浅谈化学镀镍层的钎焊性的影响因素.pdf
浅谈影响化学镀镍钎焊性的因素程海（深圳市恒翔表面处理技术有限公司）化学镀是在不通电的情况下，利用氧化还原反应在具有催化表面的镀件上获得金属合金的一种方法。它具有表面硬度高、耐磨性好；硬化层厚度极其均匀，处理后的零件不受形状限制，不变形：耐腐蚀性能优良；镀层与基体结合强度高；可处理多种基体材料等特点。广泛应用于机械、电子、塑胶、模具、冶金、石油化工、陶瓷、液压、航空航天等工业部门。化学镀镍的分类很多：按镀液的pH值分类：有酸性、中性和碱性三类；按沉积温度分类：有低温、中温和高温三类；按合金成分分类：有低磷、中磷和高磷三类；按所用还原剂分类：Ni-P、Ni-B等。 镀层性能简介镀层中磷的质量分数性能c-4 7-9 10-12密度S/cm3 8.28 8.12-7.95 7.9软化点℃ １３００ ８９０ ８９０电阻率ｘn．cm ２０一３０ ４０—７０ １２０热膨胀系数ｘ１０—６/℃ １４ １３ １２拉伸强度MPa ２００ 800—９00 750-９00伸长率％ ０． l ０．１—０．４ 0．５—１．５ 镀层硬度HV 650—700 550—600 500—550 台式磨损试验TwＩ １０—２０ １５—２０ ２０—２５ 钢件内应力MPa ９８ ＋５０ －５０ 磁化率％ ４ 矫顽力A/M 800—1600 80—160 Ｏ 耐盐雾性h ２４ ２０0 １０00 耐碱腐蚀性最好较好中等耐酸腐蚀性较差中等较好焊接性优良较好中等化学镀镍主要用于以下不同场合：耐磨性；耐蚀性、耐热性；光亮性、脱模性；润滑性；焊接性；电磁导电性；磨损或超差表面的增厚与修复等。
这里我们主要讨论一下它的焊接性。 焊接性主要应用在以下几个方面： 表（1）化学镀镍的焊接性 应用范围 应用领域 母材镀层厚度（1xm） 使用原因 散热器 铝 10 耐腐蚀、钎焊、厚度均匀 底座（底盘） 铝/铜 12-38 耐腐蚀与钎焊 散热片 铝 10 耐腐蚀与钎焊 电子零件 铜、铝 2.5-18 耐腐蚀、钎焊 电容器元件 陶瓷 5-10 导电、钎焊 压电陶瓷元件 8-12 导电、抗振、钎焊 从以上应用可以看出它的焊接性在电子工业中尤为重要。 在电子工业中。 轻金属元件常常采用化学镀镍磷来提高其钎焊性能。 所以我们主要讨论一下影响镍磷合金焊接性的因素。 1、磷含量的影响镍磷镀层的钎焊性能与其磷含量成反比，低磷（磷含量0.1%-3%）镀层易于钎焊，当磷含量由4%增至9%时，钎焊性能逐渐变坏，9%以上的镀层钎焊性能就很差了。这主要是因为磷是非金属，随着磷含量的增加，镀层的非金属性逐渐增强，影响焊膏的润湿和移动。为了改善半导体器件零件对焊料的润湿性，可进行化学镀镍。锡焊球对化学镀镍的润湿性随磷含量的增加而下降，磷含量低于5%（质量）的镀层润湿性与电镀镍相差无几。磷含量大于7%（质量）涂层的润湿性与磷含量成反比，磷含量大于11%（质量）涂层的润湿性很差。
2、后处理温度的影响磷化学镍耐高温性能较差，当后处理温度高于240度(焊接温度)时，镀层容易氧化，表面形成一层肉眼无法观察到的氧化层，在焊接时阻挡了焊膏与新鲜镍磷镀层的接触，造成焊接不良。因此后处理时温度应控制在100-180℃，烘烤时间不宜过长。 3、镀层厚度的影响镍磷合金的焊接性还与镀层厚度有关，当镀层低于一定厚度时，孔隙率很大，焊膏与母材多处接触，无法分散，造成焊接不良。因此镀层厚度应控制在1微米以上。 4、焊料的影响近两年，由于欧盟Rolls的标准要求，焊料经历了一个演变过程。由原来的锡铅合金焊料，转变为锡银合金焊料，最后到现在的锡铋合金含量。其中铅和银的可焊性都很好，铋的可焊性较差，由于铅在欧盟是禁用物质，银又价格昂贵，所以现在使用的焊膏几乎都是锡铋合金。因此，不同焊膏在同样的条件下，化学镍层的焊接性能会有很大的不同。5、镀液体系的影响。试验表明，二甲胺硼烷（DMAB）镀液所获得的镀层，无论其硼含量多少，沉积后立即钎焊，都有良好的可焊性。镍硼镀层的钎焊性能优于镍磷镀层，这一特性在电子工业中得到了广泛的应用。6、电镀条件的影响不同的电镀条件会形成不同的镀层。
（这其实就是对磷含量的影响）。温度、浓度、pH值都对磷含量有很大的影响，温度升高，磷含量降低；浓度升高，磷含量降低；pH值升高，磷含量也相应降低。因此，对于同一种镀液，若想得到焊接性能好的镀层，宜将各参数控制在上限。另外，统一体系中次磷酸钠的含量也有很大的影响，当次磷酸铵含量降低时，镀层的焊接性会相应提高。 7.镀液老化的影响 随着镀液的老化，溶液中正磷酸钠的含量逐渐增加，此时在同样的操作条件下，镀层的磷含量会逐渐增加。因此，会影响镀层的焊接性。（转152页） / 弓 / 7. 会摆动，造成产品相互碰撞 / 划伤。摆动幅度过大时，产品与挂具有可能接触到阳极，此时容易“翻车”，将飞杆撞坏，这样一来，产品全部被划伤。3、挂具的使用与保养综上所述，挂具是电镀的工具，只有用好这个工具，才能充分发挥它的效用，避免各种不适合的缺陷。在日常生产和保养中，更要重视挂具的使用与保养。挂具前应检查挂具的状况，若有破损、漏胶、断脚等缺陷，则不能上生产线使用，应标记为不良品，送修。若发现挂脚金属未脱镀或脱镀不彻底或挂具有金属结节，应重新脱镀或用钳子清理干净后再挂具。挂针必须适当调整，确保工件不变形，以最佳状态进入槽内电镀，若挂针脱镀过细或胶皮外无挂针金属，可用钳子剥去另一段钢丝，做挂针；所有挂针点必须挂满产品，不可空挂，减少尖端放电机会。
吊挂时还应对吊架进行检查，对有破损、漏胶、断腿等情况的吊架，应标记不良并送修；对检查时发现腿变形的吊架，应标记不良并送修。由于塑料电镀的特性，每次电镀后都要将吊架取下，并且要将吊架取干净，以免影响下次电镀的导电性等方面。吊架在运输过程中应放在吊架车上或用手搬运，吊架下面的橡胶包不要接触地面，避免吊架胶破损、断胶而引起的一系列问题。摆放吊架时还应保证相互不干扰，避免取出时吊销钩在一起而损坏；临时摆放在车间时，应倒置摆放，避免吊架胶破损、断胶而引起的一系列问题。对例行检查发现的不良吊架，应进行分类、修复。如因超过使用年限而无法修复时，应予以更换；如有断胶现象，应修补胶层；还应调整钢针的松紧度。以保证使用时挂具完好。（上接第147页） 8、金属添加剂的影响 镀层中加入一些添加剂（特别是金属添加剂）对焊接性能有比较大的影响。例如在镀液中加入硫酸铜（起促进剂和光亮剂的作用），会使所得镀层的焊接性能比不加添加剂的镀层好得多。镍锡磷三元合金镀层的焊接性能比普通化学镍磷合金镀层好得多。 9、贮存时间及环境的影响 产品贮存的环境和时间也有很大的影响。如果环境中酸性或碱性气体过高，镀层过大，贮存时间过长，表面就会被氧化，造成焊接困难。
所有化学镍镀层的钎焊性能都明显受到空气中异常浓度SO2存在的影响。大气中的氯或含氯物质对各种化学镍镀层的钎焊性能也有不利影响。高湿、高温对钎焊性能也有不利影响。10、钝化液的影响铬对焊接是不利的。因此，六价铬钝化液会影响镀层的焊接性能。铬酐钝化液优于重铬酸钾钝化液，三价铬钝化液优于六价铬钝化液。有些无铬钝化液中含有硅酸盐，其残留物对焊接性有影响。市场上的脱水剂中含有一些助焊剂成分，形成的疏水膜在高温下（约200度）会分解。释放新鲜的镀层表面可以保证更好的焊接性能。总之。低磷、新鲜、活化的涂层表面易于钎焊。