酸鹽體系電鍍鎳–磷合金中間層工藝中鍍液成分及操作條件對鍍層結構和物性的影響，給出了工藝維護以及雜質處理的方法。

電子接插件；鎳–磷合金；電鍍；中間層

1 前言

氨基磺酸鎳是一種優良的電鍍主鹽，因其溶解度大、無污染，所得鎳鍍層內應力低、電鍍速度快，故近年來氨基磺酸鹽鍍鎳工藝發展較快。將其用于電子接插件鎳–磷合金中間層電鍍工藝，由于不存在晶界位錯等缺陷，因此不會產生晶間腐蝕現象，耐點蝕的性能遠比化學鎳–磷合金好，而其鍍層致密性、耐化學藥品性、耐磨性以及電磁屏蔽性能比硫酸鹽鎳–磷合金鍍層好，所以已廣泛應用于汽車電子、航空電子、計算機電子、精密電子、化學工業等領域，尤其適用于電子行業接插件中間層的卷對卷連續電鍍。

與硫酸鹽體系鎳–磷合金中間層工藝相比，氨基磺酸鹽鎳–磷合金層工藝有以下優點：

(1) 沉積速度快。氨基磺酸鹽體系可以通過的電流密度為1 ～ 20 A/dm2，而硫酸鹽體系只可以通過1 ～5 A/dm2。從理論上講，在相同時間內氨基磺酸鹽鎳–磷合金鍍層的厚度是硫酸鹽電鍍鎳–磷合金的1 ～ 4倍。

(2) 氨基磺酸鹽鍍液穩定性高，所得鎳–磷合金鍍層有很好的柔軟性，折彎后一般不易產生龜裂現象。

(3) 氨基磺酸鹽鍍液有很高的溶解度，常溫至少溶解180 g/L Ni2+，而硫酸鹽鍍液在50 °C時最多能溶解100 g/L Ni2+，因此氨基磺酸鹽體系適用于高濃度電鍍工藝。

2 卷對卷連續電鍍工藝

2. 1 工藝流程

基材以銅鍍半金亮錫為例：放料—化學除油—陰、陽極電解除油—活化(5% ～ 10%硫酸，常溫，2 ～ 15 s)—氨基磺酸鎳(半光，4個子槽)—氨基磺酸鎳–磷合金(高溫，2個子槽)—選擇性鍍金(刷/點/噴，3個子槽)—選擇性鍍亮錫(4個子槽)—錫防變色—金封孔處理—烘干(100 ～ 160 °C)—收料。上述工藝流程在實際應用中有必要的水洗。

2. 1. 1 氨基磺酸鹽鍍鎳(半光)

2. 1. 2 氨基磺酸鎳鎳–磷合金

2. 1. 3 選擇性鍍金(刷/點/噴)

2. 1. 4 選擇性鍍亮錫

2. 2 氨基磺酸鹽鎳–磷合金中間層電鍍工藝

2. 2. 1 工藝條件的影響

2. 2. 1. 1 電流密度

電流密度對鍍層外觀無重大影響，但電流密度較小時鍍層偏暗，過大時含磷量相對較低，析氫增大，亞磷酸鎳以雜質形式使鍍層粗糙，出現外觀不均或燒焦等現象，耐蝕性與抗高溫性能降低。電流密度一般控制在10 A/dm2為宜。

2. 2. 1. 2 pH

隨著pH的升高，鍍層耐蝕性降低，應力有所增大。pH過高時，陰極大量析氫，析出的鎳的亞磷酸鹽夾在鍍層中，使鍍層粗糙(高電流密度區尤為明顯)。pH過低，則電流效率下降，但是鍍層含磷量增加，耐蝕性與抗高溫性能有所提高。

2. 2. 1. 3 溫度

鍍液溫度對鍍層有較大的影響。溫度較低會導致鍍層內應力增大，陰極電流效率以及允許的電流密度較低，沉積速度變慢，并且鍍層質量變差，容易出現斑點。升高溫度將提高陰極電流效率，沉積速度也會隨之加快，獲得的鍍層更加細致光亮。但溫度過高容易引起鍍液中的添加劑變質，增大能耗，鍍液蒸發加快，維護也變得困難。溫度一般控制在50 ～ 55 °C為宜。

2. 2. 1. 4 氨基磺酸鎳的含量

鍍液中鎳離子濃度低會導致沉積速度變慢，析氫嚴重。只有當鎳達到一定濃度時，鎳和磷才能共沉積形成合金。隨著鎳離子濃度的增加，一般陰極電流效率會提高，鍍層含磷量也增加，耐蝕性與抗高溫性能增強。但鎳離子濃度過高時鍍層沉積速度過快，將導致鍍層粗糙，鍍層中磷的含量也會下降，耐蝕性與抗高溫性能隨之下降。鍍液中的鎳離子一般控制在80 ～110 g/L為宜。

2. 2. 1. 5 磷含量

鍍液中磷含量的多少對鍍層外觀沒有明顯的影響，一般都能得到光亮鍍層。鍍液中磷含量低于20 g/L時，隨鍍液中磷含量的增加，鍍層中含磷量也增大，至20 g/L時逐漸趨于穩定，當高于25 g/L時，鍍層中磷含量基本保持不變，鍍層中磷含量為9% ～ 13%之間。

2. 2. 1. 6 硼酸

硼酸作為緩沖劑，可以穩定鍍液的pH。其用量一般控制在35 ～ 55 g/L之間。

參觀過臺灣教育文化館，可以知道，學校在傳承民族文化方面所營造的氛圍，雖然中國大陸與中國臺灣很近，但那些文化的東西已經在這里深深滲透，讓我們流連忘返。在校史室內讓我印象最深的還是學校在管理、課程、計劃之類的資料的整理，學校的管理制度、課程設置、活動計劃都能翻閱到。用規范、嚴謹、科學等詞語都不為過，簡直就是陳列的文獻，記錄著學校的發展和軌跡，以及對教育的理解和追求。我和一起參觀的老師私下開玩笑，真想“偷”幾本帶走，心里又想，書籍能“偷”，資料能帶走，文化能“偷”嗎？

2. 2. 1. 7 氯化鎳

氯化鎳作為陽極活化劑，可促進陽極的溶解，其含量過低時，氨基磺酸鎳補加頻繁，造成成本過高；過高則造成應力大，鍍層柔軟性下降。一般控制在4 ～8 g/L之間。

2. 2. 2 有害雜質及其處理

幾種常見有害雜質及其去除方法見表1。

表1 常見雜質的影響及其處理Table 1 Effects of common impurities and their treatment

2. 2. 3 維護管理及注意事項

(1) 鍍液的pH對磷的還原速度影響很大，應嚴格控制，一般用堿式碳酸鎳以及氨基磺酸來調整。

(2) 要提高鍍層中的含磷量，必要時可加入絡合劑，將部分鎳絡合以防止亞磷酸鎳沉淀析出，但不能太多，否則會降低電流效率。

(4) 必須使用連續過濾，必要時做小電流電解處理。

(5) 必須控制氯化鎳含量，過高會影響產品的柔軟性。

(6) 鎳層不宜過厚(2 μm左右)，鎳–磷中間合金層一般控制在0.3 μm左右，過高則折彎試驗容易產生龜裂現象。

(7) 保持各工段水洗充分，防止各藥水槽交叉污染，氨基磺酸鎳鍍液與鎳–磷合金鍍液也不例外。

(8) 氨基磺酸鎳溶液嚴禁與硫酸鎳混加。

2. 2. 4 鍍層的性能

鹽霧試驗結果表明，隨著磷含量的增加，鍍層耐蝕性提高，抗Cl?腐蝕的能力也增強。磷含量在10% ～11%之間時，鍍層的耐蝕性及抗高溫性能最好。對于同厚度(2 μm)的鎳層，鍍有鎳–磷合金層時的耐中性鹽霧試驗時間比無鎳–磷合金層時延長8 h以上。

采用SMT回流焊機檢測鍍層抗高溫性能時發現，鍍層的抗高溫性能隨著磷含量的增加而提高，但均無流錫現象產生。

鍍層的柔軟性采用折彎試驗檢測。鍍層折彎后無起皮、龜裂現象，說明其柔韌性良好。

4 結語

電子接插件鎳–磷合金中間層已經廣泛用于卷對卷電鍍連續電鍍，多家工廠的產品良品率都高。該工藝穩定性好、操作方便，可長期穩定使用，能解決連續電鍍中高溫發黑發紫的問題，提高抗鹽霧能力。隨著技術的不斷發展，氨基磺酸鹽鍍鎳–磷合金的應用領域將不斷擴大。

Electroplating process of nickel–phosphorus alloy as medium layer for electronic connectors //

ZHONG Fang-lai*, YANG Fei, YE Ding-xiao

A continuous roll-to-roll process for electroplating production of connectors in electronic industry was introduced. The process flow includes chemical degreasing, anodic electro-degreasing, activating, sulfamate Ni electroplating, sulfamate Ni–P alloy electroplating, selective Au electroplating, selective bright Sn electroplating, anti-tarnishing for Sn layer, sealing for Au layer, and drying. The effects of bath composition and operation conditions on the electroplating of Ni–P alloy as medium layer from a sulfamate bath were described. The technological maintenance and methods for treating impurities were given.

electronic connector; nickel–phosphorus alloy; electroplating; medium layer

Taizhou Office of Zhongshan Lianchuang Chemical Industry Co., Ltd., Taizhou 300525, China

TQ153.12; TQ153.2

A

1004 – 227X (2011) 04 – 0044 – 03

2010–08–05

2010–09–14

鐘方來（1980–），男，侗族，貴州鎮遠人，本科學歷，技術開發與應用工程師，主要從事電鍍工藝研究。

作者聯系方式：(E-mail) zhongfanglai@yahoo.com.cn。

[ 編輯：溫靖邦 ]