材料表面技术 第四讲 电镀及化学镀新技术
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电镀和化学镀-资料
• 国内电镀工业发展分成三个阶段： 解放前（1949年以前）：空白 解放后至改革开放（1949-1978）：开始拥有自 己的电镀厂 改革开放后：电镀水平得到大幅度的发展，但与 发达国家相比还有很大差距。
2020/4/5
我国电镀工业的发展趋势主要有以下几个方面： • 装饰性（仿金）和高耐蚀性将不断发展。 • 一些传统装饰性电镀可能被喷涂、物理气相沉积
3、修复金属零件尺寸。例如轴、齿轮等重要机械 零件使用后磨损，可采用镀铁、镀铬等修正其尺寸。
4、电镀还可赋予某种制品或零件某种特殊的功能。 例如镀硬铬可提高其耐磨性能等。
2020/4/5
第一章 绪论பைடு நூலகம்
2、镀层应具备的基本条件 ： 1）具有良好的结合力； 2）镀层均匀、光滑、完整和致密,且具有一定的光亮度； 3）具有较低的孔隙率和较好的抗蚀性；
2020/4/5
第一章 绪论
三、按镀层组合分类
• 简单镀层，单金属镀层就可满足性能要求； • 组合镀层，单金属的不同组合；或镀层中夹
带不溶性的微粒-复合镀层，Ni-P，Ni-SiC。
2020/4/5
1.3 电镀工业的发展状况及展望
• 国外1800年就公布了镀银的文献，到目前为止电 镀工业逐步成为完整的工业体系。
五 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc RuRhPd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
六
Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
汞齐
区域1
合金
可电沉积 区域2
氰化物中可以电沉积 区域3
非金属
2020/4/5
2 金属的电沉积
2020/4/5
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我国电镀工业的发展趋势主要有以下几个方面： • 装饰性（仿金）和高耐蚀性将不断发展。 • 一些传统装饰性电镀可能被喷涂、物理气相沉积
3、修复金属零件尺寸。例如轴、齿轮等重要机械 零件使用后磨损，可采用镀铁、镀铬等修正其尺寸。
4、电镀还可赋予某种制品或零件某种特殊的功能。 例如镀硬铬可提高其耐磨性能等。
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第一章 绪论பைடு நூலகம்
2、镀层应具备的基本条件 ： 1）具有良好的结合力； 2）镀层均匀、光滑、完整和致密,且具有一定的光亮度； 3）具有较低的孔隙率和较好的抗蚀性；
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第一章 绪论
三、按镀层组合分类
• 简单镀层，单金属镀层就可满足性能要求； • 组合镀层，单金属的不同组合；或镀层中夹
带不溶性的微粒-复合镀层，Ni-P，Ni-SiC。
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1.3 电镀工业的发展状况及展望
• 国外1800年就公布了镀银的文献，到目前为止电 镀工业逐步成为完整的工业体系。
五 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc RuRhPd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
六
Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
汞齐
区域1
合金
可电沉积 区域2
氰化物中可以电沉积 区域3
非金属
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2 金属的电沉积
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电镀及化学镀新技术详解
按镀层与基体间的电化学性质可分为：
❖ 阳极性镀层：镀层相对于基体金属的电位为负， 如钢上的镀锌层。
❖ 阴极镀层：镀层相对于基体金属的电位为正，如 钢上的镀镍层、镀锡层等。
按镀层的组合形式可分为：
❖ 单 层 镀 层 （ Zn 或 Cu ） 、 多 层 金 属 镀 层 （ CuSn/Cr，Cu／Ni／Cr）、复合镀层（ Ni-A2O3， Co-SiC）。
3) 镀锡：腐蚀产物无害，易于钎焊，用于食品罐头包 装制品、饮具、餐具及电子工业中很多需要钎焊的 零件。
4) 镀铜：其他镀层的中间层，提高镀层和基 体的结合力。 5) 镀镍：应用面广，防护装饰性(钟表、家用 电器等)和功能性(易磨损件修复电镀)两方面。
全自动高轨龙门式挂镀生产线
适用于大量产、大工件和工艺经常变化的生产。
按镀层功能：
❖ 防护性合金电镀 ❖ 装饰性合金电镀 ❖ 耐磨性合金电镀 ❖ 减摩性合金电镀 ❖ 钎焊性合金电镀 ❖ 电学性能合金电镀 ❖ 磁学性能合金电镀 ❖ 光学性能合金电镀 ❖ 其他性能合金电镀
❖ 习惯上，也常按合金镀 层中的主要金属元素为 基进行分类，如锌基合 金电镀、铜基合金电镀、 镍基合金电镀、锡基合 金电镀等等。
镀层按使用性能可分为：
① 防护性镀层：如锌、锌-镍、镍、镉、锡等镀层， 作为耐大气及各种腐蚀环境的防腐蚀镀层。
② 防护-装饰性镀层：如 Cu-Ni-Cr镀层等，既有装饰 性，亦有防护性。
③ 装饰性镀层：如Au及Cu—Zn仿金镀层、黑铬、黑 镍镀层等。
④ 耐磨和减摩镀层：如硬铬，Ni—SiC，Ni-石墨等。 ⑤ 电性能镀层: 如Au，Ag镀层等，既有高的导电率，
电镀及化学镀新技术
本节主要内容
一、电镀新技术 二、化学镀新技术
电镀、电刷镀与化学镀
4．基体金属的影响
基体金属的化学性质与其和镀层之间结合力密 切相关。在某些电解液中，如果基体金属的电 位负于镀层金属，若不用其它镀层过渡，就不 容易获得结合力良好的镀层。 铸造件和粉末冶金件的表面往往是凹凸不平且 多孔的，零件内孔易积留预处理的溶液，镀件 表面经过一段时间会出现黑色的斑点。 此外，零件在电镀前的脱脂、除锈是否彻底， 也将严重影响镀层的性能。
14
二、电镀反应
图 6-1 是电镀过程原理图，被镀 的零件为阴极，与直流电源的 负极相连，金属阳极与直流电 源的正极联接。阳极与阴极均 浸入镀液中。 当在阴阳两极间施加一定电压 时，则在阴极发生还原反应： 即从镀液内部扩散到电极和镀 液界面上的金属离子Mn+从阴极 上获得n个电子，被还原成金属 M。
18
主盐浓度的影响
镀液中的主盐浓度高时，电沉积过程中的 浓差极化小，晶核形成速度降低，长大速 度快；所得镀层晶粒较粗。这种影响在简 单盐镀液中尤为明显。 主盐浓度过低时，尽管对提高镀液的分散 能力有利，但镀液允许的电流密度小。此 时、镀液中的导电盐可提高其导电性，增 加阴极极化，对获得结晶细致的镀层有利。
碱性镀液有氰化物镀锌、锌酸盐镀锌、焦 磷酸盐镀锌等。 中性或弱酸性镀液有氯化物镀锌、硫酸盐 镀锌等； 酸性镀锌有硫酸盐镀锌、氯化物镀锌等。 其中以氰化物镀锌、锌酸盐镀锌、氯化物 镀锌、硫酸盐镀锌最为常用。
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镀锌层的钝化处理
为了进一步提高镀锌层的防护能力，同时 使其外观更具装饰性，通常要在其表面人 为地形成一层致密的氧化膜，这一过程即 称之为钝化处理(或称铬酸盐处理)。 钝化处理的溶液以六价铬为主要成分，辅 之以其它的无机酸或其盐。改变钝化溶液 的辅助成分及其浓度，可以得到白色或蓝 白色、彩色、黑色、绿色等色调的钝化膜。
《化学化学镀》PPT课件
1.4.6 解胶
镀件基体经过胶体钯活化后，表面吸附 的是以钯原子为核心的胶团，为使金属 钯能起催化作用，需要将吸附在钯原子 周围的二价锡胶体层去除以显露出活性 钯位置，即进行解胶处理。解胶处理一 般采用体积浓度100mL/L的盐酸在40～ 45℃处理0.5～1min，或用20～25g/L的醋 酸钠溶液常温下处理10min。
1.2.6 表面活性剂
加人表面活性剂可提高镀液对基体的浸 润效果，使粉末、颗粒、纤维状镀件很 好地分散于镀液中，形成比较稳定的悬 浮液。表面活性剂的浓度在一定程度上 直接影响粉末、颗粒、纤维状镀件表面 上金属镀层的性能。
1.3 化学镀与电镀的区别
➢ 化学镀不使用电源，以还原剂与被镀金属离子的电位 差为动力，为了得到致密的镀层，使用络合剂阻滞还 原过程，并形成一定程度的极化，同时也为了控制反 应速度。
1.2.4 缓冲剂
缓冲剂的作用是维持镀液的pH 值，防止 化学镀过程中由于大量析氢所引起的pH 值下降。
1.2.5 稳定剂
稳定剂的作用是提高镀液的稳定性，防 止镀液在受到污染、存在有催化活性的 固体颗粒、装载量过大或过小、pH 值过 高等异常情况下发生自发分解反应而失 效。稳定剂加入量不能过大，否则镀液 将产生中毒现象失去活性，导致反应无 法进行，因此需要控制镀液中稳定剂的 含量在最佳添加量范围。
1.2.1 主盐
主盐即含镀层金属离子的盐。一般情况 下，主盐含量低时沉积速度慢、生产效 率较低；主盐含量高时沉积速度快，但 含量过大时反应速度过快，易导致表面 沉积的金属层粗糙，且镀液易发生自分 解现象。
1.2.2 还原剂
还原剂是提供电子以还原主盐离子的试剂。 在酸性镀镍液中采用的还原剂主要为次磷酸 盐,此时得到磷合金；用硼氢化钠、胺基硼 烷等硼化物作还原剂时可得硼合金；用肼作 还原剂,可获得纯度较高的金属镀层。正常 情况下，次磷酸钠的加人量与主盐存在下列 关量系增ρ大(N时i2，+)/其ρ(H还2原PO能2-)力=0增.3强～，1.0使。得还溶原液剂的含反 应速度加快；但是含量过高则易使溶液发生 自分解，难于控制,获得的镀层外观也不理 想。
材料表面技术
电镀应用
§2 电镀和化学镀
（8）耐蚀镀： ①镀Zn，如镀Zn钢板；还可电镀Zn合金，如Zn-Ni（13％）， Ni4Zn3金属间化合物。 ②镀Sn，美丽的光泽，对含果实类耐有机酸耐蚀能力很好，对 Sn的钎焊性能好，用于食品罐头盒、无线电接插件及引线等 元件。 ③镀Ni，常存在孔隙，需多层电镀，用于汽车、仪表等。 ④镀Cu，用于多层电镀的底层或中间层。 ⑤镀Mn，用于海水中混凝土钢筋。
材料表面技术§1 材料表面技术述§2 电镀和化学镀§3 化学转化膜技术
§4 表面涂敷技术 §5 气相沉积技术 §6 高能束表面技术简介
§1 材料表面技术概述
表面工程是利用物理的、化学的、物理化学的以及机械 的等工艺方法，使工件表面获得可要求的成分、组织和性能， 以提高产量质量的工程。始于20世纪80年代 。 主要包括： （1）热处理，表面淬火、化学热处理等，以提高表面强度、硬度、
（10）复合镀：在金属基体上分布一些高硬度氧化物、碳化物 质点，常以Ni、Co为主体金属，如化学镀Ni-P、Ni-B为主体 金属，分散硬颗粒是SiC等，Ni-P-SiC复合镀层的耐磨性比镀 Ni层高70％，已用于汽车发动机。
电镀应用
硬币的设计
§2 电镀和化学镀
第五套人民币硬币 1元硬币 白铜、钢芯镀镍 5角硬币 黄铜、钢芯镀铜 1角硬币 不锈钢
电镀实验演示视频
电镀生产实例视频 1 2
电镀应用
§2 电镀和化学镀
（1）镀Mo显著提高发动机QT缸体的耐磨性。 （2）汽油机铸铝活塞裙部外表面镀Sn。 （3）活塞环用合金ZT，第一道环镀Cr，第二道环镀Sn或P化。 （4）拉伸钢质零件，毛坯表面需镀Cu或P化，使毛坯表面形成 一层隔离层，能储存润滑剂，具有自润性能。 （5）电镀黄铜（仿金电镀），如Cu-Zn、Sn-Cu-Zn，可能到 18K～24K黄颜色仿金电镀层，可用于：灯饰、日用五金制品；汽 车轮胎子午线钢丝的电镀，提高橡胶与钢丝的结合强度；节约Au， 在镀Au前先镀黄铜。 （6）减摩镀—轴承电镀，电镀软金属如Sn、Pb、In等，在摩擦 表面上改善磨合性能。
电镀和化学镀
化学镀镍
用还原剂将镀液中的镍离子还原为金 属镍并沉积到基体金属表面上去的方法称 为化学镀镍。
1. 化学镀镍机理
➢ 原子氢态理论 ➢ 氢化物理论 ➢ 电化学理论
原子氢态理论
H2PO2- + H2O → HPO3- + 2H + H+ ➢ Ni2+ + 2H → Ni + 2H+ ➢ H2PO2- + H → H2O + OH- + P
一、什么是化学镀？ 化学镀是指在没有外电流通过的情况下，利
用化学方法使溶液中的金属离子还原为金属并沉积 在基体表面，形成镀层的一种表面加工方法。
化学镀与电镀相比的优点
➢ 化学镀不需要外电源，设备简单、操作容易，可用于 各种基体，如：金属（钢、铝、镁等）、非金属（陶 瓷、塑料、木材等）及半导体等。
➢ 均镀能力和深镀能力好，无论工件如何复杂（深孔、 凹槽、盲孔等），只要采取适当的技术措施，均可得 到均一的镀层。
化学镀镍磷零件
医学资料
• 仅供参考,用药方面谨遵医嘱
化学还原镀
还原镀是在金属的催化作用下，通过可控制的氧 化还原反应而产生金属沉积的过程。这种方法不是通 过金属的溶解，而是依靠还原剂的化学反应：
Rn+ + MZ+ → R(n+z)＋ + M 在这里还原剂Rn+被氧化成R(n+z)＋，而自由电子 使MZ+还原，还原剂的电位应该显著低于沉积金属的 电位。
活化可将金属表面的氧化物、盐加以去除， 使金属表面容易与后续电镀金属紧密结合。
需要慎重选择合适的酸液及缓蚀剂，避免过 度浸蚀底材。
镀后处理
➢ 钝化处理 是指在一定的溶液中进行化学处理﹐在镀层上形
现代表面工程技术-电镀和化学镀
电镀的电源发展介绍
• 电镀电源经历了四个发展阶段: (1) 直流发电机阶段这种电源耗能大、效率低、噪声 大, 已经被淘汰。 (2) 硅整流阶段是直流发电机的换代产品, 技术十分成 熟, 但效率低, 体积大, 控制不方便。目前, 仍有许多企业使 用这种电镀电源。 (3) 可控硅整流阶段是目前替代硅整流电源的主流电源, 具有效率高、体积小、调控方便等特点。随着核心器件— ——可控硅技术的成熟与发展, 该电源技术日趋成熟, 已获 得广泛应用。 (4) 晶体管开关电源即脉冲电源阶段脉冲电镀电源是 当今最为先进的电镀电源, 它的出现是电镀电源的一次革 命。这种电源具有体积小、效率高、性能优越、纹波系数 稳定, 而且不易受输出电流影响等特点。脉冲电镀电源是 发展的方向, 现已开始在企业中使用。
• • • • • 电镀概念 电镀原理 电源发展介绍 镀层 电镀作用 电镀方式 几种电镀技术 • • • • • • • 化学镀综述 化学镀概念 化学镀特点 仪器与流程 化学镀预处理 化学镀的镀液 化学镀工艺参数的影 响
一、电镀技术
电镀概念
• 电镀(Electroplating)就是利用电解原理在某 些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金 的过程，是利用电解作用使金属或其它材 料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而 起到防止腐蚀,提高耐磨性、导电性、反光 性及增进美观等作用。
电镀的检验
• 镀端子的检验是电镀完成后不可缺少的工 作，只有检验合格的产品才能交给下一工 序使用。通常驻的检验项目为：膜厚 （thickness）,附着力（adhesion）,可焊性 （solderability）,外观（appearance）,包 装（package）.盐雾实（salt spray test）, 对于图纸有特别要求的产品，有孔隙率测 试（30U”）金使用硝酸蒸气法，镀钯镍产 品（使用凝胶电解法）或其它环境测试。
化学镀与电镀技术讲解
沉铜覆盖能力（%）图1：沉铜的覆盖能力及气孔发生率活化处理时间（分）图2：处理条件及金属钯的吸附量⊙清净处理：基板的表面脱脂与孔内壁表面调整同时进行，使铜的表面氧化物、油污除去，促进表面对金属钯的吸附量（见图3）。
增加孔内壁润湿性的处理溶液采用碱性表面活性剂。
⊙酸洗：经过彻底清洗干净后，再进行中和处理保持界面活性状态。
通常酸洗采用硫酸、盐酸。
⊙表面腐蚀处理：主要目的是除去铜焊盘与内层铜表面上的氧化物，确保沉积铜层的密着性和均匀性，增加其可靠性。
采用腐蚀剂有过硫酸铵、过硫酸钠、硫酸-双氧水系。
⊙硫酸：经腐蚀后，表面存有残留的硫酸盐被处理掉，获得洁净的铜表面。
一般采用5%(体积比)的硫酸。
⊙预处理：活化处理前，先在低浓度的预浸催化液中进行处理，以防止对活化液的污染。
曾采用过以盐酸系列工艺方法进行处理，但由于对内层铜表面影响而产生晕圈现象。
现采用盐基系处理溶液进行处理。
⊙活化处理：沉积速度(μm) 0.35-0.5 0.35-0.5 1.5-2.5 2.0-2.5 1.0-3.0时间 (分钟) 20-30 20-30 30 30 60三、电镀多层印制电路板制造工艺规程中，采用的电镀液的种类很多，其中有：□焦磷酸盐镀铜电解液：⊙全板镀铜工艺方法；⊙图形电镀工艺方法。
□硫酸镀铜电解液：⊙全板镀铜工艺；⊙图形镀铜工艺。
□锡焊料电镀液：⊙图形电镀工艺方法□镀镍电解液：⊙插头镀镍；□镀金电解液：⊙插头镀金。
（1）镀铜电解液：在多层印制电路板制造过程对电镀铜层的物理性要求是很高的。
特别对小孔径和高孔径与板厚比，要求铜层厚度均匀性、铜层的物理性能要优越，以确保在热冲击时不发生质量缺陷。
基板表面与孔内壁经过预处理后，要特别注意的清洁处理时，小孔径（高纵横尺寸比）与孔壁内部状态，确保通孔内被溶液浸润性（孔内气泡全部除去）和催化处理后内孔壁吸附金属钯量，并依次进行处理，特别要保持清洁调节器内的表面活性剂的含量，这是解决铜层致密性不良的十分重要的对策。
电镀电刷镀与化学镀课件.ppt
析出的氢有时会进入镀层或基体金属体内，使 金属的晶格歪扭，内应力增大，从而导致镀层 脱落或使镀件脆裂。
吸附在基体金属内的氢，在镀件的存放或使用 过程中，由于环境温度的升高，会慢慢从基体 中释放出来而导致镀层鼓泡。
而氢气在阴极上析出时，经常呈气泡状粘附在 阴极的表面，从而阻止金属在这些地方的沉积， 产生针孔。
在工业化生产中，为了降低零件的造价， 节约生产成本，提高金镀层的装饰性效果 如光亮度、整平性等，一般在镀金前需镀 上一层或多层底层。作为镀金层的底层， 使用最多的是光亮镍层。
41
三、合金镀层及其应用
迄今为止，国内外已研究的电镀合金已超 过240种，但在生产上实际应用的还不到 40种。
根据合金镀层的特性及其应用范围，合金 镀层一般被分为防护性合金镀层、装饰性 合金镀层和功能性合金镀层三大类。
13
二、电镀反应
图6-1是电镀过程原理图，被镀 的零件为阴极，与直流电源的 负极相连，金属阳极与直流电 源的正极联接。阳极与阴极均 浸入镀液中。
当在阴阳两极间施加一定电压 时，则在阴极发生还原反应： 即从镀液内部扩散到电极和镀 液界面上的金属离子Mn+从阴极 上获得n个电子，被还原成金属 M。
电镀具有工艺设备简单、操作方便、 加工成本低、操作温度低等特点， 是表面工程技术中最常用的方法之 一。
3
不同溶液和工艺参数下得到的镀层，性能和 用途也不同。按镀层的性能可将其分为三类：
1、防护性镀层 在大气或其它环境下，可 延缓基体金属发生腐蚀的镀层。如：钢铁 基体上的锌和锌合金镀层、镉镀层等。
该镀铬层广泛应用于仪器、仪表、日用五 金、家用电器、飞机、汽车、摩托车、自 行车等的外露部件上 。
36
功能性镀铬
功能性镀铬则包括镀硬格、松孔铬（多孔铬）、 黑铬、乳白铬等。
吸附在基体金属内的氢，在镀件的存放或使用 过程中，由于环境温度的升高，会慢慢从基体 中释放出来而导致镀层鼓泡。
而氢气在阴极上析出时，经常呈气泡状粘附在 阴极的表面，从而阻止金属在这些地方的沉积， 产生针孔。
在工业化生产中，为了降低零件的造价， 节约生产成本，提高金镀层的装饰性效果 如光亮度、整平性等，一般在镀金前需镀 上一层或多层底层。作为镀金层的底层， 使用最多的是光亮镍层。
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三、合金镀层及其应用
迄今为止，国内外已研究的电镀合金已超 过240种，但在生产上实际应用的还不到 40种。
根据合金镀层的特性及其应用范围，合金 镀层一般被分为防护性合金镀层、装饰性 合金镀层和功能性合金镀层三大类。
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二、电镀反应
图6-1是电镀过程原理图，被镀 的零件为阴极，与直流电源的 负极相连，金属阳极与直流电 源的正极联接。阳极与阴极均 浸入镀液中。
当在阴阳两极间施加一定电压 时，则在阴极发生还原反应： 即从镀液内部扩散到电极和镀 液界面上的金属离子Mn+从阴极 上获得n个电子，被还原成金属 M。
电镀具有工艺设备简单、操作方便、 加工成本低、操作温度低等特点， 是表面工程技术中最常用的方法之 一。
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不同溶液和工艺参数下得到的镀层，性能和 用途也不同。按镀层的性能可将其分为三类：
1、防护性镀层 在大气或其它环境下，可 延缓基体金属发生腐蚀的镀层。如：钢铁 基体上的锌和锌合金镀层、镉镀层等。
该镀铬层广泛应用于仪器、仪表、日用五 金、家用电器、飞机、汽车、摩托车、自 行车等的外露部件上 。
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功能性镀铬
功能性镀铬则包括镀硬格、松孔铬（多孔铬）、 黑铬、乳白铬等。
化学镀与电镀技术模板.pptx
2019-7-3
8
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印制板在电子设备中的功能如下：
1
提供集成电路 等各种电子元 器件固定、组 装和机械支撑 的载体
2019-7-3
2
3
实现集成电路 等各种电子元 器件之间的电 器连接或电绝 缘。提供所要 求的电气特性， 如特性阻抗等
为自动锡焊提 供阻焊图形。 为元器件安装 （包括插装及 表面贴装）、 检查、维修提 供识别字符和 图形
Back Fang
14
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(2) PCB实用期：1960年代（新材料：GE基材登场）
在1960年前后，印制电路的“双面板”、 “孔金属化双面板”相继投入生产。同时， 多层板也开发出来
大约在1968年前后， “孔金属化双面板“逐 渐取代了单面板。而且柔软、能折叠、弯曲 的“挠性印制电路”也开发出来了。
2019-7-3
11
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在二次世界大战中，美国人应用制造印制板，用 于军事电子装置中，并获得巨大成功。
到了上世纪50年代初，铜箔腐蚀法成为了最为实 用的印制板制造技术，开始广泛应用，因此， Eisler博士也被人们称为“印制电路之父”。
2019-7-3
12
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印制线路板（PCB）技术50年间的发展
下料→钻孔→孔金属化→全板电镀铜→贴光 敏掩蔽干膜→图形转移→蚀刻→去膜→电镀 插头→外形加工→检测→网印阻焊剂→焊料 涂敷→网印文字符号
2019-7-3
36
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5．超薄铜箔快速蚀刻工艺
主要工艺与 “图形电镀蚀刻工 艺“相似。只是在图形电镀铜 后，电路图形部分和孔壁金属 铜的厚度约30μm以上，而非 电路图形部分的铜箔仍为超薄 铜箔仍为超薄铜箔的厚度 （5μm）。
化学镀与电镀技术ppt课件
1) 镀液添加剂失调 2) 镀液太脏 3) Cl-含量太少 4) 电流过大 5) 有机物分解过多
纠正方法
1) 补充硫酸铜到规定量 2) 适当降低电流密度 3) 适当提高液温 4) 稀释镀液，使酸含量到规定值 5) 如用空气搅拌，增加空气流量，如用阴极移动
，应 保持在15-20次/分 6) 赫尔槽实验来确定 7）阳极比阴极短7-8cm，使阳极面积/阴极面积为
电镀液
10
名称成分
硫酸铜（克/升） 硫酸（克/升） 氯离子(毫克/升)
添加剂
普通硫酸盐镀液
180-240 45-60 20-100 适量
表6-1 硫酸盐型镀液
高分散能力镀液
60-100 180-220 20-100
适量
11
❖ 没有添加剂的硫酸盐镀铜液，不可能达到使用的 要求。
❖ 我国对光亮酸性镀铜添加剂的研制始于七十年代， 具有代表性的添加剂产品有电子部15所的LC153 和SH-110等。
❖ 改革开放以来，从国外引进了大量印制板生产线， 同时也引进了很多先进的电镀添加剂，用于高分 散能力的镀铜液的添加剂及其工艺见表6-3
12
6-2
名称配方及工艺条件
硫酸铜（克/升）
表 硫酸（克/升）
氯离子（毫克/升）
国 SH-110（毫克/升）
产 镀
HB（毫克/升）
铜 OP-21（克/升） 添
加 LC153起始（毫克/升）
7
❖3. 对镀铜液的基本要求
(1).镀液具有良好的分散能力和深镀能力，以保证 在印制板比较厚和孔径比较小时，仍能达到 Ts:Th接近1：1.
(2).镀液在宽的电流密度范围内，都能得到均匀， 细致，平整的镀层。
(3).镀液稳定，便于维护，对杂质的容忍度高。
纠正方法
1) 补充硫酸铜到规定量 2) 适当降低电流密度 3) 适当提高液温 4) 稀释镀液，使酸含量到规定值 5) 如用空气搅拌，增加空气流量，如用阴极移动
，应 保持在15-20次/分 6) 赫尔槽实验来确定 7）阳极比阴极短7-8cm，使阳极面积/阴极面积为
电镀液
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名称成分
硫酸铜（克/升） 硫酸（克/升） 氯离子(毫克/升)
添加剂
普通硫酸盐镀液
180-240 45-60 20-100 适量
表6-1 硫酸盐型镀液
高分散能力镀液
60-100 180-220 20-100
适量
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❖ 没有添加剂的硫酸盐镀铜液，不可能达到使用的 要求。
❖ 我国对光亮酸性镀铜添加剂的研制始于七十年代， 具有代表性的添加剂产品有电子部15所的LC153 和SH-110等。
❖ 改革开放以来，从国外引进了大量印制板生产线， 同时也引进了很多先进的电镀添加剂，用于高分 散能力的镀铜液的添加剂及其工艺见表6-3
12
6-2
名称配方及工艺条件
硫酸铜（克/升）
表 硫酸（克/升）
氯离子（毫克/升）
国 SH-110（毫克/升）
产 镀
HB（毫克/升）
铜 OP-21（克/升） 添
加 LC153起始（毫克/升）
7
❖3. 对镀铜液的基本要求
(1).镀液具有良好的分散能力和深镀能力，以保证 在印制板比较厚和孔径比较小时，仍能达到 Ts:Th接近1：1.
(2).镀液在宽的电流密度范围内，都能得到均匀， 细致，平整的镀层。
(3).镀液稳定，便于维护，对杂质的容忍度高。
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Ni合金。 ❖ 可获得热熔相图没有的合金,δ-铜锡合金。 ❖ 容易获得组织致密、性能优异的非晶态合金，如
Ni-P合金。 ❖ 在相同合金成分下，电镀合金与热熔合金比，硬
度高，延展性差。
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--与单金属镀层相比： ❖ 结晶更细致，镀层更平整、光亮。 ❖ 非晶结构镀层。 ❖ 特殊物理性能，如导磁性、减摩性、钎焊性。 ❖ 更耐磨、耐蚀、耐高温，有更高硬度和强度。延
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4) 镀铜：其他镀层的中间层，提高镀层和基 体的结合力。 5) 镀镍：应用面广，防护装饰性(钟表、家用 电器等)和功能性(易磨损件修复电镀)两方面。
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全自动高轨龙门式挂镀生产线
适用于大量产、大工件和工艺经常变化的生产。
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❖ 电镀是一种用电化学方法在镀件表面上沉积 所需形态的金属覆层工艺。目的是改善材料 的外观、提供材料的各种物理化学性能，赋 予材料表面特殊的耐蚀性、耐磨性、装饰性、 焊接性及电、磁、光学性能等。镀层一般为 几微米到几十微米厚。
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镀层按使用性能可分为：
① 防护性镀层：如锌、锌-镍、镍、镉、锡等镀层， 作为耐大气及各种腐蚀环境的防腐蚀镀层。
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按镀层功能：
❖ 防护性合金电镀 ❖ 装饰性合金电镀 ❖ 耐磨性合金电镀 ❖ 减摩性合金电镀 ❖ 钎焊性合金电镀 ❖ 电学性能合金电镀 ❖ 磁学性能合金电镀 ❖ 光学性能合金电镀 ❖ 其他性能合金电镀
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⑥ 磁 性 能 镀 层 ： 软 磁 性 能 镀 层 (Ni-Fe ， FeCo)，硬磁性能(Co-P，Co-Ni)等。
⑦ 可焊性镀层：Sn-Pb，Cu，Sn，Ag等。 ⑧ 耐热镀层：Ni-W，Ni，Cr镀层。 ⑨ 修复用镀层：造价高易磨损件，加工超差
件，电镀修复尺寸，节约成本，延长寿命。 可电镀Ni，Cr，Fe层进行修复。
2.1 电镀溶液
① 主盐 ② 配合剂 ③ 导电盐 ④ 缓冲剂 ⑤ 阳极活化剂 ⑥ 镀液稳定剂 ⑦ 特殊添加剂
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2.2 金属的电电解镀液过：H程2SO4+NiSO4+H2O
①阴极上的反应：
Ni2++2e→Ni(形成镀层)
2H++2e→H2↑
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②阳极上的反应：
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按镀层与基体间的电化学性质可分为：
❖ 阳极性镀层：镀层相对于基体金属的电位为负， 如钢上的镀锌层。
❖ 阴极镀层：镀层相对于基体金属的电位为正，如 钢上的镀镍层、镀锡层等。
按镀层的组合形式可分为：
❖ 单 层 镀 层 （ Zn 或 Cu ） 、 多 层 金 属 镀 层 （ CuSn/Cr，Cu／Ni／Cr）、复合镀层（ Ni-A2O3， Co-SiC）。
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2、电沉积的基本原理
❖ 金属电沉积是指在直流电的作用下，电解液 中的金属离子还原，并沉积到零件表面形成 有一定性能的金属镀层的过程。
︸ ❖ 电解液有水溶液、有机溶液和熔融盐。 湿法电镀 熔融盐电镀
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电沉积原理示意图
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带材连续电镀生产线
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4、合金电镀
❖ 两种或两种以上的元素共沉积所形成的镀层 为合金镀层。通常其最小组分应大于1％，而 某些镀层，合金含量虽少于1％，但对镀层性 能影响大，也可称为合金镀层。
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4.1 电镀合金的特点
--与热冶金合金相比： ❖ 容易获得高熔点与低熔点金属组成的合金，如Sn-
② 防护-装饰性镀层：如 Cu-Ni-Cr镀层等，既有装饰 性，亦有防护性。
③ 装饰性镀层：如Au及Cu—Zn仿金镀层、黑铬、黑 镍镀层等。
④ 耐磨和减摩镀层：如硬铬，Ni—SiC，Ni-石墨等。 ⑤ 电性能镀层: 如Au，Ag镀层等，既有高的导电率，
又可防氧化，避免增加接触电阻。
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展性和韧性通常有所降低。 ❖ 单金属难镀的W，Mo，Ti，V等，可与铁族元素
（Fe，Co，Ni）共沉积形成合金。 ❖ 不同色调的合金镀层，如银合金、彩色镀镍及仿
金合金，具有更好的装饰效果。
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4.2 合金共沉积的条件及方法
除需具备单金属沉积的基本条件外： 1. 两种金属中至少有一种金属能从其盐的水溶液中
沉积。 2. 共沉积的两种金属的沉积电位必须十分接近。
实现共沉积的方法： 1. 改变镀液中金属离子的浓度比； 2. 采用适当的配合剂； 3. 采用特定的添加剂。
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4.3 合金共沉积的类型
按镀液和工艺参量对沉积层的影响：
正常共沉积特征是：电位较正的金属优先析出。包 含正则共沉积、非正则共沉积、平衡共沉积。 非正常共沉积特征是：电位较负的金属反而优先析 出(称为异常共沉积)，或是难以从水溶液中单独沉 积出的金属，如钛、钼、钨等，在铁族金属诱导下 发生共析(称为诱导共沉积)。
Ni －2e→Ni2+(阴极溶解)
4OH－－4e→2H2O+O2↑
2Ni＋3[O]→Ni2O3
2Cl-－2e→Cl2↑
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金属沉积过程
溶液中的金属离子 传质步骤
双电层的金属离子 前置化学步骤
放电金属离子 电荷转移步骤
平面晶面上吸附离子/原子 表面扩散
结点处的吸附离子/原子 脱水去分子
原子进入晶格
结晶步骤
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界面 反应 步骤
3、电镀单金属
1) 镀锌：钢铁零件上镀锌主要作用是防腐蚀，用量占 全部电镀零件的1/3至1/2。
2) 镀铬：钢铁零件上镀铬，在海洋和湿热大气环境中， 保护性能比锌好，航空、航海中大多采用镀铬。但 有毒，受限制。
3) 镀锡：腐蚀产物无害，易于钎焊，用于食品罐头包 装制品、饮具、餐具及电子工业中很多需要钎焊的 零件。
第四讲
电镀及化学镀新技术
本节主要内容
一、电镀新技术 二、化学镀新技术
一、电镀
电镀铜
镀铜应用：装饰性、打底层提高结合力、耐腐性 广泛应用于电子器件、装饰业等方面。
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电镀镍
镀铜应用：装饰性、耐磨、耐腐性 广泛应用于电子器件、装饰业等方面。
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1、概述
Ni-P合金。 ❖ 在相同合金成分下，电镀合金与热熔合金比，硬
度高，延展性差。
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--与单金属镀层相比： ❖ 结晶更细致，镀层更平整、光亮。 ❖ 非晶结构镀层。 ❖ 特殊物理性能，如导磁性、减摩性、钎焊性。 ❖ 更耐磨、耐蚀、耐高温，有更高硬度和强度。延
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4) 镀铜：其他镀层的中间层，提高镀层和基 体的结合力。 5) 镀镍：应用面广，防护装饰性(钟表、家用 电器等)和功能性(易磨损件修复电镀)两方面。
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适用于大量产、大工件和工艺经常变化的生产。
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❖ 电镀是一种用电化学方法在镀件表面上沉积 所需形态的金属覆层工艺。目的是改善材料 的外观、提供材料的各种物理化学性能，赋 予材料表面特殊的耐蚀性、耐磨性、装饰性、 焊接性及电、磁、光学性能等。镀层一般为 几微米到几十微米厚。
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镀层按使用性能可分为：
① 防护性镀层：如锌、锌-镍、镍、镉、锡等镀层， 作为耐大气及各种腐蚀环境的防腐蚀镀层。
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❖ 防护性合金电镀 ❖ 装饰性合金电镀 ❖ 耐磨性合金电镀 ❖ 减摩性合金电镀 ❖ 钎焊性合金电镀 ❖ 电学性能合金电镀 ❖ 磁学性能合金电镀 ❖ 光学性能合金电镀 ❖ 其他性能合金电镀
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⑥ 磁 性 能 镀 层 ： 软 磁 性 能 镀 层 (Ni-Fe ， FeCo)，硬磁性能(Co-P，Co-Ni)等。
⑦ 可焊性镀层：Sn-Pb，Cu，Sn，Ag等。 ⑧ 耐热镀层：Ni-W，Ni，Cr镀层。 ⑨ 修复用镀层：造价高易磨损件，加工超差
件，电镀修复尺寸，节约成本，延长寿命。 可电镀Ni，Cr，Fe层进行修复。
2.1 电镀溶液
① 主盐 ② 配合剂 ③ 导电盐 ④ 缓冲剂 ⑤ 阳极活化剂 ⑥ 镀液稳定剂 ⑦ 特殊添加剂
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2.2 金属的电电解镀液过：H程2SO4+NiSO4+H2O
①阴极上的反应：
Ni2++2e→Ni(形成镀层)
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②阳极上的反应：
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按镀层与基体间的电化学性质可分为：
❖ 阳极性镀层：镀层相对于基体金属的电位为负， 如钢上的镀锌层。
❖ 阴极镀层：镀层相对于基体金属的电位为正，如 钢上的镀镍层、镀锡层等。
按镀层的组合形式可分为：
❖ 单 层 镀 层 （ Zn 或 Cu ） 、 多 层 金 属 镀 层 （ CuSn/Cr，Cu／Ni／Cr）、复合镀层（ Ni-A2O3， Co-SiC）。
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2、电沉积的基本原理
❖ 金属电沉积是指在直流电的作用下，电解液 中的金属离子还原，并沉积到零件表面形成 有一定性能的金属镀层的过程。
︸ ❖ 电解液有水溶液、有机溶液和熔融盐。 湿法电镀 熔融盐电镀
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4、合金电镀
❖ 两种或两种以上的元素共沉积所形成的镀层 为合金镀层。通常其最小组分应大于1％，而 某些镀层，合金含量虽少于1％，但对镀层性 能影响大，也可称为合金镀层。
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4.1 电镀合金的特点
--与热冶金合金相比： ❖ 容易获得高熔点与低熔点金属组成的合金，如Sn-
② 防护-装饰性镀层：如 Cu-Ni-Cr镀层等，既有装饰 性，亦有防护性。
③ 装饰性镀层：如Au及Cu—Zn仿金镀层、黑铬、黑 镍镀层等。
④ 耐磨和减摩镀层：如硬铬，Ni—SiC，Ni-石墨等。 ⑤ 电性能镀层: 如Au，Ag镀层等，既有高的导电率，
又可防氧化，避免增加接触电阻。
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金合金，具有更好的装饰效果。
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4.2 合金共沉积的条件及方法
除需具备单金属沉积的基本条件外： 1. 两种金属中至少有一种金属能从其盐的水溶液中
沉积。 2. 共沉积的两种金属的沉积电位必须十分接近。
实现共沉积的方法： 1. 改变镀液中金属离子的浓度比； 2. 采用适当的配合剂； 3. 采用特定的添加剂。
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4.3 合金共沉积的类型
按镀液和工艺参量对沉积层的影响：
正常共沉积特征是：电位较正的金属优先析出。包 含正则共沉积、非正则共沉积、平衡共沉积。 非正常共沉积特征是：电位较负的金属反而优先析 出(称为异常共沉积)，或是难以从水溶液中单独沉 积出的金属，如钛、钼、钨等，在铁族金属诱导下 发生共析(称为诱导共沉积)。
Ni －2e→Ni2+(阴极溶解)
4OH－－4e→2H2O+O2↑
2Ni＋3[O]→Ni2O3
2Cl-－2e→Cl2↑
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金属沉积过程
溶液中的金属离子 传质步骤
双电层的金属离子 前置化学步骤
放电金属离子 电荷转移步骤
平面晶面上吸附离子/原子 表面扩散
结点处的吸附离子/原子 脱水去分子
原子进入晶格
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界面 反应 步骤
3、电镀单金属
1) 镀锌：钢铁零件上镀锌主要作用是防腐蚀，用量占 全部电镀零件的1/3至1/2。
2) 镀铬：钢铁零件上镀铬，在海洋和湿热大气环境中， 保护性能比锌好，航空、航海中大多采用镀铬。但 有毒，受限制。
3) 镀锡：腐蚀产物无害，易于钎焊，用于食品罐头包 装制品、饮具、餐具及电子工业中很多需要钎焊的 零件。
第四讲
电镀及化学镀新技术
本节主要内容
一、电镀新技术 二、化学镀新技术
一、电镀
电镀铜
镀铜应用：装饰性、打底层提高结合力、耐腐性 广泛应用于电子器件、装饰业等方面。
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电镀镍
镀铜应用：装饰性、耐磨、耐腐性 广泛应用于电子器件、装饰业等方面。
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1、概述