微波器件电镀技术动向:无氰镀银技术动向

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微波器件大量采用镀银工艺,而目前的镀银工艺基本上都是采用氰化物电镀工艺,因此,采用无氰镀银一直是电子电镀界的强烈愿望。

镀银是电子电镀中用量最大的贵金属电镀工艺,但是至今仍然在采用剧毒的氰化钾镀银工艺。为了取代氰化物,我国早在20世纪70年代就在全国开展了无氰电镀技术的开发工作,并形成了一个高潮。有些现在已经成为成熟无氰电镀工艺的技术就是从当时的技术发展起来的,比如碱性锌酸盐镀锌。但是由于氰化物电镀工艺有一些特有的优良工艺性能,使得它的技术生命力很强,至今还在电镀加工工业中扮演着重要的角色。包括有取代工艺的镀锌仍然有大量的镀液是氰化物的。至于氰化物镀铜和镀银等工艺,在尚没有成熟的工业化无氰电镀产品问世以前,则完全是氰化物电镀的天下。

但是氰化物作为剧毒化学品,无论是生产、储存还是运输、使用,都对环境和使用人构成极大的威胁。尽管氰化物废水并不难处理,由于清洗工艺流程的设计和实际操作上的原因,我国含氰废水的初始浓度都很高,加上很多电镀厂没有实现废水分流,使实际处理效果不良。我国的污水处理管理并不真正到位,含氰电镀废水仍然是一个严重的污染源。因此,我国有关部门早就发文要求停止使用氰化物电镀工艺。由于技术的原因,这一禁令未能完全实现,但是随着国际环保意识的日益增强,各国绿色壁垒正在形成中,完全禁止使用氰化物电镀工艺只是时间问题。

5.4.3.1无氰镀银的历史及其存在的问题

氰化镀银自1838年由英国的G.Flikington发明以来,已经有一百多年的历史。后经美国的S.Smith等人改进,获得了广泛的应用。与氰化镀银比起来,无氰镀银的开发只是近几十年的事。从20世纪60年代起,国内外电镀专业书刊开始有了关于无氰镀银的报告。比如l966年L.Domnikov在Metal

Finishing(64,N0.4,57)上发表了硫氰酸钾一黄血盐镀银的研究报告[6|。美国的第一个无氰镀银专利是采用琥珀酸亚胺为络合剂的镀液[7|。比较全面介绍无氰镀银的电镀书籍是Et本1971年出版的《金属电镀技术》[8|,我国最早介绍无氰镀银的电镀专业书籍是1976年出版的《电镀技术》[引。

尽管国外较早就有各种无氰镀银技术发表,但是对无氰镀银工艺进行实用性开发并取得相当进展的还是我国的电镀工作者。特别是在20世纪70年代的无氰电镀活动中,我国的电子工业企业和大专院校、研究所联合开发了不少的无氰镀银工艺,从硫代硫酸盐镀银到烟酸镀银,从NS镀银到丁二酰亚胺镀银,还有碘化钾镀银、磺基水杨酸镀银等。有些工艺在一定范围内是可以用来代替氰化镀银的。笔者于1977~1978年代表第四机械工业部710厂在武汉大学化学系与王宗礼教授等联合开发了丁二酰亚胺镀银工艺,镀液有很高的稳定性,镀层细致光亮,但由于镀层中有机物杂质较多,镀层容易变色[10]。上述这些工艺大多数都没有进入工业化实用阶段,有些虽然使用了一段时间,最终还是不得不又重新使用氰化物镀液。

无氰镀银工艺所存在的问题,主要有以下三个方面。

一是镀层性能不能满足工艺要求。尤其是工程性镀银,比起装饰性镀银有更多的要求。比如镀层结晶不如氰化物细腻平滑;或者镀层纯度不够,镀层中有机物有夹杂,导致硬度过高、电导率下降等;还有焊接性能下降等问题。这些对于电子电镀来说都是很敏感的问题。有些无氰镀银由于电流密度小,沉积速度慢,不能用于镀厚银,更不要说用于高速电镀。

二是镀液稳定性问题。许多无氰镀银镀液的稳定性都存在问题,无论是碱性镀液还是酸性镀液或是中性镀液,不同程度地存在镀液稳定性问题,给管理和操作带来不便,同时令成本也有所增加。

三是工艺性能不能满足电镀加工的需要。无氰镀银往往分散能力差,阴极电流密度低,阳极容易钝化,使得在应用中受到一定限制。

综合考察各种无氰镀银工艺,比较好的至少存在上述三个方面问题中的一个,差一些的存在两个甚至于三个方面的问题。正是这些问题影响了无氰镀银工艺实用化的进程。

为了解决上述问题,多年来电镀技术工作者做出了很大的努力。其主要的思路仍然是寻求好的络合剂和各种添加剂、光亮剂、辅助剂。

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