一種化學沉鎳液的製作方法

2023-06-05 07:32:01 1

專利名稱：一種化學沉鎳液的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種化學沉鎳液，具體涉及一種以氨基磺酸鎳為鎳源的弱酸性化學沉鎳液。
背景技術：
與電鍍鎳比較，化學沉鎳最大的優點是1.不用考慮鍍件上的電流分布問題，得到的沉鎳厚度均勻；2.鎳層為非晶態，抗腐蝕性強。因此，這種化學沉鎳方法在電子、計算計機、航空航天、石油化工、紡織等領域有著廣泛的用途，尤其是在印製電路板製造工業上是目前不可缺少的一個生產環節。目前的酸性化學沉鎳工藝，要在80°C以上進行，加入光亮劑才能得到光潔的外觀。 工藝上存在如下缺點1.升溫加熱能耗較大，維持槽溫的能耗也較大；2.沉鎳液蒸發快， 沉鎳液需要經常維護；3.操作環境汽霧大，給人員的鍵康和設備的腐蝕帶來一定的影響； 4.溫度越高，溶液中反應生成亞磷酸鹽的速度越大，溶液的使用壽命也就越短。5.沉鎳液中一般都含有微量的鉛離子，或含有硫脲，為的是使鍍液穩定和產生一定的光亮效果，但是這些都是對環境和人體特別有害的物質。目前的酸性化學沉鎳工藝，沉鎳液的pH值大多是在4. 0至5. 2範圍內。

發明內容
本發明的目的是提供一種化學沉鎳液，可以在較低的溫度下實施，節能環保，不用光亮劑也能獲得光潔鎳層的弱酸性化學沉鎳液。該沉鎳液採用氨基磺酸鎳為鎳源，並與複合絡合劑配合使用。鎳層為非晶態結構，耐腐蝕性強，可焊性好。本發明提供的弱酸性化學沉鎳液，包含以下組分和用量
(1)氨基磺酸鎳30— 45g/L
(2)複合絡合劑64— 75g/L
(3)還原劑18 — 25g/(4)潤溼劑0.01—0.03g/L
(5)去離子水餘量
本發明所述的複合絡合劑選自L-蘇氨酸和乙酸、氨基乙酸、丙酸、丁二酸、羥基丁二酸、乙醇酸、丙醇酸、檸檬酸、丙氨酸、氨基二乙酸、、丁二酸鈉、檸檬酸鈉和乙酸鈉等絡合劑兩種或兩種以上的組合。
本發明所述的複合絡合劑的組成為L_蘇氨酸、檸檬酸、丁二酸、乙酸鈉、丙醇酸等，總量為 64-75g/L。
本發明所述的複合絡合劑中L-蘇氨酸的量為0. 15—0. 25g/L。
本發明所述的還原劑為次磷酸鈉，用量為18—25g/L。
本發明所述的潤溼劑為十二烷基硫酸鈉，或十六烷基三甲基溴化銨，用量為 0.01-0. 03g/L。
本發明所述的PH值範圍為5. 5 — 6.0，實施溫度範圍為55— 75°C。本發明採用氨基磺酸鎳而不是別的鎳鹽來提供鎳離子。氨基磺酸鎳目前主要是用在電鑄和電鍍上，正如電鍍專利CN 101498013A和CN 101852877A所揭示的那樣。
本發明提供的化學鎳液的優點是 1)沉鎳液組成簡單、不含鉛、鎘，也不含其它重金屬和硫脲。2 )可以在低的溫度下實施，節省加熱能耗，改善操作環境。3)沉鎳液為弱酸性，除環保外還有利於改善沉鎳液對基材的攻擊。4)鎳層光潔，耐腐蝕性強，能耐48小時鹽霧測試。5)鎳層可焊性好。6)沉鎳液穩定。
本發明提供的化學沉鎳液，其最突出的優點是可以在低溫下實施，沉鎳液為弱酸性， 節能環保。
對本發明提供的化學沉鎳液以及鎳層，通過以下儀器和方法進行了測試，測試結果並列如下
1.鎳層厚度用OXFORD CMI900 X螢光機測定。沉20分鐘，在55°C到75°C的溫度下厚度從40微英寸(55°C )到145微英寸(75°C )不等。2.鎳層表面形貌用OLYMPUS BX51金相顯微鏡觀察。表面緻密，凹凸反差不大。3.耐腐蝕性用鹽霧試驗箱，按GB/T 10125-1997標準進行。厚薄不同的試片，經過 48小時的鹽霧試驗均無明顯腐蝕。4.可焊性按印製板可焊性測試標準進行(IPC-TM-650 NO. 2. 4. 12)。結果表明可焊性超過國際IPC標準要求(> 95%)。5.鎳層晶體結構送華南理工大學測定(X-射線衍射分析儀，測試角度為35-80°)。 結果只有一個衍射峰，在2 θ =45°處，顯示非晶態特徵。6.磷含量用OXFORD X-MAX 250能譜儀測定。含磷量在7%至11%左右。


圖1為鎳層表面形貌(X 1000)； 圖2為鎳層的X射線衍射圖像；
圖3為上錫後的照片3 (a)浮錫後的；3 (b)正面和3 (b)反面為浸錫後的。
具體實施方式
1)沉鎳液的配製過程(以配1升為例)
在1升燒杯中加入去離子水750mL，攪拌下加入氨基磺酸鎳，待溶解完成後，攪拌下加入絡合劑和潤溼劑，攪拌下升溫至工作溫度，最後加入次磷酸鈉，補加餘量水至1升，用氨水調PH值至所需範圍。2)沉鎳對象和前處理
a).玻璃纖維樹脂夾層雙面光銅板。前處理酸性化學除油一水洗一過硫酸鈉微蝕一水洗一預浸一鈀活化一後浸一水洗。b). PCB板。前處理與玻璃纖維樹脂夾層雙面光銅板的相同。c). ABS塑膠。前處理酸性化學除油一水洗一鉻酸粗化一水洗一鈀活化一水洗 —加速一水洗。依據圖1、圖2、圖3所示，下面六個實施例均在用圖1來說明鎳層光潔、明亮。圖 2說明鎳層為非晶態，耐腐蝕性強。圖3 (a)、3 (b)正面，3 (b)反面說明鎳層可焊性好。實施例1
化學沉鎳液1，組分和用量為氨基磺酸鎳36g/L檸檬酸9g/L丁二酸17g/L次磷酸鈉20g/L乙酸鈉20g/L丙醇酸18g/L十二烷基硫酸鈉0. 03g/LL-蘇氨酸0. 15g/L去離子水餘量pH=5. 7
用此沉鎳液在上述對象c)上沉積。溫度55°C。沉20分鐘。鎳層光潔。厚度為43 微英寸。含磷量為7.9%。
實施例2
化學沉鎳液2，組分和用量為氨基磺酸鎳36g/L檸檬酸9g/L丁二酸17g/L次磷酸鈉20g/L乙酸鈉20g/L丙醇酸18g/L十二烷基硫酸鈉0. 03g/LL-蘇氨酸0. 15g/L去離子水餘量
pH=5. 7
用此沉鎳液在上述對象a)上實施。溫度55°C。沉20分鐘。鎳層光潔。厚度為40微英寸。含磷量為8. 3 %。
實施例3
化學沉鎳液3，組分和用量為
氨基磺酸鎳檸檬酸
40g/L 13g/L 18g/L 22g/L 20g/L 18gL
次磷酸鈉乙酸鈉
丙醇酸
十二烷基硫酸鈉
0. 03g/L
L-蘇氨酸去離子水
0. 20g/L
餘量
pH=5. 5
用此沉鎳液在上述對象a)上實施。溫度60°C。沉20分鐘。鎳層光潔。厚度為58微英寸。含磷量為8.觀。實施例4
化學沉鎳液4，組分和用量為
氨基磺酸鎳30g/L
檸檬酸14g/L
丁二酸14g/L
次磷酸鈉18g/L
乙酸鈉20g/L
丙醇酸18g/L
十二烷基硫酸鈉0. 02/L
L-蘇氨酸0. 23g/L
去離子水餘量 pH=5. 8
用此沉鎳液在上述對象a)上沉鎳。溫度70°C。沉20分鐘。鎳層光潔。厚度為92微英寸。含磷量為8. 7 %。實施例5
化學沉鎳液5，組分和用量為
氨基磺酸鎳45g/L
檸檬酸15g/L
丁二酸21g/L
次磷酸鈉％g/L
乙酸鈉20g/L
丙醇酸18g/L
十二烷基硫酸鈉0. 01g/L
L-蘇氨酸0. 25g/L去離子水餘量
pH=6. 0
用此沉鎳液在上述對象a)上實施。溫度75°C。沉20分鐘。鎳層光潔。厚度為145 微英寸。含磷量為9. 2 %。實施例6
化學沉鎳液5，組分和用量為 氨基磺酸鎳45g/L
檸檬酸15g/L
丁二酸21g/L
次磷酸鈉25g/L
乙酸鈉20g/L
丙醇酸18g/L
十六烷基三甲基溴化銨0.02g/L L-蘇氨酸0. 25g/L
去離子水餘量
pH=6. 0
用此沉鎳液在上述對象b)上實施。溫度75°C。沉20分鐘。鎳層光潔。表面和孔無一漏沉。厚度為142微英寸。含磷量為9.0 %。比較例1
將某廠使用的配方在低溫(55°C—75°C)和弱酸性(pH=5. 5)下沉鎳。硫酸鎳15g/L 乳酸 6g/L 丁二酸 25g/L
次磷酸鈉26g/L
硫脲18mg/L
硝酸鉛^g/L
pH=5. 5
用此沉鎳液在上述對象a)上沉鎳。55°C，沉20分鐘，厚度為1. 5微英寸，含磷量為19. 2 %。75°C，沉20分鐘，厚度為35微英寸，含磷量為13.0 %。結果是基本無沉積層或鎳層薄， 磷含量太高(富磷)，無應用價值。比較例2
該對比例用於說明沉鎳液的穩定性。將實施例1與比較例1進行比較。兩種沉鎳液各1升，在75°C下沉鎳同樣次數後放置3個月都清澈透明不變，但倒空後就發現有所不同本發明的沉鎳液的燒杯，杯壁杯底都光溜如初，而另一杯的杯底，卻有肉眼可見的黑色鎳粒，附著牢固，對著杯底看，可見銀光。結果顯示本發明的沉鎳液更穩定。
權利要求
1 -種化學沉鎳液，其特徵包含以下組分和用量(1)氨基磺酸鎳(2)複合絡合劑(3)次磷酸鈉(4)潤溼劑30—45g/L 64—75g/L18—25g/L 0. 01—0. 03g/L(5)去離子水餘量。
2.根據權利要求1所述的一種化學沉鎳液，其特徵在於所用的複合絡合劑選自L-蘇氨酸和乙酸、氨基乙酸、丙酸、丁二酸、羥基丁二酸、乙醇酸、丙醇酸、檸檬酸、丙氨酸、氨基二乙酸、丁二酸鈉、檸檬酸鈉和乙酸鈉等絡合劑兩種或兩種以上的組合。
3.根據權利要求2所述的一種化學沉鎳液，其特徵在於所用的複合絡合劑的組成為 L-蘇氨酸、檸檬酸、丁二酸、乙酸鈉、丙醇酸。
4.根據權利要求2所述的一種化學沉鎳液，其特徵在於所用的複合絡合劑中L-蘇氨酸的量為 0. 15—0. 25g/L。
5.根據權利要求1所述的一種化學沉鎳液，其特徵在於所用的潤溼劑為十二烷基硫酸鈉，或十六烷基三甲基溴化銨。
6.根據權利要求1所述的一種化學沉鎳液，其特徵在於該化學沉鎳液的PH值範圍為 5. 5 — 6.0，實施溫度範圍為55— 75°C。
全文摘要
本發明涉及一種化學沉鎳液，適用於印製電路板製造工業，它公開了其組成分和用量為(1)氨基磺酸鎳30—45g/L，(2)複合絡合劑64—75g/L，(3)次磷酸鈉18—25g/L，(4)潤溼劑0.01—0.03g/L，(5)去離子水餘量。所述鎳離子由氨基磺酸鎳提供，並與複合絡合劑配合使用下，能在溫度55—75℃，pH值5.5—6.0的條件下進行化學沉鎳。本發明可以在低溫下實施，沉鎳液為弱酸性，節能環保，鎳層光潔，耐腐蝕性強，可焊性好，沉鎳液穩定。
文檔編號C23C18/36GK102400120SQ201110443400
公開日2012年4月4日 申請日期2011年12月27日 優先權日2011年12月27日
發明者劉彬雲, 方北龍, 王植材, 陳光輝, 黃輝祥 申請人:廣東東碩科技有限公司