电镀常用知识.docx

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电镀常用知识

第一章．电镀概论

   电镀定义：

电镀为电解镀金属法的简称。

电镀是将镀件（制品），浸于含有欲镀上金属离子的药水中并接通阴极，药水的另一端放置适当阳极（可溶性或不可溶性），通以直流电后，镀件的表面即析出一层金属薄膜的方法。

电镀的基本五要素：

1.阴极：

被镀物，指各种接插件端子。

2.阳极：

若是可溶性阳极，则为欲镀金属。

若是不可溶性阳极，大部分为贵金属（白金，氧化铱）.

3.电镀药水：

含有欲镀金属离子的电镀药水。

4.电镀槽：

可承受，储存电镀药水的槽体，一般考虑强度，耐蚀，耐温等因素。

5.整流器：

提供直流电源的设备。

   电镀目的：

电镀除了要求美观外，依各种电镀需求而有不同的目的。

1.镀铜：

打底用，增进电镀层附着能力，及抗蚀能力。

2.镀镍：

打底用，增进抗蚀能力。

3.镀金：

改善导电接触阻抗，增进信号传输。

4.镀钯镍：

改善导电接触阻抗，增进信号传输，耐磨性比金佳。

5.镀锡铅：

增进焊接能力，快被其他替物取代。

 电镀流程：

一般铜合金底材如下（未含水洗工程）

1.脱脂：

通常同时使用碱性预备脱脂及电解脱脂。

2.活化：

使用稀硫酸或相关的混合酸。

3.镀镍：

使用硫酸镍系及氨基磺酸镍系。

4.镀钯镍：

目前皆为氨系。

5.镀金：

有金钴，金镍，金铁，一般使用金钴系最多。

6.镀锡铅：

烷基磺酸系。

7.干燥：

使用热风循环烘干。

8.封孔处理：

有使用水溶型及溶剂型两种。

电镀药水组成；

1.纯水：

总不纯物至少要低于5ppm。

2.金属盐：

提供欲镀金属离子。

3.阳极解离助剂：

增进及平衡阳极解离速率。

4.导电盐：

增进药水导电度。

5.添加剂：

缓冲剂，光泽剂，平滑剂，柔软剂，湿润剂，抑制剂。

 电镀条件：

1.电流密度：

单位电镀面积下所承受的电流，通常电流密度越高膜厚越厚，但是过高时镀层会烧焦粗燥。

2.电镀位置：

镀件在药水中位置，与阳极相对位置，会影响膜厚分布。

3.搅拌状况：

搅拌效果越好，电镀效率越高，有空气，水流，阴极摆动等搅拌方式。

4.电流波形：

通常滤波度越好，镀层组织越均一。

5.镀液温度：

镀金约50~60，镀镍约50~60，镀锡铅约18~22，镀钯镍约45~55。

6镀液PH值：

镀金约4.0~4.8，镀镍约3.8~4.4，镀钯镍约8.0~8.5，

7.镀液比重：

基本上比重低，药水导电差，电镀效率差。

电镀厚度：

在现在电子连接器端子的电镀厚度的表示法有a.μ``.微英寸，b.μm,微米,1μm约等于40μ``.

1.Tin—LeadAlloyPlating:

锡铅合金电镀

作为焊接用途,一般膜厚在100~150μ``最多.

2.NickelPlating　镍电镀

现在电子连接器皆以打底（underplating），故在５０μ``以上为一般规格，较低的规格为３０μ``，（可能考虑到折弯或者成本）

3.GoldPlating金电镀

为昂贵的电镀加工,故一般电子业在选用规格时,考虑到其实用环境、使用对象,制造成本,若需通过一般强腐蚀实验必须在50μ``以上.

 镀层检验:

1.外观检验:

目视法,放大镜（4~10倍）

2.膜厚测试:

X-RAY荧光膜厚仪.

3.密着实验:

折弯法,胶带法或两者并用.

4.焊锡实验:

沾锡法,一般95%以上沾锡面积均匀平滑即可.

5.水蒸气老化实验:

测试是否变色或腐蚀斑点,及后续的可焊性.

6.抗变色实验:

使用烤箱烘烤法,是否变色或者脱皮.

7.耐腐蚀实验:

盐水喷雾实验,硝酸实验,二氧化硫实验,硫化氢实验等.

镀金封孔剂:

电子触点润滑防锈剂

特力SJ-9400（NO.4）

（对于镀金效果相当好!

）

特   点1）因是水性,不受氟里昂、有机溶剂规定限制；

2）防止镀金层的表面氧化、腐蚀；

3）能满足各种环境试验的要求；

4）有良好的润滑效果；

5）减小摩擦系数，稳定接触电阻，改善插拔性能；

6）降低镀层的厚度，减少贵金属的消耗，延长产品的使用寿命；

7）能在常温下、短时间内浸涂，使用方便。

用   途电子镀金产品表面的防腐、润滑。

外   观黄色透明液体

比   重1.01（15/4℃）                 

凝固点0℃以下 

引火点无

PH   值8.30

溶解性水溶性

形成膜厚@20℃                   约0.5μm

涂敷温度常温

使用方法稀释浓度：

             用5倍去离子水稀释

涂抹方法：

             常温浸涂

浸涂时间：

             2-3秒

干燥方法：

             110℃以下的热风干燥

注意事项1）不要在0℃以下处保存；

2）涂抹后不要水洗；

3）要完全干燥；

4）浓度变高时，用去离子水稀释。

主要成份应用表面活性剂

安全性法规毒物及剧毒物取缔法       不属

劳动安全卫生法           不属

消防法（危险物）         不属

包   装1Kg、17Kg/桶

特力SJ-9201R（EM-2000R）

（对于半金锡,或半金镍上效果相当好!

）

特   点1）因是水性,不受氟里昂、有机溶剂规定限制；

2）防止镀金层的表面氧化、腐蚀；

3）能满足各种环境试验的要求；

4）有良好的润滑效果；

5）减小摩擦系数，稳定接触电阻，改善插拔性能；

6）降低镀层的厚度，减少贵金属的消耗，延长产品的使用寿命；

7）能在常温下、短时间内浸涂，使用方便。

用   途电子镀金产品表面的防腐、润滑。

外   观白色乳液

比   重1.00（15/4℃）               

凝固点0℃以下

引火点无

PH   值8.9

溶解性水溶性

形成膜厚@20℃                 约0.5μm

涂敷温度常温

使用方法稀释浓度               用5倍去离子水稀释

涂抹方法               常温浸涂

浸涂时间               2-3秒

干燥方法               110℃以下的热风干燥

注意事项1）不要在0℃以下处保存；

2）涂抹后不要水洗；

3）要完全干燥；

4）浓度变高时，用去离子水稀释。

主要成份（基 油）     石蜡系碳化水素油

（添加剂）     酯、复素环状化合物、界面活性剂

安全性法规毒物及剧毒物取缔法     不属

劳动安全卫生法         不属

消防法（危险物）       不属

包   装1Kg、17Kg/桶

电子触点润滑防锈剂

特力SJ-9700（EM-7000）

特   点1）耐高温型的水性封孔剂；

2）因是水性,不受氟里昂、有机溶剂规定限制；

3）防止镀金层的表面氧化、腐蚀；

4）能满足各种环境试验的要求；

5）有良好的润滑效果；

6）减小摩擦系数，稳定接触电阻，改善插拔性能；

7）降低镀层的厚度，减少贵金属的消耗，延长产品的使用寿命；

8）能在常温下、短时间内浸涂，使用方便。

用   途电子镀金产品表面的防腐、润滑。

外   观白色乳液

比   重0.98（15/4℃）

凝固点0℃以下 

引火点无

PH   值8.84

溶解性水溶性

形成膜厚@20℃                   约0.5μm

涂敷温度常温

使用方法稀释浓度：

             用5倍去离子水稀释

涂抹方法：

             常温浸涂

浸涂时间：

             2-3秒

干燥方法：

             110℃以下的热风干燥

注意事项1）不要在0℃以下处保存；

2）涂抹后不要水洗；

3）要完全干燥；

4）浓度变高时，用去离子水稀释。

主要成份应用表面活性剂

安全性法规毒物及剧毒物取缔法       不属

劳动安全卫生法           不属

消防法（危险物）         不属

包   装1Kg、17Kg/桶

溶剂型产品

特力YJ-9201（C-2000）

特   点1）显著的防潮、防腐蚀及防盐雾功能；

2）能满足各种不同的环境试验要求；

3）有良好的润滑效果；

4）减小摩擦系数，稳定接触电阻，改善插拔性能；

5）降低镀层的厚度，减少贵金属的消耗，延长产品的使用寿命；

6）涂覆工艺简单、使用成本低。

用   途电子镀金产品表面的防腐、润滑。

外   观黄色液体

比   重0.925（15/4℃）               

粘   度@0℃                     980cst

@40℃                     60cst

@100℃                   8cst

流动点-25℃ 

引火点220℃ 

溶解性酒精类                   不溶 

氯化溶剂类               可溶

氟素溶剂类               可溶

芳香族溶剂类             可溶

形成膜厚@20℃                     约0.5μm

工作温度（-80～+100）℃

短时间容许最高温度+125（小于10小时）

涂敷温度室温

使用方法可用毛笔或毛刷等工具直接均匀涂敷或用溶剂稀释后涂敷。

（建议稀释浓度为1.5%）

主要成份（基 油）               石蜡系碳化水素油

（添加剂）               酯、复素环状化合物

安全性法规毒物及剧毒物取缔法       不属

劳动安全卫生法           不属

消防法（危险物）         第四类第四石油类

包   装1L、17L/桶

特力YJ-9501（C-9030）

特   点1）显著的防潮、防腐蚀及防盐雾功能；

2）能满足各种不同的环境试验要求；

3）有良好的润滑效果；

4）减小摩擦系数，稳定接触电阻，减小插拔力；

5）降低镀层的厚度，减少贵金属的消耗，延长产品的使用寿命；

6）涂覆工艺简单、使用成本低。

用   途电子镀金产品表面的防腐、润滑。

外   观淡黄色液体

比   重0.848（15/4℃）                 

粘   度@0℃           7000cst

@40℃                   395cst

@100℃                 33cst

流动点-40℃ 

引火点272℃ 

溶解性酒精类        不溶 

氯化溶剂类             可溶

氟素溶剂类             可溶

芳香族溶剂类           可溶

形成膜厚@20℃                   约0.5μm

工作温度（-60～+100）℃

涂敷温度室温

使用方法可用毛笔或毛刷等工具直接均匀涂敷或稀释后涂敷。

（建议稀释浓度为1.5%）

主要成份（基 油）   聚α烯烃

（添加剂）   防锈剂、油性向上剂、酸化防止剂、界面活性剂

安全性法规毒物及剧毒物取缔法     不属

劳动安全卫生法                    不属

消防法（危险物）                  不属

包   装1L、17L/桶

第二章 电流密度

电流密度的定义:

即电极单位面积所通过的安,一般以A/dm3表示.电流密度在电镀操作上是很重要的参数,如镀层的性质,镀层的分布,电流效率等,都有很大的关系.电流密度有分为阳极电流密度和阴极电流密度,一般计算阴极电流密度比较多.

电流密度的计算:

平均电流密度（ASD）===电镀槽通电的安培数（Amp）/电镀面积（dm2）

在连续电镀端子中,计算阴极电流密度时,必须先知道电镀槽长及单支端子电镀面积,然后再算出渡槽中的总电镀面积.

例:

有一连续端子电镀机,镍槽槽长1.5米,欲镀一种端子,端子之间距为2.54毫米,每支端子电镀面积为50mm2,今开电流50Amp,请问平均电流密度为多少?

1.电镀槽中端子数量==1.5×1000/2.54==590支

2.电镀槽中电镀面积==590×50==29500mm2==2.95dm3

3.平均电流密度==50/2.95==16.95ASD

电流密度与电镀面积:

相同（或同成分）的电流下,电镀面积越小,其电流密度越大,电镀面积越大,其电流密度越小.如下图,若开100安培电流,A区所承受的电流密度可能会是B区的两倍.

电流密度与阴阳极距离:

由于端子外表结构不一规则状,在共同的电流下,端子离阳极距离较近的部位称为局部高电流区（b）,离阳极距离较远的部位称为局部低电流区（a）.

电流密度与哈氏槽试验:

每一种电镀药水都有一定的电流密度操作范围,大致上可以从哈氏槽试验结果看出来,因为哈氏槽的阳极面与阴极面之间并非平行面,离阳极面较近的阴极端其电流密度比离阳极面远者大,因此,可以比较高电流密度部分与低电流密度部分的电镀状况.

电流密度与电镀子槽:

 端子在浸镀时,由于端子导电处是在电镀子槽两端外部,所以阴极（端子）电子流是从子槽两端往槽中传输的,而造成在电镀子槽内两端的端子所承受的电流（高电流区）,远大于子槽中间处端子所承受的电流（低电流区）.

电流密度与端子在电镀槽中的位置:

 由于在电镀槽子槽中的阳极是固定的,且阳极高度远大于端子高度,所以阴极（端子）在镀槽中经常会有局部位置承受高电流群.

第三章，电镀计算

产能计算：

产能=产速/端子间距

产能（KPCS/HR）=60L/P（L：

产速（米/分），P：

端子间距MM）

举例：

生产某一种端子。

端子间距为5。

0MM，产速为20米/分，请问产能？

产能（KPCS/Hr）=60×20/5=240KPCS/Hr

耗金计算：

黄金电镀（或钯电镀）因使用不溶解性阳极（如白金太綱），故渡液中消耗只金属离子无法自行补给。

需依赖添加方式補充。

一般黄金是以金盐（金氰化钾）PGC来补充，而钯金属是以钯盐（如氯化铵钯。

硝酸铵钯或氯化钯）来补充。

本段将添加量计算公式简化为：

金属消耗量（g）=0.000254AZD（D：

为金属密度g/cm3）

①黄金消耗量（g）=0.049AZ（黄金密度19.3g/cm3）

PGC消耗量（g）=0.0072AZ

②钯金属消耗量（g）=0.00305AZ（钯金属密度为12.0g/cm3）

③银金属消耗量（g）=0.02667AZ（银金属密度为10.5g/cm3）

A：

为电镀面积   Z：

为电镀厚度

理论上1PGC含金量为0.6837g，但实际上制造出1Gpgc，含金量约在0.682g

之谱。

举例：

有一连续端子电镀机，欲生产一种端子10000支，电镀黄金全面3μ``，每支端子电镀面积为50mm2，实际电镀出平均厚度为3.5μ``， 请问需补充多少gPGC？

①10000支总面积=10000×50=500000mm2=50dm2

②耗纯金量=0.0049AZ==0.0049×50×3.5==0.8575g

③耗PGC量==0.8575/0.682==1.26g

或耗PGC量==0.0072AZ==0.0072×50×3.5==1.26g

阴极电镀效率计算：

一般计算阴极电镀效率（指平均效率）的方法有两种，如下：

阴极电镀效率E==实际平均电镀厚度Z`/理论电镀厚度Z

举例：

假设电镀镍金属，理论电镀厚度为162μ``，而实际所测厚度为150μ``，请问阴极电镀效率？

         E==Z`/Z==150/162==92.6%

一般镍的阴极电镀效率都在90%以上，90/10锡铅的阴极电镀效率约在80%以上，黄金电镀则视药水金属离子含量多寡而有很大的差异。

若无法达到应有的阴极电镀效率，则可以从搅拌能力的提升或检查电镀药水的组成。

电镀时间的计算：

     电镀时间（分）==电镀子槽总长度（米）/产速（米/分）

例：

某一连续电镀设备，每一个镀镍子槽长为1.0米，共有五个，生产速度为10米/分，请问电镀时间为多少？

   电镀时间（分）==1.0×5/10==0.5（分）

 理论厚度的计算：

由法拉第两大定律导出下列公式：

       理论厚度Z（μ``）==2.448CTM/ND

（Z厚度，T时间，M原子量，N电荷数，D密度，C电流密度）

举例：

镍密度8.9g/cm3，电荷数2，原子量58.69，试问镍电镀理论厚度？

     Z==2.448CTM/ND

       ==2.448CT×58.69/2×8.9

       ==8.07CT

若电流密度为1Amp/dm2（1ASD），电镀时间为一分钟，则理论厚度

Z==8.07×1×1==8.07μ``

金理论厚度==24.98CT（密度19.3，分子量196.9665，电荷数1）

铜理论厚度==8.74CT（密度8.9，分子量63.546，电荷数2）

银理论厚度==25.15CT（密度10.5，分子量107.868，电荷数1）

钯理论厚度==10.85CT（密度12.00，分子量106.42，电荷数2）

80/20钯镍理论厚度==10.42CT（密度11.38，分子量96.874，电荷数2）

90/10锡铅理论厚度==20.28CT（密度7.713，分子量127.8，电荷数2）

综合计算A：

假设电镀一批D-25P-10SnPb端子，数量为20万支，生产速度为20M/分，每个镍槽镍电流为50Amp，金电流为4Amp，锡铅电流为40Amp，实际电镀所测出厚度镍为43μ``，金为11.5μ``，锡铅为150μ``，每个电镀槽长皆为2米，镍槽3个，金槽2个，锡铅槽3个，每支端子镀镍面积为82平方毫米，镀金面积为20平方毫米，镀锡铅面积为46平方毫米，每支端子间距为0.6毫米，请问：

1.20万只端子，须多久可以完成？

2.总耗金量为多少g？

，换算PGC为多少g？

，3.每个镍，金，锡铅槽电流密度各为多少？

4.每个镍，金，锡铅电镀效率为多少？

 解答：

1. 20万支端子总长度==200000×6==1200000==1200M

             20万支端子耗时==1200/20==60分==1Hr

       2. 20万支端子总面积==200000×20==4000000mm2==400dm2

             20万支端子耗纯金量==0.0049AZ==0.0049×400×11.5==22.54g

             20万支端子耗PGC量==22.54/0.681==33.1g

       3. 每个镍槽电镀面积==2×1000×82/6==27333.33mm2==2.73dm2

             每个镍槽电流密度==50/2.73==18.32ASD

             每个金槽电镀面积==2×1000×20/6==6666.667mm2==0.67dm2

             每个镍槽电流密度==4/0.67==5.97ASD

             每个锡铅槽电镀面积==2×1000×46/6==15333.33mm2==1.53dm2

             每个镍槽电流密度==40/1.53==26.14ASD

       4.   镍电镀时间==3×2/20==0.3分

             镍理论厚度==8.07CT==8.07×18.32×0.3==44.35

             镍电镀效率==43/44.35==97%

             金电镀时间==2×2/20==0.2分

             金理论厚度==24.98CT==24.98×5.97×0.2==29.83

             金电镀效率==11.5/29.83==38.6%

             锡铅电镀时间==3×2/20==0.3分

             锡铅理论厚度==20.28CT==20.28×26.14×0.3==159

             锡铅电镀效率==150/159==94.3%

综合计算B：

今有一客户委托电镀加工一端子，数量总为5000K，其电镀规格为镍50μ``，金GF，锡铅为100μ``。

1.设定厚度各为：

镍60μ``，金1.3μ``，锡铅120μ``。

2.假设效率各为：

镍90%，金20%，锡铅80%。

3.可使用电流密度范围各为：

镍设定15ASD，金0~10ASD，锡铅2~30ASD。

4.电镀槽长各为：

镍6米，金2米，锡铅6米。

5.端子间距为2.54mm。

6.单支电镀面积各为：

金15mm2，镍54mm2，锡铅29mm2。

请问：

1.产速为多少？

     2.需要多少时间才能生产完毕？

（不包含开关机时间）

     3.镍电流各为多少安培？

     4.金，锡铅电流密度及电流各为多少？

解答：

1.镍效率==镍设定膜厚/镍理论膜厚0.9==60/Z Z=67μ``（镍理论膜厚）

 镍理论膜厚==8.074CT   67==8.074×15×T   T==0.553分（电镀时间）

 镍电镀时间==镍电镀槽长/产速 0.553=6/VV=10.85米/分（产速）

2.完成时间==总量×0.001×端子间距/产速

t==5000000×0.001×2.54/10.85==1170.5分1170.5/60==19.5Hr（完成时间）

3.镍电镀总面积==镍电镀槽长/端子间距×单支镍电镀面积

 M=6×1000/2.54×54==127559mm2==12.7559dm2

 镍电流密度==镍电流/镍电镀总面积 15==A/12.7559 A==191安培

4.金效率==金设定膜厚/金理论膜厚

 0.2==1.3/Z   Z=6.5μ``（金理论膜厚）

 金电镀时间==金电镀槽长/产速     T=2/10.85==0.1843分

 金理论膜厚==24.98CT     6.5==24.98×C×0.1843   C==1.412ASD（电流密度）

 金电镀总面积==金电镀槽长/端子间距×单支金电镀面积

 M=2×1000/2.54×15==11811mm2==1.1811dm2

 金电流密度==金电流/金电镀总面积 1.412==A/1.1811 A==1.67安培

锡铅效率==锡铅设定膜厚/锡铅理论膜厚

0.8==120/Z Z==150μ``（锡铅理论膜厚）

锡铅电镀时间==锡铅电镀槽长/产速     T=6/10.85==0.553分

锡铅理论膜厚==20.28CT     150==20.28×C×0.553   C==13.38ASD（电流密度）

锡铅电镀总面积==锡铅电镀槽长/端子间距×单支锡铅电镀