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CN112160002B - 一种在铜合金表面进行表面活化处理的方法 - Google Patents

一种在铜合金表面进行表面活化处理的方法 Download PDF

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CN112160002B
CN112160002B CN202010970739.0A CN202010970739A CN112160002B CN 112160002 B CN112160002 B CN 112160002B CN 202010970739 A CN202010970739 A CN 202010970739A CN 112160002 B CN112160002 B CN 112160002B
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Abstract

本申请公开了一种在铜合金表面进行表面活化处理的方法。包括以下步骤:1)将铜合金待电镀件进行电解除油并水洗;2)将电解除油、水洗之后的铜合金待电镀件传送至活化液中并在室温下进行活化;活化液由包含以下组分制成:A剂、B剂、硫酸;其中A剂由包含以下组分制成:A剂由包含以下体积百分比的组分制成:过硫酸钠70‑90%、氯化钠0.5‑5%、柠檬酸5‑15%、尿素4‑10%;B剂由包含以下组分制成:非离子表面活性剂、氧化铁、去离子水;3)将活化完成后的铜合金待电镀件进行水洗并烘干,从而得到电镀产品,本申请的方法具有改善铜和铜合金材料活化不足或浸蚀过度、生产过程稳定、并且能够适应不同成分的铜和铜合金材料优点。

Description

一种在铜合金表面进行表面活化处理的方法
技术领域
本申请涉及LED电镀行业中活化的技术领域,尤其是涉及一种在铜合金表面进行表面活化处理的方法。
背景技术
电镀就是在含有某种金属离子的电解质溶液中,将待电镀件作为阴极,通以一定波形的低压电流,使金属离子在阴极表面得到电子还原成金属单质并不断在沉积为金属镀层的加工过程。待电镀件在加工、运输、存放等过程中,表面往往带有氧化层、微观突出点、锈蚀物或其他污物,由于铜合金待电镀件表面的氧化层、微观突出点、锈蚀物或其他污物使得不同铜或铜合金材料表面粗糙不平,造成不同铜或铜合金材料表面的表面粗糙度不同,同一铜或铜合金材料表面不同位置的表面粗糙度也不同。表面粗糙度是指铜或铜合金材料表面具有的较小间距和微小峰谷不平度,其两波峰或两波谷之间的距离(波距)很小(在1mm以下),用肉眼是难以区别的,因此它属于微观几何形状误差。将铜合金待电镀件表面的氧化层、微观突出点、锈蚀物或其他污物导致的铜合金待电镀件表面粗糙不平的物质统称为氧化层。如果要使镀层牢固地附着在铜或铜合金材料表面,就需要对铜或铜合金材料进行电镀前处理,电镀前处理的一般工艺是除油→水洗→浸蚀/活化→水洗。
目前,电镀工件在除油后普遍采用大量的硫酸作为电化学浸蚀或者活化方式,参考公布号为CN105568337A的发明专利,该发明公开了一种电镀过程中进行预处理的方法,对待镀件进行除油和浸蚀工序,所述浸蚀工序中采用的光亮浸蚀液包括质量分数为98%的硫酸、浓硝酸和质量分数为37%的盐酸;所述光亮浸蚀液的组分为:硫酸700-750g/L、浓硝酸450-550g/L、盐酸3-8g/L。
针对上述中的相关技术,发明人认为存在有如下缺陷:随着技术的发展和对成本的挖掘,作为电镀工件的铜和铜合金材料的成份也不断变化,之前的硫酸作为电化学浸蚀或者活化方式的方式已经不能满足现有材料的活化要求,实际生产过程中频繁出现活化不足或浸蚀过度的现象,即铜和铜合金材料表面的氧化层、微观突出点、锈蚀物或其他污物去除不彻底或者浸蚀到了铜和铜合金材料内部,难以保证铜/铜合金材料和镀层的结合力,严重影响了产品的品质,制约了生产效率的提升。
目前市场上也有一些以强氧化剂为主的活化酸来解决铜和铜合金材料活化不足或浸蚀过度的现象,但在生产过程中非常不稳定,实际生产过程总连续生产2-3小时就要重新更换活化酸,非常不利于连续生产,而且对有些铜材和铜合金材料并不适用,仍然会出现活化不足或浸蚀过度的现象。
发明内容
本申请提供一种在铜合金表面进行表面活化处理的方法,其具有改善铜和铜合金材料活化不足或浸蚀过度、生产过程稳定、并且能够适应不同成分的铜和铜合金材料的优点。
为实现上述目的,本申请提供了如下技术方案:
一种在铜合金表面进行表面活化处理的方法,包括以下步骤:1)将铜合金待电镀件进行电解除油并水洗;2)将电解除油、水洗之后的铜合金待电镀件传送至活化液中并在室温下进行活化;活化液由包含以下组分制成:A剂、B剂、硫酸;其中A剂由包含以下组分制成:A剂由包含以下体积百分比的组分制成:过硫酸钠70-90%、氯化钠0.5-5%、柠檬酸5-15%、尿素4-10%;B剂由包含以下组分制成:非离子表面活性剂、氧化铁、去离子水;3)将活化完成后的铜合金待电镀件进行水洗并烘干,从而得到电镀产品。
优选的,B剂由包含以下体积百分比的组分制成:非离子表面活性剂2-6%、氧化铁35-54%、去离子水40-60%。
优选的,A剂用量为45-50g/L、B剂用量为0.2-0.8mL/L、硫酸用量为2-8mL/L。
优选的,活化液的pH值为1-4。
优选的,活化时间为3-45s。
优选的,活化所需温度为25-50℃。
优选的,铜合金待电镀件在脱脂液中进行电解除油,脱脂液包括浓度为60-90g/L的除油粉,脱脂液的波美度为4-12°Bé。
优选的,电解除油所需电流为20-60A。
优选的,电解除油时间10-60s。
优选的,电解除油在室温下进行。
综上所述,本申请包括以下至少一种有益技术效果:
1.非离子表面活性剂带动其他组分一起向内渗透,使氧化层产生自剥离,少量的氯离子、硫酸、过硫酸钠的协同作用加快铜合金待电镀件表面氧化层、微观突出点、锈蚀物等的去除,尿素则降低金属腐蚀介质中的腐蚀速度,从而保证铜材和铜合金材料不被腐蚀严重,少量的柠檬酸和硫酸的协同作用使得铜合金待电镀件的金属表面呈现活化状态,从而保证镀层与金属的结合力,过硫酸钠、氧化铁和非离子表面活性剂的协同作用使得铜合金待电镀件的金属表面更加平整,从而起到光亮、研磨、整平作用,最终达到快速去除氧化层的目的,从而提升了电镀产品的镀层结合力,保证了电镀产品的品质,并且能适应不同成分的铜或铜合金材料,改善了出现活化不足或浸蚀过度的现象,生产过程中非常稳定,活化液的更换周期长达36小时,提高了生产效率。
2.非离子表面活性剂能降低活化液的挥发,结合过硫酸钠使硫酸的浓度下降缓慢,采用的非离子表面活性剂生物降解性好,对环境友好,通过和活化液中其他各类阴离子、阳离子的协同作用,从而在洗除铜合金待电镀件表面的氧化层、残留的油污的同时大大减少了自身的消耗量,减少有害化学品在环境中的积累和危害,节能环保。
3. 本申请的方法增加铜材和铜合金材料化学抛光的功能,在活化环节同时达到对铜材和铜合金材料抛光、研磨、活化的作用,避免了需要分步进行抛光、研磨和活化表面前处理,提高了产线生产效率;
4. 本申请的方法能够去除不同表面粗糙度的铜或铜合金材料,即使是氧化严重的铜或铜合金材料也具有良好的活化效果;
5. 本申请的方法针对爆皮严重的材料也具有良好的活化效果,解决了因为爆皮严重而难以生产的铜或铜合金材料的难题;
6. 本申请的方法生产成本较为低廉,利于推广应用,具有较高的经济效益和工业开发价值。
附图说明
图1是实施例1-10、实施例16的铜合金待电镀件活化前的显微镜放大图。
图2是实施例1-16和对比例7-8的电镀产品显微镜放大图。
图3是对比例1-2的电镀产品显微镜放大图。
图4是对比例3-6的电镀产品显微镜放大图。
图5是对比例9的电镀产品显微镜放大图。
图6是实施例1-16的电镀产品附着性测试后的显微镜放大图。
图7是对比例1-30的电镀产品附着性测试后的显微镜放大图。
附图标记说明:1、表面粗糙;2、表面光滑;3、划格试验的划格线;4、镀层没有脱落;5、镀层发生脱落。
具体实施方式
以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。
实施例1
一种在铜合金表面进行表面活化处理的方法,包括以下步骤:
第一步:先将铜合金待电镀件传送至脱脂液中并在室温下进行电解除油,脱脂液呈强碱性,电解除油所需电流为45A,电解除油时间为10s,以达到脱脂除油的目的。脱脂液包括浓度为70g/L的除油粉,脱脂液的波美度为8°Bé,电解除油步骤完成之后,在室温下对经过电解除油后的铜合金待电镀件进行三级水洗以洗净残余的脱脂液。其中,除油粉购自温州正邦化工有限公司,型号为CF-W318,除油粉市售渠道获得即可,并不对除油粉的来源做限制。
第二步:将电解除油、水洗之后的铜合金待电镀件传送至活化液中并在室温下进行活化,活化液的pH值为3,活化时间为15s,活化温度为45℃。
活化液由包含以下组分制成:A剂45g/L、B剂0.2mL/L、硫酸5mL/L。其中A剂由包含以下体积百分比的组分制成:过硫酸钠78.5%、氯化钠2.5%、柠檬酸10%、尿素9%;B剂由包含以下体积百分比的组分制成:非离子表面活性剂3%、氧化铁37%、去离子水60%。
其中,非离子表面活性剂购自巴斯夫(中国)有限公司,型号为AEO-9,非离子表面活性剂市售渠道获得即可,并不对非离子表面活性剂的来源做限制。
第三步:活化步骤完成之后,在室温下对经过活化后的铜合金待电镀件进行三级水洗以洗净残余的活化液。随后将活化完成的铜合金待电镀件进行烘干步骤,以烘干铜合金待电镀件表面的水分,烘干温度为150℃,最后得到电镀产品。
将电解除油、活化前的铜合金待电镀件置于显微镜下放大20倍观察,相关的显微镜放大图参见图1,将烘干完成的铜合金待电镀件置于显微镜下放大20倍观察铜合金待电镀件表面的活化情况,相关的显微镜放大图参见图2,从图2可以看出,铜合金待电镀件活化效果非常好。
实施例2-5
实施例2-5和实施例1的不同之处在于每个步骤的参数不同。相关的详细参数参见表1。实施例2-5所用的铜合金待电镀件活化之后的效果也如图2所示(由于实施例2-5所得的电镀产品的活化效果跟实施例1的差别微弱,实施例2-5所得的电镀产品放置于同样倍数的显微镜下观察得到相似度高的图片,为简化阅读,统一采用图2作为活化效果说明)。
1.表1实施例1-5每个步骤的参数汇总
Figure RE-579540DEST_PATH_IMAGE001
参见表1,从图1可以看出,铜合金待电镀件表面上具有一层厚的氧化层,测得的表面粗糙度Ra为2.5-5μm,在活化液的作用下得到图2所述的电镀产品,测得的表面粗糙度Ra为0.08-0.16μm,铜合金待电镀件表面的氧化层、微观突出点、锈蚀物或其他污物使得不同铜合金待电镀件表面粗糙不平的状况大大改善,整平了铜合金待电镀件微观上不平的表面,未经活化的铜合金待电镀件呈暗淡光泽,经活化后呈较光亮的色泽,在活化步骤就同时达到了对铜合金待电镀件进行抛光、研磨、活化的作用,大大提升产品质量的同时也大大提高了产线效率;并且活化温度在室温下也能够有良好的活化效果,节能环保。
除油步骤主要是洗除铜合金待电镀件表面的油渍及污垢, 除油粉采用环保无磷的配方,避免了市售上的含磷配方产生的含磷废水会导致水体富营养化,破坏生态平衡,同时除油效果好,除油效率高达98.8%;除油步骤在室温下进行,避免了需要加热以提升除油效果和效率的耗能弊端,节能环保。
活化步骤主要是腐蚀掉铜合金待电镀件表面的氧化层或杂质,并活化铜合金待电镀件表面从而使后面的金属镀层具有良好的结合力。非离子表面活性剂在很低浓度时就能显著降低水的表面张力,快速渗透到铜合金待电镀件的金属表面和氧化层之间,并带动其他组分一起向金属表面渗透,使氧化层产生自剥离,少量的氯离子、硫酸、过硫酸钠的协同作用加快铜合金待电镀件表面氧化层、微观突出点、锈蚀物等的去除,尿素则降低金属腐蚀介质中的腐蚀速度,从而保证铜材和铜合金材料不被腐蚀严重,少量的柠檬酸和硫酸的协同作用使得铜合金待电镀件的金属表面呈现活化状态,从而保证镀层与金属的结合力,过硫酸钠、氧化铁和非离子表面活性剂的协同作用使得铜合金待电镀件的金属表面更加平整,从而起到光亮、研磨、整平作用,最终达到高效去除氧化层的目的。
非离子表面活性剂能降低活化液的挥发,结合过硫酸钠使硫酸的浓度下降缓慢,保证氧化层与其他组分快速进行反应,促进成膜,减少活化液的损失,从而提高除油、除氧化层的效率。采用的非离子表面活性剂生物降解性好,对环境友好,通过和活化液中其他各类阴离子、阳离子的协同作用,从而在洗除铜合金待电镀件表面氧化层、残留的油污的同时大大减少了自身的消耗量,减少有害化学品在环境中的积累和危害,节能环保。
活化液中存在着性质相反的极性基团,例如柠檬酸含有的羟基和羧基为亲水基,尿素的酰胺基为亲水基,氯离子则为亲油基等,活化液中这两种性质相反的极性基团能吸附在清洁的铜合金待电镀件表面形成单分子膜,这两种性质相反的极性基团既能在阳极成膜,也能在阴极成膜;而过硫酸钠阻止水和水中的溶解氧向铜合金待电镀件表面的扩散,起了缓蚀作用,过硫酸钠本身的氧化性使得无需水中溶解氧的帮助即能与铜合金待电镀件的金属反应,在金属表面形成一层致密的氧化膜,少量的非离子表面活性剂即可帮助活化液在金属表面形成效果良好的氧化膜。配方环保,活化液性能稳定,具有较高的经济效益和工业开发价值。
实施例6-10
实施例6-10和实施例1的不同之处在于铜合金待电镀件来自不同的厂家,不同厂家的铜合金待电镀件的成分、以及成分之间的配比不同,实施例6-10所涉及铜合金待电镀件分别来自A厂家、B厂家、C厂家、D厂家、E厂家并且只是示例性说明,只是为了阐述本申请能适应不同的铜材和铜合金材料。实施例6-10所用的铜合金待电镀件经过活化。实施例6-10所用的铜合金待电镀件活化之后的效果也如图2所示。相关的详细参数参见表2。
表2实施例6-10不同厂家的铜合金待电镀件主要成分和配比
Figure RE-866296DEST_PATH_IMAGE002
参见表2,从图2可以看出,针对不同的成分、以及成分之间配比不同的于铜合金待电镀件的活化效果也非常出色,能适应不同的铜材和铜合金材料。
实施例11-15
实施例11-15和实施例1的不同之处在于所用的铜合金待电镀件表面的表面粗糙度不同,其他的步骤、参数和配方一致。实施例11-15中所用的铜合金待电镀件表面的表面粗糙度并不限制于所示例的表面粗糙度,本发明涉及的铜合金待电镀件的表面粗糙度并非限定于该表面粗糙度。实施例11-15所用的铜合金待电镀件活化之后的效果也如图2所示。相关的详细情况参见表3。
表3 实施例11-16所用的铜合金待电镀件的表面粗糙度
Figure RE-100968DEST_PATH_IMAGE003
参见表3,铜和铜合金材料经热处理后,表面生成一层很厚的氧化层,最高厚度可高达10μm甚至大于10μm,这种表面状态的存在给铜和铜合金材料的表面处理带来很大的困难。实施例11-15所用的铜合金待电镀件活化之后的效果也如图2所示。从表3和图2可以看出,在经过本申请的方法进行表面活化处理后,针对铜合金待电镀件表面的不同表面粗糙度活化效果非常出色,对于氧化层比较薄的铜和铜合金材料的去除效果甚至小于0.1μm,能够适应不同表面粗糙度的铜合金待电镀件。
对比例1-10
对比例1-10和实施例1的不同之处在于活化步骤的参数、活化液的组分不同,对比例1-2所用的铜合金待电镀件经过表面活化处理之后的状态如图3所示,对比例3-6所用的铜合金待电镀件经过表面活化处理之后的状态如图4所示,对比例7-8所用的铜合金待电镀件经过表面活化处理之后的状态如图2所示,对比例9所用的铜合金待电镀件经过表面活化处理之后的状态如图5所示。相关的详细参数和结果参见表4。
表4 对比例1-10和实施例1的结果对比
Figure RE-833170DEST_PATH_IMAGE004
参见表4,对比例1-9采用强酸为主的活化液的电镀工业通常还需通电进行活化步骤。对比例1和对比例2采用的电流相同、活化时间相同的条件下,增大硫酸浓度虽然能够加快氧化层的去除,但是从图3可以看出,硫酸浓度的变化对活化效果影响较小,这可能是硫酸浓度增加反而会腐蚀到铜合金待电镀件的金属表面,起到增加铜合金待电镀件的表面粗糙度的反效果。
对比例3和对比例4相比对比例2分别增大电流和延长活化时间,从图4可以看出,电流的变化对活化效果有一定影响,电流强度增大,铜合金待电镀件的活化速度较快,但是,高电流区的镀层厚、粗糙、容易烧焦,无法使表面粗糙度大的材料正常生产;延长活化时间,电流强度不变,铜合金待电镀件容易镀得均匀,可以使表面粗糙度大的铜合金待电镀件变好,但铜合金待电镀件活化时间的延长影响工作效率,产线难以应用。
盐酸对铜合金待电镀件的活化效果优秀,所以对比例5-7加入少量盐酸以提高活化效果,参照图4和图5,加入少量的盐酸后,活化效果加强,但添加量只能是2ml/l以内,产线操作难于控制,随着盐酸用量增加,腐蚀程度增加,电镀产品的平整性反而下降,电镀产品的表面粗糙度增大,这可能是因为盐酸对铜合金待电镀件易形成脱锌过腐蚀,铜合金待电镀件的金属表面容易过量腐蚀,使得电镀产品的表面粗糙度增大。
对比例8采用混合酸的方式对铜合金待电镀件进行活化步骤,参照图5,混合酸的活化方式有较好的活化效果,但硝酸会产生氮氧化物黄烟,严重污染空气,同时产线验证不稳定,产品间隔性出现活化不足或浸蚀过度的现象。
对比例9采用硫酸氢钠作为活化的主要组分,硫酸氢钠为强电解质,能够使得铜合金待电镀件的金属表面呈现稳定的活化状态,参见图5,由于硫酸氢钠的酸度不够,对氧化层的去除效果不理想。
对比例10-28
对比例10-22和实施例1-5的不同之处在于:对比例10、对比例11所用的A剂中过硫酸钠的用量分别少于或多于实施例1-5所用的A剂中过硫酸钠的用量;对比例12、对比例13所用的A剂中氯化钠的用量分别少于或多于实施例1-5所用的A剂中氯化钠的用量;对比例14、对比例15所用的A剂中柠檬酸的用量分别少于或多于实施例1-5所用的A剂中柠檬酸的用量;对比例10-15的相关详细参数参见表5;
对比例16、对比例17所用的A剂中尿素的用量分别少于或多于实施例1-5所用的A剂中尿素的用量;对比例18、对比例19所用的B剂中非离子表面活性剂的用量分别少于或多于实施例1-5所用的B剂中非离子表面活性剂的用量;对比例20、对比例21所用的B剂中氧化铁的用量分别少于或多于实施例1-5所用的B剂中氧化铁的用量;对比例16-21的相关详细参数参见表6;
对比例22、对比例23所用的A剂的用量分别少于或多于实施例1-5所用的A剂的用量;对比例24、对比例25所用的B剂的用量分别少于或多于实施例1-5所用的B剂的用量;对比例26、对比例27所用的硫酸的用量分别少于或多于实施例1-5所用的硫酸的用量;对比例28的活化时间长于实施例1-5的活化时间;对比例22-28的相关详细参数参见表7。
表5 对比例10-15的相关详细参数汇总
Figure RE-899215DEST_PATH_IMAGE005
表6 对比例16-21的相关详细参数
Figure RE-153610DEST_PATH_IMAGE006
表7 对比例22-28的相关详细参数
Figure RE-124846DEST_PATH_IMAGE007
对比例10-28所得的电镀产品出现不同程度的流痕、氧化、变形、色差、起泡、脱皮、镀层不均匀、锈迹等现象。参见表5,对比例10、对比例11所用的A剂中过硫酸钠的用量分别少于或多于实施例1-5所用的A剂中过硫酸钠的用量,过硫酸钠配合氧化铁和非离子表面活性剂可高效去除铜合金待电镀件表面的氧化层,过硫酸钠可增加铜合金待电镀件的金属表面粗糙度,从而提高镀层和铜合金待电镀件的金属表面结合力,过硫酸钠太少不利于氧化层的去除,过硫酸钠本身具有强氧化性,因此过硫酸钠太多会腐蚀到铜合金待电镀件的金属表面,反而使得铜合金待电镀件的金属表面粗糙度过大,从而不利于镀层和铜合金待电镀件的金属表面结合力的增大,从而容易出现脱皮、色差等不良现象。
对比例12、对比例13所用的A剂中氯化钠的用量分别少于或多于实施例1-5所用的A剂中氯化钠的用量,氯离子配合硫酸、过硫酸钠可加快铜合金待电镀件表面氧化层、微观突出点、锈蚀物等的去除,铜合金待电镀件在去除氧化层后,铜合金待电镀件表面的金属呈裸露状态,比较容易氧化,少量氯离子的存在可配合非离子表面活性剂加速金属表面形成一层致密的氧化膜,氯离子过多不利于氧化膜的快速形成,氯离子过多反而破坏分解已经形成的氧化膜,适当的氯离子用量即可达到高效去除铜合金待电镀件表面的氧化皮、微观突出点、锈蚀物或其他污物的目的。
对比例14、对比例15所用的A剂中柠檬酸的用量分别少于或多于实施例1-5所用的A剂中柠檬酸的用量,少量的柠檬酸和硫酸的协同作用使得铜合金待电镀件的金属表面呈现活化状态,从而保证镀层与金属的结合力,柠檬酸过少不利于金属表面活化状态的维持,使得活化不足,从而导致铜合金待电镀件表面粗糙度增大,柠檬酸过多容易腐蚀到金属表面,同样容易导致铜合金待电镀件表面粗糙度增大。
参见表6,对比例16、对比例17所用的A剂中尿素的用量分别少于或多于实施例1-5所用的A剂中尿素的用量,尿素用于降低金属腐蚀介质中的腐蚀速度,从而保证铜材和铜合金材料不被腐蚀严重,过少的尿素用量则加重活化液中酸对金属表面的腐蚀速度,浸蚀过度,导致铜合金待电镀件表面粗糙度增大,过多会延长活化时间,氧化层去除效率变差,不利于实际应用生产。
对比例18、对比例19所用的B剂中非离子表面活性剂的用量分别少于或多于实施例1-5所用的B剂中非离子表面活性剂的用量,非离子表面活性剂用于降低水的表面张力,并能够快速渗透到铜合金待电镀件的金属表面和氧化层之间,同时带动其他组分一起向金属表面渗透,使氧化层产生自剥离,少量的氯离子、硫酸、过硫酸钠的协同作用加快铜合金待电镀件表面氧化层、微观突出点、锈蚀物等的去除,非离子表面活性剂过少降低氧化层的去除效率,非离子表面活性剂过多会导致腐蚀到金属表面,导致铜合金待电镀件表面粗糙度增大。
对比例20、对比例21所用的B剂中氧化铁的用量分别少于或多于实施例1-5所用的B剂中氧化铁的用量,氧化铁配合过硫酸钠和非离子表面活性剂使得铜合金待电镀件的金属表面更加平整,从而起到光亮、研磨、整平作用,氧化铁过少不利于整平金属表面,导致活化不足;氧化铁过多产生金属表面研磨过度,反而导致铜合金待电镀件表面粗糙度增大。
参见表7,对比例22、对比例23所用的A剂的用量分别少于或多于实施例1-5所用的A剂的用量,A剂的用量过少不利于氧化层的去除,A剂的用量过多腐蚀到金属表面,浸蚀过度,都导致铜合金带电镀件。
对比例24、对比例25所用的B剂的用量分别少于或多于实施例1-5所用的B剂的用量,B剂的用量过少影响A剂效果的发挥,B剂的用量过多研磨过多的同时也会发生金属表面腐蚀过度的问题,使得电镀产品的表面粗糙度都不符合生产需要。
对比例26、对比例27所用的硫酸的用量分别少于或多于实施例1-5所用的硫酸的用量,硫酸含量越高,反应速度越快,光亮性也越好,但过高对于溶解氧化层效果变差;硫酸含量低时反应速度降低,导致电镀产品暗沉,都不符合生产需要。
对比例28的活化时间长于实施例1-5的活化时间,活化时间过长,不仅会腐蚀到金属表面,对A剂、B剂和硫酸的消耗也是一种资源的浪费,同时活化时间过长还影响工作效率,产线难以应用。
实施例16
电镀产品电镀层爆皮不良是常见故障,原因很多,如水洗时铜合金待电镀件表面的油污没除尽、除油粉残留于铜合金待电镀件表面、或者活化效果不理想等,使得电镀产品在折弯试验或划格试验时就会发生镀层爆皮现象,即电镀产品无法承受一定的应力而爆皮。
实施例16和实施例1的不同之处在于:所用的铜合金待电镀件在进行折弯试验或划格试验时会发生镀层爆皮现象。实施例16所用的铜合金待电镀件活化之后的效果也如图2所示。相关的详细参数和结果参见表8。
对比例29-30
对比例29-30和实施例16的不同之处在于:所用的铜合金待电镀件进行活化步骤时所用的活化液组分不同。即对比例29所用的活化液组分包括体积浓度为100mL/L的硫酸,对比例30所用的活化液可由市售渠道获得,对比例30所用的活化液的主要成分为氟化氢铵、过硫酸钠、高锰酸钾和硫酸氢钠。相关的详细参数和结果参见表8。
表8 对比例29-30和实施例17针对脱皮铜合金待电镀件的对比结果
Figure RE-411470DEST_PATH_IMAGE008
参见表8,实施例16采用本申请的活化液,对于容易产生爆皮现象的电镀产品具有良好的预防效果,成功解决了铜材料或铜合金材料容易爆皮的难题,并且能够稳定的连续生产超过36小时而不用更换活化液,同时生产成本较为低廉,利于推广应用。而采用另外的活化液的对比例29和对比例30就难以改善铜材料或铜合金材料容易脱皮的难题,尤其是对比例30,生产过程非常不稳定,每4小时就需要更换活化液来保证活化效果,并且电镀产品品质不稳定,电镀产品间隔性出现活化不足或浸蚀过度的现象。
性能检测试验
1.附着性测试
(1)针对实施例1-16和对比例1-30所得的电镀产品分别进行划格试验:步骤一、将镀制产品放置于温度为260±10℃的环境中烘烤5分钟,冷却后在电镀料带两面,分别用美工刀划百格;
步骤二、用美纹胶将划百格部分进行一层压一层的方式粘贴,贴完以后用力压紧;
步骤三、一只手紧压镀制品,另一只手用力快速将美纹胶撕下。重复步骤二和步骤三并在显微镜下观察镀层脱落现象。
(2)折弯试验:先用与所需检测端子相同厚度的铜片垫于电镀产品需折弯处,用平口钳将样品弯曲至180度,在显微镜下观察弯曲面是否有镀层脱皮、剥落等现象。
经过划格试验和折弯试验后,实施例1-16的电镀产品附着性测试结果参见图6,对比例1-30的电镀产品附着性测试结果参见图7。从图6可以看出,实施例1-16的铜合金待镀件和镀层的结合力优秀。从图7可以看出,对比例1-30的铜合金待镀件和镀层的结合力较差,有镀层脱落现象。
2.烘烤测试
针对实施例1-16和对比例1-30所得的电镀产品分别放置于温度为180℃的环境中烘烤3H,烘烤完成后在显微镜下观察是否有起泡、变色现象。测试结果表明,实施例1-16、对比例4、7、12和29所得的电镀产品均无气泡和变色现象,而对比例1-3、5-6、8-11、13-29和对比例30所得的电镀产品出现不同程度的起泡、发白、脱皮现象,电镀产品的品质大幅降低。
3.浸锡测试
针对实施例1-16和对比例1-30所得的电镀产品分别放置于温度为260±5℃的焊锡炉的锡溶液中3-5s,取出后在显微镜下观察镀层沾锡面积并记录。
测试结果表面,实施例1-16的电镀产品沾锡表面积≥95%,即实施例1-16的铜合金待镀件和镀层的结合力优秀。对比例1-30的电镀产品沾锡表面积均小于90%,即对比例1-30的铜合金待镀件和镀层的结合力较差。
以上均为本申请的较佳实施例,并非依此限制本申请的保护范围,故:凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种在铜合金表面进行表面活化处理的方法,其特征在于:包括以下步骤:1)将铜合金待电镀件进行电解除油并水洗;2)将电解除油、水洗之后的铜合金待电镀件传送至活化液中并在室温下进行活化;活化液由包含以下组分制成:A剂用量为45-50g/L、B剂用量为0.2-0.8mL/L、硫酸用量为2-8mL/L;其中A剂由包含以下体积百分比的组分制成:过硫酸钠70-90%、氯化钠0.5-5%、柠檬酸5-15%、尿素4-10%;B剂由包含以下体积百分比的组分制成:非离子表面活性剂2-6%、氧化铁35-54%、去离子水40-60%;3)将活化完成后的铜合金待电镀件进行水洗并烘干,从而得到电镀产品。
2.根据权利要求1所述的在铜合金表面进行表面活化处理的方法,其特征在于:活化液的pH值为1-4。
3.根据权利要求2所述的在铜合金表面进行表面活化处理的方法,其特征在于:活化时间为3-45s。
4.根据权利要求3所述的在铜合金表面进行表面活化处理的方法,其特征在于:活化所需温度为25-50℃。
5.根据权利要求4所述的在铜合金表面进行表面活化处理的方法,其特征在于:铜合金待电镀件在脱脂液中进行电解除油,脱脂液包括浓度为60-90g/L的除油粉,脱脂液的波美度为4-12°Bé。
6.根据权利要求5所述的在铜合金表面进行表面活化处理的方法,其特征在于:电解除油所需电流为20-60A。
7.根据权利要求1所述的在铜合金表面进行表面活化处理的方法,其特征在于:电解除油时间10-60s。
8.根据权利要求7所述的在铜合金表面进行表面活化处理的方法,其特征在于:电解除油在室温下进行。
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