電鍍鈀鎳合金

1、電鍍鈀鎳合金百 、發(fā)布日期：2013-04-06 瀏覽次數(shù)：89核心提示：代金材料的選用在國外已引起了人們的重視，如采用電鍍銀、錫、鉛錫合金、錫鎳合金、鈀、 鈀鎳合金等鍍層代替金或部分代金鍍層。而且，有的替代鍍層已用于生產(chǎn)。如對(duì)鍍層質(zhì)量要求較高的接插 件，用鈀或鈀鎳合金鍍層代替金鍍層，已在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用。金鍍層廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、首飾和鐘表工業(yè)。隨著電子工業(yè)的發(fā)展、人民生活水平的 提高，需要的金量越來越大，為了節(jié)省資源，降低產(chǎn)品成本，世界各國都采取了很多措施節(jié) 省黃金。代金材料的選用在國外已引起了人們的重視，如采用電鍍銀、錫、鉛錫合金、錫鎳 合金、鈀、鈀鎳合金等鍍層代替金或部分代金鍍層。而

2、且，有的替代鍍層已用于生產(chǎn)。如對(duì) 鍍層質(zhì)量要求較高的接插件，用鈀或鈀鎳合金鍍層代替金鍍層，已在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用。我國對(duì)鈀鎳合金代金鍍層于20世紀(jì)70年代末開始研究。鍍層中含鈀80 % （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的鈀鎳合金鍍層，其主要性能均已接近或達(dá)到硬金性能，見 表 4 7 1 o表47 1鈀鎳合金與硬金鍍層性能對(duì)比性#N-Ni 含金f P-J m%)硬金踱總性能伺-鵡合金pd）績金謹(jǐn)肚外觀光亮（白色）釬燼性好較打密度比- rm' 'IL317奸k-PS/HV500tf差接粒電肌2.5 -S1.5-2J鈀鎳合金鍍層與純金鍍層相比，成本可降低20 %80 % （鈀價(jià)通常為金價(jià)的I/3），是一

3、 種較理想的代金鍍層。近年來，國內(nèi)外電鍍工作者對(duì)鈀鎳合金鍍層的性能測試和電鍍工藝等 方面作了大量工作，并取得一定效果。人們還發(fā)現(xiàn)，在鈀鎳合金鍍層上再閃鍍一薄層軟金（0 .1 ym0 . 2卩m）或硬金，其鍍層性能大大改善，并且符合消費(fèi)者需要金色外觀的心理。一、電鍍鈀鎳合金鍍液及工藝條件（一）鍍液組成及工藝條件電鍍鈀鎳合金鍍液是由鈀和鎳的可溶性化合物，相應(yīng)的導(dǎo)電鹽及緩沖劑組成，通常在室 溫下工作。已用于生產(chǎn)的鍍液及工藝規(guī)范見表 4 72 o表4 7 2電鍍鈀鎳合金鍍液組成及工藝規(guī)范配型* L A12'3 -4氯化鈔唄為10 -2520出硫簞凜映“7Hj（»叭50625fl 10

4、2145fl(MW6075< 質(zhì)試)/mL I.'導(dǎo)業(yè)鹽70 - KX)i J5-1 53 “5龍亮 L'15-15pH備7.557. 28 -8.535 -453fl30-35電葩密度/A dm'20. 1 - 1,50. 8 - 1.51(0-15鐘逋后療甌純托舉鋰餓從中把會(huì)吐/切7585S0 85裝飾裝怖馬遽電建1學(xué)it學(xué)杲研瞎;2 1.旳輕T業(yè)研究所郵制（二）鍍液的配制,（1）將需要量的氯化鈀用熱蒸餾水溶解，攪拌使之溶解。然后加入氨水，并稀釋到總體積 的2 /3，邊加熱邊攪拌，直至氯化鈀完全溶解；（2）將需要量的鎳鹽（硫酸鎳或氨基磺酸鎳等）溶解在另一容器中

5、;（3）將前兩步的溶液慢慢混合，再加入各種添加劑、導(dǎo)電鹽、緩沖劑等并充分?jǐn)埌枋蛊淙?部溶解，用蒸餾水調(diào)至所需體積，調(diào)整 pH值到工藝所要求范圍，即可試鍍。、鍍液中各成分的作用及工藝條件的影響pH由于電鍍鈀鎳合金目前均采用不溶性陽極，如鉑、高純石墨等，因此鍍液中各成分， 值等因素均會(huì)隨電鍍過程的進(jìn)行發(fā)生變化。因鍍液組成發(fā)生變化，勢(shì)必會(huì)影響鍍層的成分， 而鍍層的組成又與鍍層性能緊密相關(guān)。因此，討論鍍液中各組分的作用和各種工藝條件對(duì)鍍 層成分及外觀的影響。將是獲得符合使用要求的鈀鎳合金鍍層的基本保證。（一）鍍液組成的影響Pd(NH3)21 氯化鈀（PdCI2）氯化鈀是電鍍鈀鎳合金的主鹽。鈀鹽選擇比鎳

6、鹽更重要CI2或Pd（NH3）4CI2 以其價(jià)格較低，易于提純以及鍍液易回收等特點(diǎn)而被廣泛采用。但是 其中的C1-在電鍍過程中，在陽極上可能發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生氯氣、次氯酸鹽和其他能導(dǎo)致 有機(jī)添加劑分解的強(qiáng)氧化性物質(zhì)；有人推薦使用Pd（NH3）2S03 ，為鈀鹽工藝，其主要優(yōu)點(diǎn)是Na2S03，既是配合劑又是導(dǎo)電鹽，還具有光亮劑作用。但它也存在鍍液易產(chǎn)生沉淀，SO32-易被氧化（空氣中或陽極）且使鍍層含硫，而導(dǎo)致耐腐蝕性能變差。在鍍液中鈀以氯化鈀銨PdCI2 Pd（NH3）4CI2的形式存在。二般氯化鈀的含量為 15g /L25g /L。由于電鍍過程采用的是不溶性陽極，所以隨著電鍍過程的進(jìn)行，鍍液

7、中鈀離 子濃度逐漸降低。由于實(shí)際電鍍時(shí)，鍍層中鈀的含量高（80 % （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）左右），所以鍍液中氯化鈀含量的下降速度比鎳離子下降速度快得多。為了討論鍍液中鈀含量對(duì)鍍層成分的影響，將其他成分及實(shí)驗(yàn)條件固定，改變氯化鈀含量，觀察鍍層外觀，分析鍍層中鈀的百分含量， 其結(jié)果見表4 73。表473鍍液中氯化鈀含量對(duì)合金鍍層的影響結(jié)聲眄席折席L15.07.515. U2t>. U30061.5也沖S6 . 492, 2電洗效率丿除92. 596 096. 1光亮門色先民口色朮殼門色由表4 7 3可以看出，隨著鍍液中鈀含量的增加，鍍層中鈀含量也有明顯增加，氯化 鈀含量在10g /L20g /L之間時(shí)

8、，均可獲得含鈀量為80 % （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）左右的光亮白色的 鈀鎳合金鍍層。氯化鈀含量的變化對(duì)電流效率影響不大。隨著電鍍過程的進(jìn)行，必須定時(shí)定 量（根據(jù)分析結(jié)果）補(bǔ)充溶解好的氯化鈀銨溶液，以補(bǔ)充電鍍鈀鎳合金時(shí)鈀的消耗。根據(jù)下列 反應(yīng)式制備補(bǔ)充液：2PdCl2 + 4NH. H.OPdCU - Pd（NHJ4Cl2 +4H:0o2 .鎳鹽鍍液中鎳離子的來源，可以使用硫酸鎳和氨基磺酸鎳。使用氨基磺酸鎳作鎳鹽，電鍍得 到的鈀鎳合金鍍層色澤較白，而且韌性較好。在電鍍過程中鎳離子的消耗也是靠補(bǔ)加鎳鹽來 完成的。鍍液中鎳含量的增加或鈀含量的降低，均會(huì)使鍍層中鎳含量增加。根據(jù)鍍液工藝不 同，嚴(yán)格控制鎳鹽含量在適

9、宜范圍內(nèi)，這是獲得含80 % （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）鈀的鈀鎳合金的必要條件。3 .氨水氨水在鍍液中能起配合劑和緩沖劑作用。鍍液中含有一定量的氨水不但可以保證氯化鈀 以氯化鈀銨的形式存在于鍍液中，而且能使鍍液的pH值維持在8. 09 . 0之間。由于氨水易于揮發(fā)，而且當(dāng)氨水含量不足時(shí)鍍液會(huì)產(chǎn)生沉淀，所以要隨時(shí)補(bǔ)加氨水，把它控制在工 藝范圍內(nèi)。氫氧化銨含量正常時(shí)，鍍液呈透明藍(lán)綠色。4 .光亮劑光亮劑大多是含硫的有機(jī)物，如硫脲、巰基醋酸、硫代蘋果酸等。糖精及其衍生物和含氮雜環(huán)化合物，如吡啶-3-磺酸、哌啶、吡嗪-9以及順丁烯二酸銨等。表面活性劑可采用含 有C4C35的脂肪直鏈季銨、十二烷基三甲基氯化銨等。工藝

10、中S-1及混合添加劑均具有使鍍層光亮作用。當(dāng)鍍液中光亮劑不足或無光亮劑時(shí)，鍍層呈霧狀，且光亮范圍狹窄；如添 加3g /LS-1光亮劑，能使鍍層變得光亮細(xì)致，電流密度范圍寬、鍍液的分散能力好。（二）工藝條件的影響1 鍍液的pH值影響鍍液的pH值對(duì)鍍層的組成、外觀及電流效率影響示于表 4 7 4。表47 4是使用 工藝1，只變化pH值的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。表4 7 4pH值對(duì)鍍層組成及電流效率的影響結(jié)果pH值9.08.58.07-5T0r 層中rn.flRL3睨一斗電鍛效申內(nèi)697,595,«95.7W 9白也比區(qū)白色比聲白色比岳由表內(nèi)結(jié)果看出，pH值在7 . 0 9. 0范圍內(nèi)，鍍層中鈀含量基本

11、符合要求，也就是說 在這個(gè)范圍內(nèi)對(duì)鍍層組成影響不大；對(duì)電流效率影響也較小。當(dāng)pH值為7時(shí)鍍層外觀失去光澤。因此pH值選定范圍較寬，在7 . 59 . 0范圍內(nèi)均可獲得滿意結(jié)果。2電流密度影響使用工藝I，觀察電流密度對(duì)鍍層含量及電流效率和外觀的影響。其結(jié)果見表4 7 5,由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，隨電流密度升高，鍍層中鈀含量緩慢下降；電流效率變化不大。 當(dāng)電流密度升至2 . OA/dm2時(shí)，鍍層邊緣出現(xiàn)燒焦觀象。綜合以上指標(biāo)，生產(chǎn)中選用陰 極電流密度在0 1A/dm21 . 5A /dm2范圍內(nèi)均可（最佳值為0 . 5A/dm21 . 5A /dm2）。表4 7 5電流密度對(duì)鍍層成分和電流效率的影響站

12、卑電潦密度" dm !1).250. 50.75L.52.0佛層中（質(zhì)fit >85.8K4 4SI.777. M 3電詢號(hào)申92 795.5陸295,996- 493.2外觀門色比亮門邑光亮門色光亮白色生亮迪嫌燒燃3 .溫度影響使用工藝I，觀察鍍液溫度變化對(duì)鍍層中鈀含量、電流效率和外觀的影響。結(jié)果列于表47 6。表4 7 6鍍液溫度對(duì)鍍層含量及電流效率的影響»度嚴(yán)C152030455579.981. 179.379, R電詭煙率/鳴94. 19109L9門色無光M色光亮由實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，溫度變化對(duì)鍍層中鈀含量影響不大，對(duì)電流效率影響亦較??；當(dāng)溫度 較低時(shí)，鍍層光亮度降

13、低，電流開不大，超過 45 °C時(shí)，氨水易揮發(fā)，鍍液成分變化大，所以 溫度控制在20 C45 C為宜。由表476實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出：目前使用的電鍍鈀鎳合金鍍液具有較好的工藝特性。 鈀鎳合金鍍層的成分主要取決于鍍液中兩種金屬離子的濃度比，工藝條件如電流密度、溫度、pH值等因素影響較小，所以該溶液具有工藝條件范圍較寬、操作和維護(hù)較方便的特點(diǎn)。三、電沉積鈀鎳合金的極化曲線應(yīng)用HZ-1型恒電勢(shì)儀，在H型電解槽內(nèi)測定極化曲線。以飽和甘汞電極作參比電極， 研究電極面積為Icm2的鉑片，輔助電極使用高純石墨棒。掃描速度為 5V/min，用x y 記錄儀記錄，測得的陰極極化曲線示于圖 4 7 1。測定

14、極化曲線溶液組成見表4 77。由圖4 7 1可以看出，電沉積鈀和電沉積鎳的單極化曲線 （111、1V），在極化狀態(tài)下 沒有重疊之處，從單極化曲線來看鎳比鈀難于析出。曲線U是鈀鎳合金的極化曲線，比較接 近于鈀的單極化曲線?？梢赃@樣認(rèn)為，鈀和鎳離子共沉積時(shí)，合金鍍液中鈀對(duì)鎳的析出起了 去極化作用，使得鈀鎳共沉積時(shí)鎳的沉積電勢(shì)比單獨(dú)鎳沉積時(shí)正。從該合金鍍液中所得鍍層 的鎳含量為20 % （質(zhì)量分?jǐn)?shù)），鈀含量為80 % （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。四、電鍍鈀鎳合金鍍液及鍍層性能1 .鍍液性能以氯化鈀和硫酸鎳（或氨基磺酸鎳）為主鹽的電鍍鈀鎳合金溶液，性能穩(wěn)定。合金鍍層成分 可以通過改變鍍液中鈀和鎳含量，很容易使鍍層中

15、鈀、鎳含量控制在75 : 25和85 : 15范圍之內(nèi)，鍍液分散能力和覆蓋能力較好；以銅及銅合金、鎳及鎳合金為基體的零件可直接電 鍍鈀鎳合金，結(jié)合力良好。2 .鈀鎳合金鍍層的性能鈀鎳合金鍍層具有光亮的銀白色，耐腐蝕性能良好?？勺鳛榻饘傺坨R架，表殼等產(chǎn)品的 裝飾性鍍層，已表現(xiàn)出良好的裝飾效果。2.()吿PV赳鞠無釵密S9.圖47 1電鍍鈀鎳合金的極化曲線1、U -鈀鎳合金極化曲線；川-鈀沉積時(shí)極化曲線；1V-鎳沉積極化曲線。作為電子元器件的表面代金鍍層，在接觸電阻、鍍層孔隙率、可焊性能、延展性以及內(nèi) 應(yīng)力等重要性能指標(biāo)上，接近甚至超過金鍍層。格拉哈姆 （Graha . ma）的工作表明，鈀鎳合

16、金鍍層的接觸電阻、耐環(huán)境腐蝕性能與硬金鍍層相同。如在該合金鍍層上再鍍一層（0.5ym 0 2卩m）軟金，會(huì)得到更優(yōu)良的可焊性、耐腐蝕性和耐磨性。而且，鈀鎳合金鍍層孔隙率小， 延展性比硬金優(yōu)越。所以鈀鎳合金可作為電子元器件的代金鍍層。因?yàn)殁Z鎳合金孑L隙率低,可用較薄的鍍層就能取代較厚的硬金鍍層。因此貴金屬金的消耗也會(huì)因鈀鎳合金的取代而下 降。表477測定極化曲線溶液組成丁藝In血rIV氣牝靶20202D50so| ,50<4(25% )/«L L'16060J3pH值S. 5«.58 5我國上海無線電二十廠對(duì)復(fù)旦大學(xué)研制的鈀鎳合金鍍層（由工藝2得到）與普通硬金鍍

17、層作了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4 78。表47 8鈀鎳合金與硬金鍍層性能比較IM - %i合令圣杵-M0101呈（ft證度th負(fù)間50"峨耗1也陸瞳 SIJO鈴1眸曲診孫陽lh7 -N7 “7 *II *12IL *17 未皆使川Vp -2S11 1甲皈廣奄鬲提 htflrW可坤柞甘26CT：燼陽嗒甜知5t極厲可睥性M-成強(qiáng)耐煉IIT-1邯訊令林K 城 WffiWiff實(shí)驗(yàn)項(xiàng)口Pd-m合金薔連班金諾試牧器及條件500 ik/2p.m HIM) lfc/2.少就爲(wèi)底使用鍛窖桶座手T披怖試騷fLflftf陽度-3卑度=2凹20DXY- 1削札P«申測試愎壓力巧盹-30匕電說150以,時(shí)何30*不運(yùn)過通過