CN103849861A - 一种在铜基体表面进行无氰置换镀银的方法 - Google Patents
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Abstract
一种在铜基体表面进行无氰置换镀银的方法，涉及电子产品、以铜基体的器件的表面处理，本发明以使用工业自来水作为溶剂（硬度≤450mg/L，以CaCO3计），使用酸液和碱液分别对镀件进行预处理，除去表面油脂和氧化膜。使用工业自来水作为溶剂（硬度≤450mg/L，以CaCO3计），硝酸银为银源，采用乙二胺、溴化钾、氨水等按一定质量比配制成复合络合剂。在复合络合剂中，加入2,2-联吡啶、苯酚和脂肪醇组成的复合助剂，提高镀层抗氧化性、导电性、光亮度和可焊性。
Description
技术领域
本发明涉及电子产品、以铜基体的器件的表面处理，特别是镀银的技术领域。
背景技术
银有着独特的银白色光泽，化学性质稳定，电导率和可焊性能优良，可作为装饰性饰品，广泛应用于工艺艺术品和电子产业等。1840年英国Elkington兄弟首次申请了氰化镀银专利，其使用历史悠久，工艺稳定，镀层光亮度好。但镀液的主要成分仍然是氰化钾，具有剧毒性，因此含氰镀液被限制使用。与氰化镀银相比，无氰镀银的开发时间较短，主要是基于安全、废水易处理和环境保护的目标。目前国内外已经发展了多种无氰镀银体系，其中包括EDTA体系、乙二胺体系、硫脲体系、亚硫酸盐镀银等等，但无氰镀银工艺仍存在一些问题：1）镀层与基体结合不好或镀层电导率不高等；2）镀液稳定性和分散能力差；3）工艺程序较为繁琐。如文献《铜基体无氰置换镀银工艺研究》公开了一种乙二胺体系镀银的方法，但未涉及到调高镀层抗氧化性的添加剂。公开号为CN1032683的专利提供了一种镀光亮硬银的方法，所得镀件外观和性能优良，但使用的是氰化镀银液，毒性大。《CS-38新型印制电路板铜基上化学镀银工艺》开发了代号为CS-38的化学镀银液，但是在镀银过程中需要预浸镀件的过程，增加了操作的复杂性。并且，以上工艺，不可用工业自来水作为溶剂；如果使用工业自来水作为溶剂，镀层的抗氧化性及光亮度差，导电性和可焊性能低。
发明内容
本发明的目的在于提出一种以用工业自来水作为溶剂的操作简便、条件易控、便于工业化的在铜基体表面进行无氰置换镀银的新方法。
本发明技术方案是：将铜基底用碱液除去表面油脂，使用酸液除去表面氧化膜，然后将铜基底置于复合络合剂中浸泡处理，其特征在于碱液和酸液分别以工业自来水为溶剂，复合络合剂中，除工业自来水以外，还包括硝酸银、乙二胺、溴化钾、硼酸、硝酸、氨水、2, 2-联吡啶（也称α,α'-联氮杂苯）、苯酚和脂肪醇。
本发明以使用工业自来水作为溶剂（硬度≤ 450mg/L，以CaCO3计），使用酸液和碱液分别对镀件进行预处理，除去表面油脂和氧化膜。使用工业自来水作为溶剂（硬度≤ 450mg/L，以CaCO3计），硝酸银为银源，采用乙二胺、溴化钾、氨水等按一定质量比配制成复合络合剂。在复合络合剂中，加入2, 2-联吡啶、苯酚和脂肪醇组成的复合助剂，提高镀层抗氧化性、导电性、光亮度和可焊性。使用硼酸、硝酸以及氨水共同调节无氰镀银溶液的pH值。
本发明的主要优点：
1. 使用工业自来水作为溶剂，降低了生产成本，适用于大规模的工业生产，且采用的是无氰镀银溶液，安全环保。
2. 使用溴化钾、乙二胺和氨水等配制成复合络合剂，对银离子进行络合，同时也起到了掩蔽铜离子的作用，比使用单一络合剂络合效果好，镀层质量的到了显著的提高。
3. 在镀液中加入2, 2-联吡啶、苯酚和脂肪醇作为复合助剂，可获得具有高导电率的光亮银和可焊性。
本发明所述工业自来水的硬度≤ 450mg/L，以CaCO3计。
所述复合络合剂中各物质组成：1～5 g/L硝酸银，2～10 g/L乙二胺，6.5～15 g/L溴化钾，0.5～5 g/L硼酸，0.01～0.2 g/L 2, 2-联吡啶，体积百分比为0.1%～5 %的氨水，体积百分比为0.1%～5 %的硝酸，体积百分比为0.1 %～5 %的苯酚，体积百分比为0.1 %～5 %的脂肪醇。其余为工业自来水。
本发明在铜基体上镀银，改善了银层质量、导电性、光亮性和可焊性，抗氧化能力强，制得的铜镀件具有高导电率、高抗氧化性、高可焊性、银层光亮等优点，可应用于电子产业，如各类灯脚镀银等方面。
本发明所述脂肪醇可以采用乙醇或戊醇。
附图说明
图1 为镀银前铜基体二极管的效果图。
图2为镀银后铜基体二极管的效果图。
具体实施方式
一、镀银前铜基体二极管的效果如图1所示。
二、镀银工艺：
1、配备质量百分比为5% 的NaOH水溶液：
使用工业自来水作为溶剂（硬度≤450mg/L，以CaCO3计），在其中溶解NaOH，制成质量百分比为5% 的NaOH水溶液。
2、配备质量百分比为5% 的硫酸水溶液：使用工业自来水作为溶剂（硬度≤450mg/L，以CaCO3计），在其中溶解硫酸，制成质量百分比为5% 的硫酸水溶液。
3、使用工业自来水作为溶剂（硬度≤450mg/L，以CaCO3计）分别配备镀银用复合络合剂。
4、以下采用的脂肪醇可以是乙醇或戊醇。
实施例一：
将铜基体二极管置于5%NaOH水溶液中浸泡除油，清洗后再放入5%稀硫酸水溶液中浸泡去除氧化膜。然后将表面清洗干净的镀件置于复合络合剂中浸泡2min。
复合络合剂各组：硝酸银 3g、乙二胺 2g、硼酸 2.5 g、溴化钾6.5g、2, 2-联吡啶0.1 g、硝酸 30ml、氨水30ml、苯酚 20ml、脂肪醇10ml，加水配成1000ml复合络合剂。
镀银层导电率为62.6 × 106 S·m-1，银层光亮并且具有很好的可焊性。
实施例二
将铜基体二极管置于5% NaOH水溶液中浸泡除油，清洗后再放入5%稀硫酸水溶液中浸泡出去氧化膜。然后将表面清洗干净的镀件置于无氰镀银溶液中浸泡2min。
复合络合剂各组分：硝酸银 3g、乙二胺4g、硼酸2.5 g、溴化钾8g、2, 2-联吡啶0.05g、硝酸30ml、氨水30ml、苯酚 20ml、脂肪醇10ml，加水配成1000ml复合络合剂。
镀银层导电率为63.0 × 106 S·m-1，银层光亮并且具有很好的可焊性。
实施例三
将铜基体二极管置于5% NaOH水溶液中浸泡除油，清洗后再放入5%稀硫酸水溶液中浸泡出去氧化膜。然后将表面清洗干净的镀件置于无氰镀银溶液中浸泡2min。
复合络合剂各组分：硝酸银 2g、乙二胺 6g、硼酸 2.5 g、溴化钾10g、2, 2-联吡啶0.02g、硝酸硝酸30ml、氨水30ml、苯酚 20ml、脂肪醇10ml，加水配成1000ml复合络合剂。
镀银层导电率为63.0 × 106 S·m-1，银层光亮并且具有很好的可焊性。
实施例四
将铜基体二极管置于5% NaOH水溶液中浸泡除油，清洗后再放入5%稀硫酸水溶液中浸泡出去氧化膜。然后将表面清洗干净的镀件置于无氰镀银溶液中浸泡2min。
复合络合剂各组分：硝酸银 3g、乙二胺 7g、硼酸 2 g、溴化钾12.5g、2, 2-联吡啶0.01 g、硝酸30ml、氨水30ml、苯酚 20ml、脂肪醇20ml，加水配成1000ml复合络合剂。
镀银层导电率为62.8 × 106 S·m-1，银层光亮并且具有很好的可焊性。
实施例五
将铜基体二极管置于5% NaOH水溶液中浸泡除油，清洗后再放入5%稀硫酸水溶液中浸泡出去氧化膜。然后将表面清洗干净的镀件置于无氰镀银溶液中浸泡2min。
复合络合剂各组分：硝酸银 3g、乙二胺 8g、硼酸 2.5g、溴化钾11.5g、2, 2-联吡啶0.01 g、硝酸 40ml、氨水 50ml、苯酚 20ml、脂肪醇 10ml，加水配成1000ml复合络合剂。
镀银层导电率为62.5 × 106 S·m-1，银层光亮并且具有很好的可焊性。
实施例六
将铜基体二极管置于5% NaOH水溶液中浸泡除油，清洗后再放入5%稀硫酸水溶液中浸泡出去氧化膜。然后将表面清洗干净的镀件置于无氰镀银溶液中浸泡2min。
复合络合剂各组分：硝酸银 2g、乙二胺 8g、硼酸 2.5g、溴化钾15g、2, 2-联吡啶0.01g、硝酸 30ml、氨水 30ml、苯酚2.50ml、脂肪醇20ml，加水配成1000ml复合络合剂。
镀银层导电率为61.5 × 106 S·m-1，银层光亮并且具有很好的可焊性。
三、效果：
上述实施例一至例六均可在常温或50℃条件下进行镀银处理（时间小于2分钟）。
镀银后铜基体二极管的效果如图2所示，表面银层均光亮、稳定导电率高。
Claims (3)
1.一种在铜基体表面进行无氰置换镀银的方法，将铜基底用碱液除去表面油脂，使用酸液除去表面氧化膜，然后将铜基底置于复合络合剂中浸泡处理，其特征在于碱液和酸液分别以工业自来水为溶剂，复合络合剂中，除工业自来水以外，还包括硝酸银、乙二胺、溴化钾、硼酸、硝酸、氨水、2, 2-联吡啶、苯酚和脂肪醇。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于复合络合剂中各物质组成：1～5 g/L硝酸银，2～10 g/L乙二胺，6.5～15 g/L溴化钾，0.5～5 g/L硼酸，0.01～0.2 g/L α, α-联吡啶，体积百分比为0.1%～5 %的氨水，体积百分比为0.1%～5 %的硝酸，体积百分比为0.1 %～5 %的苯酚，体积百分比为0.1 %～5 %的脂肪醇。
3.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于所述脂肪醇为乙醇或戊醇。
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