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电镀故障分析与处理
沈亚光
(上海阳城路283弄71号102室,上海200436)
中图分类号:TQ 153 文献标识码:B 文章编号:1000-4742(2010)05-0040-03
0 前言
最近走访了各地数十家电镀厂,学到了一些经验,也看到一些问题。镀液一旦出现故障,多数操作人员是从电镀添加剂着手。但是,电镀过程中除添加剂以外,其它因素造成的故障也是不少的。因此,研究各种电镀故障分析处理的方法极其重要。
1 故障的类型
1.1 结合力不好
结合力不好有下列几种情况:
(1)底层结合力不好,该情况大都是前处理不良、基体金属上的油污或氧化膜未除尽造成的。
(2)前处理工序中的表面活性剂黏附在基体表面未清洗干净。
(3)有些工厂除锈酸的浓度高或不加缓蚀剂也会造成结合力不佳。
1.2 脆性
造成脆性的最大原因可能是镀液中有机杂质或有机添加剂过多所致。有的操作人员把添加剂看作是万能灵药,镀层一有问题就加添加剂。添加剂比例失调或超过允许上限就会造成镀层脆性。另外,pH值不正常和重金属离子对镀液的污染,也会造成脆性。
镀层脆性与结合力不好有时很难区别。一般可这样区别:结合力不好的镀层,能从基体金属上成片撕下,弯曲时镀层不会成粒屑飞出,薄型镀件无嘶嘶声;有脆性的镀层,剥落时镀层不能成片撕下,弯曲时镀层成粒屑飞出,薄型镀件有嘶嘶声。
1.3 针孔
针孔在镀亮镍及光亮酸铜中最多见,通常见到的针孔有下列三种情况:
(1)因析氢造成的针孔是锥形的。
(2)因油污和有机杂质造成的针孔是细密不规则的。
(3)基体金属的小凹点所造成的针孔无规则,如苍蝇脚趾,很难认定,须经试验和观看基体表面才能确定。
1.4 毛刺
与针孔不同,可用湿纸揩擦故障处,如故障表面沾有纸屑的是毛刺,不沾纸屑的是针孔。造成毛刺的主要原因是固体杂质。
(1)镀件本身带入镀液的固体杂质,如铁屑;先涂漆后电镀时,漆膜腐蚀下来的漆粒。
(2)外界混入或阳极溶解时带入的固体杂质。建议阳极必须用阳极袋包扎。
1.5 发花
发花主要是镀液成分、光亮剂及表面活性剂(如十二烷基硫酸钠)等比例失调造成的。同时,镀液中沾有杂质或镀前上道工序清洗不良也会造成发花。
1.6 泛点
碱性镀液残留在基体金属细孔内易于造成泛点,如碱性镀锌、碱性镀锡等。对于某些含有机物较多的镀液也会造成泛点,如氯化物镀锌、酸性镀锡。另外,三价铬蓝白钝化镀后清洗不干净以及水质不好都会造成泛点。有些工厂采取一些方法解决泛点,如碱性镀锌采用柠檬酸中和,酸性镀锡采用磷酸三钠,镀锌钝化用水溶性封闭剂,均取得一些效果。
1.7 烧焦发黑
造成烧焦发黑的原因可能有下列几种:
(1)电流密度太大。
(2)温度不在工艺范围内。
(3)镀液中主盐的浓度太低。
(4)添加剂比例失调。
(5)镀铬槽电流波形有问题。
1.8 低电流密度区不亮
造成低电流密度区不亮的原因可能有下列几种:
(1)镀液中金属杂质污染,如镀镍中铜、锌、铅杂质的污染。
(2)光亮剂比例失调或光亮剂的质量存在问题。
(3)挂具接触不良或挂具使用时间较长。
(4)电流密度不在工艺范围内。
2 故障处理方法
2.1 分析范围
(1)镀前处理
包括磨光、抛光、擦光、化学除油、电解去油、酸洗、弱腐蚀、光亮浸蚀、中和,必须经常测试,保持中和液的浓度,往往一些工厂不重视清洗。
(2)镀后处理
清洗尤其是自动线上的流动水长期使用不更换,会因清洗水不净而造成质量问题。最后一道清洗最好不要用空气搅拌。
(3)电镀过程
包括镀液成分、镀液故障、操作失当、清洗、阳极、导电接触、设备、过滤效果、压缩空气净化等。
(4)环境污染
空气中有化学酸雾及其他化学气体、灰尘、烟雾等。
2.2 分析步骤
(1)排列可能的情况,仔细分析故障产生原因。
(2)通过试验,逐项验证,排除不存在的因素。
①检查各道工序;
②检查设备及导电接触(包括挂具);
③小槽试验样板,以角阴极和赫尔槽试验为主;
④跳槽试验,主要在多层电镀中,确定故障之所在;
⑤溶液中有害杂质定性;
⑥水源及环境的污染情况;
⑦化工原料不纯;
⑧阳极不纯。
(3)确定实际原因,进行验证。
(4)“对症下药”,采取措施。
2.3 镀液处理
(1)成分失调
镀液必须定期分析,根据分析结果及时调整镀液组成,保持镀液成分在工艺范围内。
(2)有机杂质
用氧化剂破坏,再用活性炭吸附有机物。一般常用的氧化剂有:H2O2,KMnO4,(NH4)2S2O3等。使用时应考虑氧化剂的副产物对镀液有无影响。属于蛋白质类的胶类有机物可用丹宁酸处理,使之形成絮状沉淀除去。
(3)金属杂质
①电解法,如镀镍液可用电解法去除铜、铅杂质。
②碱化沉淀法,如调高镀镍液的pH值,使三价铁沉淀。
③硫化沉淀法,如镀锌液中用硫化钠、硫化钾沉淀铜、铅杂质。
④置换法,如镀锌液用锌粉置换铜杂质。
⑤配位沉淀法,如镀镍液用QT去铜剂。
⑥离子交换法,如镀硬铬液用阳离子树脂交换法去除镀液中的三价铁和三价铬。 ⑦氧化沉淀法,如镀镍液用双氧水将二价铁氧化成三价铁,以便于生成氢氧化铁沉淀。
⑧结合掩蔽法,如镀镍液用TPP配位掩蔽锌离子、铜离子;镀镍-铁合金液用柠檬酸配位掩蔽三价铁离子。
⑨现市场上有各种除杂剂供应,应根据实际需要进行选择,最好先进行小试,再使用。如将BN-A万用除杂水用于镀镍液,效果不错。
(4)氧化剂的去除
如镀镍液中含有铬时,可用保险粉还原。其处理过程如下:先将镀液用硫酸酸化至pH值为3,在不断搅拌下加入保险粉0.02~0.40 g/L,加热至60°C,搅拌1 h左右;然后调整镀液pH值至6,静止数小时后过滤,滤后在镀液中加入适量双氧水,除去多余的保险粉;最后用硫酸调整镀液pH值至正常值,进行电解试镀。
(5)电解处理的要求及方法
①电解时必须用瓦楞阴极;
②电解时必须剧烈搅拌,否则离阴极较远的镀液处理不干净;
③电解时应采用适合的电流密度,金属杂质电位较负的应用较大的电流密度;金属杂质电位较正的应用较小的电流密度;
④电解2~3 h后应更换阴极,不然,在阴极上沉积的金属可能剥落下来,掉到镀液中重新污染镀液;
⑤调换不纯的阳极,有的故障本身是由于阳极不纯造成的;
⑥选择适当的pH值;
⑦处理时间要通过小槽试验推算。
3 故障检查方法
(1)镀前处理的问题
仔细查看镀前处理后镀件的情况。要求镀件表面完全干净,全部润湿,不得挂有水滴,也不能有残存的氧化皮。
(2)基体材料的问题
在实验室中,将用除油除蜡剂仔细擦净后的零件放在新配的前处理溶液中,严格按操作条件处理后,放在经过认真净化处理过的镀液中作小型镀槽试镀,再作鉴定。
(3)设备的问题
挂具接触和导电情况要认真对待,可用小电珠检查。
(4)镀液的问题
镀液成分应定期分析化验,根据分析结果及时调整镀液成分的浓度。添加剂的浓度可用赫尔槽及角阴极试验来判断;有机物的浓度可用灼烧法来确定;金属杂质可用化学定性分析法或仪器测定,也可用赫尔槽试验来判断。
多层连续电镀,必须首先判断是哪一个镀槽中的问题。
(5)工艺规范的问题
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