专利名称：化学镀镍层的碱性钝化方法
技术领域：
本发明属于材料表面化学处理的技术领域，具体涉及一种用碱性钝化液对化学镀
镍层进行钝化的方法。
背景技术：
化学镀过程是一种自催化的化学反应过程，不存在电镀过程中由于电流分布不均 匀而引起的镀层厚度差异的问题。化学镀技术几乎在国民经济的各个领域都得到了广泛的 应用，使得它作为一种重要的技术工艺为人们认识和发展。 然而，目前化学镀镍在PCB等行业的应用过程中，因镀层厚度限定在2 5微米， 存在抗腐蚀性能不足的现象，而镀层质量直接影响器件制造工艺中芯片的焊接及强度，镀 层质量差容易引起焊接器件的脱落，以及引线键合的强度和可靠性，并影响器件的电参数。 在现有的化学镀镍层钝化液中存在铬污染，或者钝化效果不佳等问题。若使用酸性溶液，也 会造成残液的不良影响。为了保持化学镀镍技术的优势，又克服其化学镀镍层抗腐蚀能力 不足的问题，提出本发明。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有化学镀镍层抗腐蚀能力低的问题。提出在碱性溶液 条件下对化学镀镍层进行化学钝化，于镍层表面形成一薄层的钝化膜，从而有效地提高镍 层的抗腐蚀能力。 碱性钝化液的作用原理在于利用氧化剂氧化化学镀镍层，在镀层表面产生镍离
子，镍离子一旦产生便被硅酸盐、磷酸盐沉淀，于镀层表面形成致密的保护膜。 本发明的化学镀镍碱性钝化方法是在碱性条件下对镍层进行钝化，且钝化液可以
避免引入有毒害作用的铬等污染物。镍层的钝化膜以镍的各种氧化物、氢氧化物为主，安 全、无毒。钝化方法即将化学镀镍层浸入由氧化剂、成膜剂、pH调节剂和水配制的溶液中， 在70 85t:温度下浸泡10 25min。 为了获得较好的钝化效果，本发明的关键在于选择合适的氧化剂和成膜剂。选择 的氧化剂可以是钼酸铵、高锰酸钠或高锰酸钾，通过对比实验发现以高锰酸钾和高锰酸钠 的效果最佳；成膜剂是磷酸钠和硅酸钠；PH调节剂是氢氧化钠或氢氧化钾和碳酸钠。
本发明的一种化学镀镍层的碱性钝化方法，包括如下步骤 (1)配制碱性钝化液，在1L纯水中按顺序溶解氢氧化钠或氢氧化钾5 30g/L、碳
酸钠1 30g/L、高锰酸盐1 40g/L、磷酸盐20 70g/L、硅酸盐1 30g/L ; (2)步骤(1)所得的溶液加热至70 85t:;将各种基材上化学镀镍获得的化学镀
镍层浸入溶液进行钝化，钝化时间为10 25min，钝化后水洗吹干。 其中步骤(1)中所述的氢氧化钠或氢氧化钾及碳酸钠为pH调节剂。 其中步骤(1)中所述的高锰酸盐是高锰酸钾或高锰酸钠为氧化剂。 其中步骤(1)中所述的磷酸盐是磷酸钠，硅酸盐是硅酸钠，均为成膜剂。
其中步骤(1)中所述的氢氧化钠或氢氧化钾浓度为10g/L。 其中步骤(1)中所述的碳酸钠浓度为15g/L。 其中步骤(1)中所述的磷酸盐浓度为50g/L。 其中步骤(1)中所述的硅酸盐浓度为5g/L。 其中步骤(1)中所述的高锰酸盐浓度为3g/L。 其中步骤(2)中所述的钝化温度为80°C ;所述的钝化时间为为20min。 本发明提出了在碱性条件下化学钝化化学镀镍层的方法，其有益效果是这种方法
既可以提高镀镍层的抗腐蚀能力，同时也有效地较少了钝化液对环境的污染。
图1化学镀镍试样的制备及其钝化的工艺步骤流程图。
图2镀层的线性扫描循环伏安曲线。
其中1 :未钝化的化学镀镍层；2 :钝化后的化学镀镍层。溶液5% (V/V)硝酸。
图3镀层的塔菲尔极化曲线。
其中1 :未钝化的化学镀镍层；2 :钝化后的化学镀镍层。溶液5% (V/V)硝酸。
具体实施例方式
为配合本发明的实施，采用工业上广泛应用的化学镀镍液为基础镀液，具体配比 如下NiS04 6H20 25g/L， NaH2P02 H20 25g/L，乳酸8ml/L，甘氨酸lg/L，乙酸铵4. 5g/L， 丁 二酸钠5g/L，柠檬酸6g/L，氨水调节pH :4. 8 5. 4，温度为80 83°C。试验用试片为尺寸 40cm X 50cm的黄铜，使用前以05#号金相砂纸打磨。 化学镀镍层的碱性钝化液，其组成包括pH调节剂，氢氧化钠或氢氧化钾5 30g/ L、碳酸钠1 30g/L ;氧化剂，高锰酸盐1 40g/L ;成膜剂，磷酸盐20 70g/L、硅酸盐1 30g/L;其余为水。 根据上述的化学成分范围，配制碱性钝化液，具体配比浓度范围如下所示 NaOH或KOH的浓度为5 30g/L ;其浓度优选为10g/L。 Na2C03的浓度为1 30g/L ;其浓度优选为15g/L。 Na3P04 12H20的浓度为20 70g/L ;其浓度优选为50g/L。 Na2Si03的浓度为1 30g/L ;其浓度优选为5g/L。 KMn04或NaMn04 3H20的浓度为1 40g/L ;其浓度优选为3g/L。 实验条件如下 钝化温度为70 85°C ;最佳钝化温度优选为80°C 。
钝化时间为10 25min ;最佳钝化时间优选为20min。
化学镀镍试样的制备及其钝化的工艺步骤如流程图1所示。 镀镍层腐蚀试验，将化学镀镍样品，按碱性钝化工艺进行钝化后，使用50% (V/V) 的硝酸测量镀层的黑化或起泡时间，评价镀层钝化前后在硝酸中抗腐蚀效果。并以电化学 方法测试化学镀镍层的抗腐蚀性能，电化学试验测量条件辅助电极为213型铂电极；参考 电极为饱和甘汞电极；研究电极为未钝化和钝化的化学镀镍层；5% (V/V)硝酸溶液。综合 分析实验数据，总结化学镀镍层钝化前后的效果比较如表1、图2、图3所示
表1化学镀镍层碱性钝化前后的效果
表面处理抗硝酸黑化时间/秒开路电位/v
未钝化10-0. 103
碱性液钝化1100. 067 线性扫描循环伏安曲线如图2所示在-O. 1V 0.5V的电位范围内，未钝化和 钝化的镀层分别表现出不同程度的氧化电流，如图2中曲线1、2所示。未经钝化的镀层 自-0. IV电位开始便有明显的氧化电流，电位扫描至0. 04V 0. IV时，出现了一个电流平 台，之后氧化电流随电位正移线性增加。钝化的镀层其氧化电流在电位正移至O. 1V后，才 出现了较明显氧化电流。而且钝化的镀层在整个电位范围内氧化电流均小于未钝化的镀 层，表明钝化后的镀层具有较好的抗硝酸腐蚀的能力。 另外，塔菲尔极化曲线如图3所示未钝化的镀层其腐蚀电位为-0. 101V，腐蚀电 流为1. 70X 10—4A 'cm—2 ;钝化的镀层其腐蚀电位为-0. 078V，腐蚀电流为2. 68X 10—5A cm—2。
即钝化后的镀层腐蚀电位较未钝化的更正，腐蚀电流比未钝化的更小，因此，钝化后的镀层 具有较好的抗硝酸腐蚀的能力。 综上所述的镀镍层腐蚀试验及电化学性能测试试验的数据及分析，表明经上述碱 性钝化液钝化后的化学镀镍层具有较好的抗腐蚀能力，完全可以满足工艺的要求。
实施例1
化处理-
配制以下配方的钝化液 NaOH 5g/L Na3P04 12H20 25g/L KMn04 40g/L
Na2C03 lOg/L Na2Si03 3g/L 其余为水
对化学镀镍试样进行钝化处理的实验条件如下 钝化温度 70°C钝化时间 lOmin
本发明在化学镀镍层上进行钝化的工艺步骤为化学镀镍试样-
-水洗。
实施例2
配制以下配方的钝化液
NaOH lOg/L Na2C03 15g/L
Na3P04 12H20 50g/L Na2Si03 5g/L
KMn04 3g/L 其余为水 对化学镀镍试样进行钝化处理的实验条件如下
钝化温度 80°C 钝化时间 20min 钝化工艺步骤同实例l。 实施例3
配制以下配方的钝化液
NaOH 20g/L Na2C03 20g/L
Na3P04 12H20 40g/L Na2Si03 15g/L
-水洗一干燥一钝
KMn04 5g/L 其余为水
对化学镀镍试样进行钝化处理的实验条件如下
钝化时间
Na2C03 Na2Si03 其余为水
30g/L 25g/L
Na2C03 Na2Si03 其余为水
25g/L 30g/L
钝化温度 85 °C
钝化工艺步骤同实例l。 实施例4
配制以下配方的钝化液 NaOH 30g/L Na3P04 12H20 50g/L KMn04 lOg/L 对化学镀镍试样进行钝化处理的实验条件如下 钝化温度8(TC钝化时间15min 钝化工艺步骤同实例l。 实施例5
配制以下配方的钝化液
NaOH lOg/L Na3P04 12H20 60g/L NaMn04 3H20 20g/L 对化学镀镍试样进行钝化处理的实验条件如下 钝化温度 75°C 钝化时间 15min
钝化工艺步骤同实例l。 实施例6
配制以下配方的钝化液 KOH lOg/L Na3P04 12H20 70g/L NaMn04 3H20 30g/L 对化学镀镍试样进行钝化处理的实验条件如下 钝化温度70°C 钝化时间 25min
钝化工艺步骤同实例l。 实施例7
配制以下配方的钝化液
NaOH lOg/L Na3P04 12H20 50g/L NaMn04 3H20 3g/L 对化学镀镍试样进行钝化处理的实验条件如下 钝化温度80°C 钝化时间 20min 钝化工艺步骤同实例l。
lOmin
Na2C03 Na2Si03 其余为水
15g/L lOg/L
Na2C03 15g/L Na2Si03 5g/L 其余为水
权利要求
一种化学镀镍层的碱性钝化方法，其特征在于该方法包括如下步骤(1)配制碱性钝化液，在纯水中按顺序溶解氢氧化钠或氢氧化钾5～30g/L、碳酸钠1～30g/L、高锰酸盐1～40g/L、磷酸盐20～70g/L、硅酸盐1～30g/L；(2)步骤(1)所得的溶液加热至70～85℃；将各种基材上化学镀镍获得的化学镀镍层浸入溶液进行钝化，钝化时间为10～25min，钝化后水洗吹干。
2. 如权利要求l所述的化学镀镍层的碱性钝化方法，其中步骤(1)中所述的氢氧化钠 或氢氧化钾及碳酸钠为PH调节剂。
3. 如权利要求l所述的化学镀镍层的碱性钝化方法，其中步骤(1)中所述的高锰酸盐 是高锰酸钾或高锰酸钠为氧化剂。
4. 如权利要求l所述的化学镀镍层的碱性钝化方法，其中步骤(1)中所述的磷酸盐是 磷酸钠，硅酸盐是硅酸钠，均为成膜剂。
5. 如权利要求l所述的化学镀镍层的碱性钝化方法，其中步骤(1)中所述的氢氧化钠 或氢氧化钾浓度为10g/L。
6. 如权利要求l所述的化学镀镍层的碱性钝化方法，其中步骤(1)中所述的碳酸钠浓 度为15g/L。
7. 如权利要求l所述的化学镀镍层的碱性钝化方法，其中步骤(1)中所述的磷酸盐浓 度为50g/L。
8. 如权利要求l所述的化学镀镍层的碱性钝化方法，其中步骤(1)中所述的硅酸盐浓 度为5g/L。
9. 如权利要求l所述的化学镀镍层的碱性钝化方法，其中步骤(1)中所述的高锰酸盐 浓度为3g/L。
10. 如权利要求1所述的化学镀镍层的碱性钝化方法，其中步骤(2)中所述的钝化温度 为80°C ;所述的钝化时间为为20min。
全文摘要
本发明公开了一种化学镀镍层的碱性钝化方法，该方法包括如下步骤首先配制碱性钝化液，在纯水中按顺序溶解氢氧化钠或氢氧化钾5～30g/L、碳酸钠1～30g/L、高锰酸盐1～40g/L、磷酸盐20～70g/L、硅酸盐1～30g/L；然后所得的上述溶液加热至70～85℃；将各种基材上化学镀镍获得的化学镀镍层浸入溶液进行钝化，钝化时间为10～25min，钝化后水洗吹干；本发明方法既可以提高镀镍层的抗腐蚀能力，同时也有效地较少了钝化液对环境的污染。
文档编号C23C22/60GK101709466SQ200910213668
公开日2010年5月19日 申请日期2009年12月8日 优先权日2009年12月8日
发明者唐锋, 徐慎颖, 潘湛昌, 胡光辉, 魏志钢, 黄华娥 申请人:广东工业大学