邹森，李亚明，杨凤梅
(中国电子科技集团公司第二研究所，山西太原030024)
摘要:为了解不同电流密度对氨基磺酸镍镀层的影响，分析了电流密度在0.1～20A/dm2时，氨基磺酸镍镀镍
层的外观、硬度、应力和沉积速率。在工艺范围内，随电流密度的增加沉积速率增加、镀层硬度降低、孔隙率变大、表面出现针孔缺陷、应力变大，随后讨论了出现各种情况的原因。 关键词:氨基磺酸镍;电镀;电流密度
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中图分类号:TQ153.1+2文献标识码:A文章编号:1008-021X(2011)08-0055-02
近年来随着全球电子行业的迅猛发展、电子产品的品质要求更是精益求精。越来越多的厂家对电镀金属层的品质要求也越来越高，镀层内应力低，延展性良好，极限强度高、硬度高、均匀性佳的镀液正被众多的厂家大力倡导和推广。氨基磺酸镍镀液能获得比传统的硫酸镍镀
液机械性能更优良的金属镀层，它的镀层内应力低、极限强度高、沉积速度快、孔隙率低、再配合添加剂的使用能得到更佳的外观，适用于印制电路板或电铸。氨基磺酸盐镀液是一种多用途的镀液，在较低的温度和较小的电流密度操作时，能够得到应力较小甚至无应力的镀层，在一般条件下操作应力也较瓦特型溶液小。氨基磺酸镍镀液只要添加少量的应力减少剂，就能够明显地降低镀层应力。所谓的高速镀镍实际上就是一种高浓度的氨基磺酸镍溶液，它不含有机物或其他添加剂，镀层应力主要通过温度和电流调节，其最大的优点是可在大电流密度下操作[1]。氨基磺酸镍镀镍主要是功能性电镀，所以镀层的机械性能就非常重要。影响镀层机械性能的因素很多，一般有温度、电流密度、pH值、溶液 Ni2+的浓度等等。
1·实验部分
1.1工艺流程
镀镍工艺流程如下：碱性活化→三联水洗→酸洗→水洗→电镀镍→水洗→纯水洗→热纯水洗→检验
ap劫1.2氨基磺酸盐镀镍工艺参数
镀镍工艺参数见表1。
1.3前处理主要工序参数
脚踏式垃圾桶(1)碱性活化工序[2]
氢氧化钠20～30g/L，乳化剂1～3g/L，磷酸三钠20～30g/L，温度50～55℃，3～5min。
(2)酸洗工序
(HF 40%)74mL/L，硝酸(HNO3，65%)70mL/L，3～5s。
1.4实验过程
(1)准备10mm×10mm，厚度1 mm不锈钢片为基材，一面用胶带贴膜，采用单面实验。
(2)将样本进行碱洗、水洗、酸洗、水洗处理好表面。
(3) 调整镀槽镀液，氨基磺酸镍400g/L、氯化镍15g/L、硼酸30g/L、添加剂2g/L、温度在55℃，pH值在4.0～4.2不断过滤搅拌 (20～25r/min)的情况下进行电镀镍，分别做电流密度为0.1，0.5，1，2，4，8，16，20A/dm2时的8个样本，使得样本镀层厚度为 16μm。
同时测得不同电流密度下沉积速率与电流密度的关系如图1。
1.5样品的检测
1.5.1外观
SEW电子显微镜1000倍下观察:
(1)当电流密度小于4A/dm2时，样品镀镍层泽均匀、亚光金属、无针孔缺陷和毛刺现象。
(2)当电流密度达到8A/dm2时，样品镀层表面泽发亮、表面有风暴漩涡状的针孔缺陷，随着镀层厚度增加缺陷越明显也越多，针孔直径在10～20μm范围内。
(3)当电流密度到20A/dm2时，样品镀层表面凹凸不平、白亮金属表面有风暴漩涡状的针孔缺陷，针孔直径在10～50μm范围内。
1.5.2结合力
按GB1230515-90标准和去氢工艺，用热震法检测，将不锈钢片上镀16μm厚的镀镍样品，放在240℃电炉中加热4h，然后放入室温冷水速冷，结果全部不起皮、不开裂。教学磁板
1.5.3硬度
按GB9790-88标准，对粗造度Ra<0.02μm的钢板，镀层16μm的镀层，用显微硬度计，HX-1000检测结果。得电流密度对硬度的影响结果见图2。
2·结果与讨论
(1) 如图1所示氨基磺酸镍电镀镍，镍的沉积速率随电流密度的提高而提高，在不断过滤的镀液中，沉积速率随着电流密度增加而加快，但是随着电流密度的增加阴极极化增大，同时阴极析氢也越来越严重，因此电流效率也逐渐降低。8 A/dm2为95%，20A/dm2时大概为90%。当电流密度低时，影响镀层的表面外观。电流密度小于1A/dm2时，镀层光亮度差，泽不光亮;当电流密度大时，析氢严重，镀层孔隙率也增大，所以电流过大过小都不利于电镀镍。
(2) 当电流密度小于4A/dm2时，镀层质量较好，泽均匀、无针孔缺陷和毛刺现象。大于8 A/dm2时，镀层表面会出现缺陷。主要原因是电流密度增大，铁的氢氧化物杂质会沉淀夹杂在镀层中而使镀层发脆，氢氧化铁的碱式盐有利于氢气泡在阴极上的停留而引起镀层针孔，增加了镀层孔隙率，所以电流密度大时，镀层孔隙率也增大，表面风暴漩涡状的针孔缺陷增大。
(3)如图2所示随着电流密度的提高，镀镍层的硬度逐渐降低。本来硬度应该随电流密度增加，pH值变大而增加的，然而在氨基磺酸镍镀镍中杂质Ni2+、氯化物的含量也随电流密度的增加而增加，从而导致了硬度的降低。
(4)内应力在温度不变的情况下是随电流密度的提高而增高，电流密度提高阴极的氢离子浓度就会提高，会析出大量氢气，pH值就会变大，pH值在4.0～4.2时应力达到最小值，要想镀得快还要应力小，需要增加少量的消除应力添加剂，可以做到无应力镀层。
3·结论
在不同电流密度下得到不同的氨基磺酸镍镀层，对镀层的分析可以得出以下结论。
定时点火装置(1)电流密度和沉积速率成正比，在工艺范围内随电流密度的增加而增加;
(2)电流密度增大镀层硬度降低，孔隙率变大，表面出现针孔缺陷;
(3)电流密度增高应力变大，必须加应力消除添加剂才能使得应力变小;
(4)电流密度变大硬度降低。
参考文献
[1]周荣廷.化学镀镍的原理和工艺[M].北京:国防工业出版社，1975:50-51.
[2]张允诚.电镀手册:上册[M].2版.北京:国防工业出版社，1997:337-356.
(本文文献格式:邹森，李亚明，杨凤梅.电流密度对氨基磺酸镍电镀镍镀层的影响[J].山东化工，2011，40(8):55-56，60.)
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