深孔镀镍和纳米无氰镀铜两种新工艺的开发及应用

1. 引言

深孔镀镍既可作为铁件，铜及铜合金件等的预镀层，也可作为中间镀层以提高工件的防腐能力，纳米镀铜和深孔镀镍作为预镀层时，均可均匀活化基材表面，降低界面张力，修复基材的表面缺陷，使后续的中间镀层结晶细化，致密，出光速度加快，耐腐蚀能力提高，特别对铸件，盲孔深镀件等预镀和电镀效果良好。 

纳米镀铜可作为铁件，锌合金件，铝合金件，铜及铜合金件，镁及镁合金件等各种金属的预镀层，无氰化物，深镀能力好，结晶细致，结合力佳，而且沉积速度很快，每分钟可达0.8-1.2um，特别对铁铸件，锌压件，铝合金件，盲孔深镀件，电子件等都有良好的预镀和电镀效果。

2. 深孔镀镍

2.1.深孔镀镍和氰化镀铜的工艺比较

深孔镀镍作为预镀层和氰化镀铜比较，其独特的优势是深镀能力、整平能力和修复基材表面缺陷的能力及比氰化镀铜好很多，而且无氰，特别在镀铁管件，锁体，卫生洁具，深孔螺丝，散热器等需要深镀能力和铸造件电镀方面优势明显，不但可以防止内孔深处产生大量的铜粉和锈蚀，而且可以加快酸铜和亮镍的出光速度，减少电镀酸铜和亮镍的时间，节省成本。

对与一般无深镀要求或非铸造铁件，深孔镀镍可代替氰化镀铜作为铁件的预镀层，实现清洁生产，从综合成本角度讲，深孔镀镍的直接电镀成本比氰化镀铜稍高，而氰化镀铜的环保处理成本，安全生产管理成本，氰化物的间接购买成本及安全生产的风险成本比深孔镀镍高。

深孔镀镍不但可以作为预镀层，也可以加厚作为中间层，在通过热处理后改变其晶相结构后，其防腐能力比原来提高一倍以上，而且添加剂不含硫，使多层镍之间可形成良好的电位差，在镀双层镍或多层镍时可大大减少镀镍层的总厚度，有效的降低成本。

深孔镀镍的稳定性极好，不需特别精细维护，镀液无使用周期，不需大处理，可一直连续循环使用，但对氰化物很敏感。深孔镀镍只适用于镀铁件，铜件，而对镀锌合金，铝合金质量不稳定，在这一点上不及氰化镀铜。

2.2．工艺应用

（1）深孔镀镍可作为铁件，铜及铜合金件的预镀层。

某客户卷到卷铁板镀锌工艺，先镀3-5秒的深孔镀镍，再镀30秒的锌，镀层结晶细致，耐腐蚀能力提高，在高强度受力下不开裂，不起皮，不脱落，耐折弯，耐冲击，有优良的焊接性，冲压成型性，滑动性及导电性，广泛应用于家电，汽车，通讯，广告及机械等领域（见图6-图7）。深孔镀镍在一般材质的铁板上镀5-8分钟，即可镀酸铜或亮镍，不产生置换铜，结合力良好。

      a冷轧板基材        b直接镀30秒硫酸盐镀锌

图6 冷轧板直接锌酸盐镀锌

 a冷轧板镀深孔镀镍       b深孔镀镍+硫酸盐镀锌

图7 冷轧板镀深孔镀镍后再镀锌酸盐镀锌

（2）深孔镀镍可作为中间镀层

深孔镀镍不但可以作为预镀层，也可以加厚作为中间层，在通过热处理后改变其晶相结构，防腐能力比原来提高一倍以上，而且添加剂不含硫，多层镍之间可形成良好的电位差，在镀双层镍或多层镍时可大大减少镀镍层的总厚度，有效的降低成本。某客户深孔螺丝镀双层镍，原工艺是半光镍-亮镍，盐雾试验有24h,48h,72h不等，不但盐雾试验不理想，而且深孔里面有锈蚀，并产生大量铜粉，用深孔镀镍代替半光镍以后，不但锈蚀、铜粉和盐雾试验的问题得到了彻底的解决，而且镀层总厚度也大大降低。

（3）深孔镀镍镀深凹状工件，管状工件及复杂工件

对深镀能力要求较高的铁件或铜及铜合金件，可预镀4-8分钟的深孔镀镍就可以直接镀酸铜或亮镍。深孔镀镍深镀能力极佳，某客户一铁管件镀深孔镀镍，直径10mm，长900mm,电镀5min,从管子中间剖开，管子内壁有沉积良好的镍镀层。

(4)深孔镀镍对盲孔件，铸铁件有良好的深镀和预镀效果

某客户一铸铁锁件，里面有直径0.6mm，深45mm的盲孔，电镀7min深孔镀镍，再镀8min酸铜，深孔内镍镀层良好，没有置换铜，然后镀6min亮镍，没锈点。客户原工艺是氰化镀铜-化学浸铜-酸铜-亮镍-镀铬，现工艺改为深孔镀镍-酸铜-亮镍-镀铬，工艺运行良好，并大大降低了运行成本。（见图8-图9）

图8 深孔镀镍+酸性镀铜

图9深孔镀镍+酸性镀铜+亮镍

2.3基础配方

3. 纳米碱铜

3.1 工艺原理

纳米镀铜，是一价铜和纳米离子相结合的一种放电结晶形式，不产生置换铜，结合力良好，在200℃的高温下烘烤30分钟不起泡。纳米镀铜中的金属杂质离子可通过产生沉淀的方法过滤去除，而不是变成金属络合物的形式长期滞留于镀液中形成恶性积累，影响镀液使用的周期性。纳米镀铜由于采用电离纳米粒子共沉积，析氢很少，镀层比较光亮且孔隙率低，所以在电流较小的情况下镀层亦会呈现较高的沉积速度

3.2 工艺应用

（1）纳米镀铜可作为铁、锌合金、铝合金，铜及铜合金，镁及镁合金等的预镀层

对于深镀能力要求很高的锌合金及铝合金件，可在镀5-6min纳米无氰铜后，直接镀酸性镀铜或其他工艺，而基材不被腐蚀，不产生置换铜或铜粉，镀层结合力良好。也可以先镀2-3min纳米无氰铜，再镀2-3min碱性纳米镍加厚，然后镀酸性镀铜或其他工艺，此方法效果更佳(见图1-图5)。

   

图1 原锌合金工件       图2 前处理后锌合金工件     图3电镀纳米镀铜工件

         

图4 纳米镀铜+深孔镀镍        图5 200⁰C烘烤30分钟后工件

（2）纳米镀铜用于电子件的电磁干扰阻挡层

      由于纳米粒子的存在，纳米镀铜层具有很强的电磁遮蔽效应，以防电子件的波形受外电磁干扰，影响信号传输的准确性。

（3）纳米镀铜具有极强的均镀能力与深镀能力，并可以形成纳米级电镀层，特别对芯片电镀和电子封装件的电镀具有良好的性能。

（4）对锌合金深孔压铸件和铝合金深孔件有良好的预镀效果

   某客户一锌压铸件，盲孔直径8mm，长48mm，纳米镀铜6min，深孔内会完全沉积铜层，然后镀酸铜，无置换铜，在180℃下烘烤20min，镀层不起泡，折弯工件也不会起皮，结合力良好。

3.3 基础配方

4. 结束语

由于工件的复杂多样性和电镀工艺在深镀能力方面的局限性，很多工件必须要通过辅助阳极或化学镀的方式才能达到质量要求。辅助阳极效率低，人力成本高，很多小工件也不适于用辅助阳极，而化学镀成本高，速度慢，所以对于深镀能力要求很高的工件电镀一直是一个业界难题，而我公司新近研发的纳米镀铜和深孔镀镍工艺正是把电镀的沉积速度，化学镀的深镀能力和环保无氰化有机地结合了起来，该工艺经很多厂家使用，取得了很好的效果，同时我们也非常真诚地希望各位电镀专家能提出更多宝贵的意见和建议，共同努力，把纳米镀铜和深孔镀镍工艺更好，更广泛地应用到电镀生产中去，争取为电镀事业做出更大的贡献。

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