CN113061878A - 一种高适应性化学镀镍液及其制备方法 - Google Patents

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颜梧钊
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/31—Coating with metals
    • C23C18/32—Coating with nickel, cobalt or mixtures thereof with phosphorus or boron
    • C23C18/34—Coating with nickel, cobalt or mixtures thereof with phosphorus or boron using reducing agents
    • C23C18/36—Coating with nickel, cobalt or mixtures thereof with phosphorus or boron using reducing agents using hypophosphites

Abstract

本发明涉及一种高适应性化学镀镍液及其制备方法，其中高适应性化学镀镍液包含成熟的化学镀镍液、混合稀土稳定剂和复合异构醇醚非离子表面活性剂；所述混合稀土稳定剂为硫酸铈和氧化镧的混合物；所述混合稀土稳定剂的用量为每1L高适应性化学镀镍液添加1‑10mg混合稀土稳定剂；所述复合异构醇醚非离子表面活性剂为封端的异构醇醚复合而成；所述复合异构醇醚非离子表面活性剂的用量为每1L高适应性化学镀镍液添加5‑15mg复合异构醇醚非离子表面活性剂；所述高适应性化学镀镍液的pH值为4.1～4.5；本发明通过添加混合稀土稳定剂和复合异构醇醚非离子表面活性剂，能增加润湿性，改善镀膜的孔隙率，增加防腐性能。

Description

一种高适应性化学镀镍液及其制备方法
技术领域
本发明涉及化学镀镍液领域，特指一种高适应性化学镀镍液及其制备方法。
背景技术
在PCB行业中，随着电子产品逐渐向高性能、多功能、高可靠、轻薄小、便携及低成本等发展，为了满足市场及技术的需求，大多采用化学镍钯金这一全能镀层美誉的表面处理工艺，此镀层虽然能够满足多种封装工艺的要求，但由于镍层厚度较厚，会影响高频化或高速数字化的信号传输特性。
主要影响：
1、常规镍层厚度为3-5μm，由于镍的硬度比铜大，在FPC板中，挠曲时容易引起断裂；
2、由于镍的电阻值是铜的电阻值四倍多，对于有特性阻抗的场合，厚镍层会产生大的阻抗值，信号通过时在焊接处会发生大的变化(损失或失真等)，影响信号传输特性；
3.虽然在ENIPIG工艺中，在镍层表面加上一薄层的钯就可以阻挡镍层腐蚀，但是镍层变薄后，普通的化学镍镀层会产生黑斑或黑孔等问题，均匀性下降。
所以要开发高适应性化学镀镍镀层，减少孔隙率，提高镀层均匀性，提高防腐蚀性能，以适应日益要求高频、高速数字化信号的完整性和挠性板场合焊接线路板的要求。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种高适应性化学镀镍液及其制备方法，能降低镀镍层厚度，提高镀镍层防腐性能。通过研究分析，提高镀镍层的耐腐蚀性，降低镀层发孔隙率是关键；而化学镀镍孔隙率产生的一个非常重要的原因是氢气在表面的滞留，加入表面活性剂可以显著降低表面张力，使氢气能够及时逸出，进而达到降低镀层孔隙率的目的。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高适应性化学镀镍液，包含成熟的化学镀镍液、混合稀土稳定剂和复合异构醇醚非离子表面活性剂；
所述成熟的化学镀镍液的组成为：NiSO4·6H2O 18～30g/L，NaH2PO2·H2O 15～30g/L，乙酸钠5～15g/L，苹果酸5～15g/L，乳酸21～50g/L,碘酸钾0.5～2g/L，其余为水；
所述混合稀土稳定剂为硫酸铈和氧化镧的混合物；所述混合稀土稳定剂的用量为每1L高适应性化学镀镍液添加1-10mg混合稀土稳定剂；
所述复合异构醇醚非离子表面活性剂为封端的异构醇醚复合而成；所述复合异构醇醚非离子表面活性剂的用量为每1L高适应性化学镀镍液添加5-15mg复合异构醇醚非离子表面活性剂；
所述高适应性化学镀镍液的pH值为4.1～4.5。
优选的，所述复合异构醇醚非离子表面活性剂采用10系列、11系列、13系列异构醇进行二次封端复合而成，得到分子量为365的异构醇醚。
优选的，所述混合稀土稳定剂中硫酸铈的含量为0.5～2.0mg/L，氧化镧的含量为0.5～3mg/L。
优选的，所述混合稀土稳定剂中硫酸铈的含量为1.1mg/L，氧化镧的含量为2mg/L。
一种高适应性化学镀镍层，由如权利要求1-4任意一项所述高适应性化学镀镍液制备得到。
优选的，所述高适应性化学镀镍层的制备方法为：将高适应性化学镀镍液加热至65-72℃，将待处理工件浸入高适应性化学镀镍液中镀20～30min，即制备得到高适应性镍磷镀层。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明通过添加混合稀土稳定剂和复合异构醇醚非离子表面活性剂，能增加润湿性，改善镀膜的孔隙率，增加防腐性能，膜层磷含量保持在8％左右；
2、本发明能降低工艺温度到中温，65-72度，从而降低镀速，达到降低膜厚的目的；
3、本发明能降低工艺pH值到4.1-4,5，从而降低镀速，达到降低膜厚的目的。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明所述的一种高适应性化学镀镍液，包含成熟的化学镀镍液、混合稀土稳定剂和复合异构醇醚非离子表面活性剂；所述混合稀土稳定剂为硫酸铈和氧化镧的混合物；所述复合异构醇醚非离子表面活性剂为异构醇进行两次封端合成得到分子量为365的异构醇醚，该产品，浊点90度，渗透能力：2"(0.1％20
℃)/S，相同的帆布测试比一般表面活性剂块8倍.表面张力：24(0.01达因/厘米)。
本发明实施例采用的高适应性化学镀镍液的组成为：NiSO4·6H2O 27g/L，NaH2PO2·H2O 26g/L，乙酸钠12g/L，苹果酸11g/L，乳酸24g/l,碘酸钾0.6g/L，硫酸铈2.3mg/L，氧化镧2.7mg/L，分子量为365的异构醇醚10mg/L，其余为水，配成镀液。
将镀液用氨水和醋酸调节pH4.3，得到高适应性化学镀镍液，将高适应性化学镀镍液的温度升高至72℃，将尺寸为30mm×50mm×0.5mm的铜片经碱蚀除油→热水洗→流水洗→流水洗→酸洗→流水洗→流水洗→活化→流水洗→流水洗→化学镀镍20min，得到带镍磷镀层的样品，然后再水洗、吹干、性能检验。
复合异构醇醚非离子表面活性剂是多元醇和多次封端技术制作的环保型异构醇醚非离子表面活性剂，具有低泡或无泡，耐高温，高浊点表面活性剂，高渗透性，显著降低表面张力，使氢气能够及时逸出，减少表面孔隙率，结合降低工艺pH值和温度，使得镍层沉积速度减低，得到镀镍层结构致密。
封端是指醇醚的封端改性，就是人们为达到一定目的将醇醚分子末端羟基上的氢原子被烷基或芳基取代，得到一个完全“醚化”的产品，如C12H25(OCH2CH2)9OH→C12H25(OCH2CH2)9OR＇，其中R＇为烷基或芳基，一般为C1～4的饱和烷烃。
实施例一：
配制1升化学镀镍液，取NiSO4·6H2O 27g/L，NaH2PO2·H2O 26g/L，乙酸钠12g/L，苹果酸11g/L，乳酸24g/l,碘酸钾0.6g/L。
将1升化学镀镍液调到pH4.3，并将化学镀镍液的温度加热到72℃，按上述工艺化学镀镍20min，得到样品X1。
实施例二：
取实施例一相同溶液1L，加入混合稀土稳定剂和复合异构醇醚非离子表面活性剂，其中硫酸铈2.3mg/L，氧化镧2.7mg/L，分子量为365的异构醇醚10ml/L,pH调到4.3，并将高适应性化学镀镍液的温度加热到72度，按上述工艺化学镀镍20min，得到样品X2。
实施例三：
取实施例一相同配比溶液100L，加入混合稀土稳定剂和复合异构醇醚非离子表面活性剂，其中硫酸铈2.3mg/L，氧化镧2.7mg/L，分子量为365的异构醇醚10ml/L,pH调到4.3，并将高适应性化学镀镍液的温度加热到70度，按上述工艺化学镀镍20min，得到样品X3。
对实施例1-3中得到的样品X1-X3分别进行膜厚度测定、镍磷镀层防腐蚀性能测试和中性盐雾试验。
膜厚度测定采用Fisher厚度测试仪测定。
镍磷镀层防腐蚀性能测试的测试方法为：将样品放入1:1(体积比浓度)的硝酸溶液中，记录样品镍磷镀层开始发生黑化的时间，具体操作参照常规镀层抗硝酸黑化测试方法进行。
中性盐雾试验条件：
(1)NaCL溶液浓度:35±1g/L
(2)有效盐雾实验温度:35±2 Degree C
(3)盐水pH值:7
(4)测试时间：48H
(5)设备：盐雾腐蚀试验箱，按照GB6461-86观察锈蚀情况，评定级别。
测试结果见表1：
Figure BDA0002984295280000061
Figure BDA0002984295280000071
由表1数据可见，实施例一不加添加剂的化学镀镍液，则成膜很难，得不到有防腐性性能的镍磷合金膜，而实施例二和实施例三添加了硫酸铈、氧化镧和复合异构醇醚后，温度到中温，低pH下能做出防腐蚀性能较好的薄膜层，到抗腐蚀性能优异的镀膜产品，且制备方法简单。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高适应性化学镀镍液，其特征在于：包含成熟的化学镀镍液、混合稀土稳定剂和复合异构醇醚非离子表面活性剂；
所述成熟的化学镀镍液的组成为：NiSO4·6H2O 18～30g/L，NaH2PO2·H2O 15～30g/L，乙酸钠5～15g/L，苹果酸5～15g/L，乳酸21～50g/L,碘酸钾0.5～2g/L，其余为水；
所述混合稀土稳定剂为硫酸铈和氧化镧的混合物；所述混合稀土稳定剂的用量为每1L高适应性化学镀镍液添加1-10mg混合稀土稳定剂；
所述复合异构醇醚非离子表面活性剂为封端的异构醇醚复合而成；所述复合异构醇醚非离子表面活性剂的用量为每1L高适应性化学镀镍液添加5-15mg复合异构醇醚非离子表面活性剂；
所述高适应性化学镀镍液的pH值为4.1～4.5。
2.根据权利要求1所述的高适应性化学镀镍液，其特征在于：所述复合异构醇醚非离子表面活性剂采用10系列、11系列、13系列异构醇进行二次封端复合而成，得到分子量为365的异构醇醚。
3.根据权利要求1或2所述的高适应性化学镀镍液，其特征在于：所述混合稀土稳定剂中硫酸铈的含量为0.5～2.0mg/L，氧化镧的含量为0.5～3mg/L。
4.根据权利要求3所述的高适应性化学镀镍液，其特征在于：所述混合稀土稳定剂中硫酸铈的含量为1.1mg/L，氧化镧的含量为2mg/L。
5.一种高适应性化学镀镍层，其特征在于：由如权利要求1-4任意一项所述高适应性化学镀镍液制备得到。
6.根据权利要求5所述的高适应性化学镀镍层，所述高适应性化学镀镍层的制备方法为：将高适应性化学镀镍液加热至65-72℃，将待处理工件浸入高适应性化学镀镍液中镀20～30min，即制备得到高适应性镍磷镀层。
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