專利名稱：鎳電鍍液的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明總的來說屬于鍍鎳領(lǐng)域。更特別地，本發(fā)明涉及可以用于陶瓷復(fù)合材料的鎳電鍍液，使用此電鍍液的電鍍方法以及由此獲得的產(chǎn)品。
在電子工業(yè)中，廣泛使用鍍鎳作為電鍍?nèi)珏冨a、焊接鍍(solder plating)或鍍金的底層(ground)。在這些應(yīng)用中，通常使用強(qiáng)酸性的鎳電鍍液如瓦特槽型電鍍液(vat bath)、全氯化物電鍍液、氨基磺酸電鍍液或氟化硼電鍍液來沉積鎳。在由陶瓷復(fù)合材料制成的電子部件如片狀電阻器或片狀電容器中，也廣泛使用瓦特槽型電鍍液或氨基磺酸電鍍液來為鍍錫或焊接鍍提供鎳底層。
近年來，已經(jīng)研制了許多含過渡金屬氧化物的陶瓷復(fù)合材料新產(chǎn)品，這些產(chǎn)品在電子工業(yè)中得到廣泛使用。然而，使用常規(guī)的強(qiáng)酸性鎳電鍍液來電鍍由含過渡金屬氧化物的陶瓷復(fù)合材料制成的特種電子部件存在的問題是鎳電鍍液會腐蝕該陶瓷部件。因此，已經(jīng)試圖降低容易被常規(guī)酸性鎳電鍍液腐蝕部件的腐蝕，并且已經(jīng)報(bào)道了許多種電鍍液。然而，所有這些電鍍液都是中性到堿性的，其含高濃度的強(qiáng)絡(luò)合劑以使鎳離子保留在電鍍液中，而且存在以下問題降低電鍍效率并降低操作的容易程度。這些電鍍液還存在以下問題即使當(dāng)只有陶瓷基材料電子部件的電極需要電鍍時，電鍍液也會由這些電極部件蔓延到周圍的陶瓷部件，因此會損害這些部件的性能。此外，pH值僅為約4-7造成陶瓷部件腐蝕，降低電鍍效率，降低使鎳離子保持在電鍍液中的動力，并產(chǎn)生氫氧化物形式的沉淀物。
本發(fā)明提供一種鎳電鍍液，該鎳電鍍液含a)鎳離子，和b)至少兩種選自氨基多羧酸、多羧酸和多膦酸的螯合劑，其中鎳電鍍液的pH值為4-9，鎳離子與氯離子(Ni+2/Cl-1)的比值為1或更小。發(fā)明詳述術(shù)語“鎳電鍍液”和“鎳電鍍浴”在整個說明書中可互換使用。除非上下文明確地說明，否則下列縮寫具有下列含義EDTA＝乙二胺四乙酸；g/L＝克/升；℃＝攝氏度；A/dm2＝安/平方分米；μm＝微米；mol/L＝摩爾/升。
鎳離子的濃度典型地為1-100g/L，更典型地為10-50g/L，最典型地為10-30g/L。也可以適當(dāng)?shù)厥褂酶哂诤偷陀诖朔秶逆囯x子濃度。然而，鎳離子濃度太低，將在待電鍍產(chǎn)品上處于高電流密度區(qū)域中的部分趨于形成焦化沉積物。鎳離子濃度太高會降低電鍍液的穩(wěn)定性，并產(chǎn)生氫氧化物形式的不溶化合物。
本發(fā)明的電鍍液中鎳離子與氯離子(Ni2+/Cl-)的比值為1或更小。這意味著氯化鎳是鎳離子的主要來源。優(yōu)選地，鎳離子與氯離子的比值小于0.5。更優(yōu)選地，使用氯化鎳作為唯一的鎳源。只要鎳離子與氯離子的比值為1或更小，則在本電鍍液中可以使用混合鎳離子源。除了氯化鎳之外，示范性的鎳離子源還包括但不限于硫酸鎳和氨基磺酸鎳。
該鎳電鍍液含至少兩種選自氨基多羧酸、多羧酸和多膦酸的螯合劑。示范性的氨基多羧酸包括但不限于乙基亞氨基-N，N-二乙酸、甘氨酸、亞氨基二乙酸、羥乙基-乙二胺三乙酸、次氮基三乙酸、EDTA、三亞乙基二胺四乙酸、谷氨酸、天冬氨酸、β-氨基丙酸N，N-二乙酸和丙三羧酸(tricarbarylic acid)。合適的多羧酸包括但不限于丙二酸、馬來酸、抗壞血酸、葡糖酸、琥珀酸、蘋果酸和酒石酸。示范性的多膦酸包括但不限于氨基亞丙基膦酸、羥基亞乙基二膦酸和乙二胺四亞甲基膦酸。優(yōu)選的多膦酸是氨基多膦酸。在特定的實(shí)施方案中，螯合劑是至少兩種選自亞氨基二乙酸、抗壞血酸和氨基亞丙基膦酸的化合物。也可以使用其它合適的螯合劑。
該電鍍液中螯合劑的總量典型地是0.01-3mol/L，更典型的是0.1-0.5mol/L。可以以任意比值使用這兩種螯合劑，可以根據(jù)諸如鎳含量和使用的鎳離子源這樣的條件而適當(dāng)確定此比值。本領(lǐng)域的技術(shù)人員有能力對此進(jìn)行選擇。
通常，該電鍍液的pH值為4-9。此pH值范圍產(chǎn)生令人滿意的、具有很好的電鍍效率的電鍍液，該電鍍液可以有效地抑制對甚至諸如陶瓷這樣的基體材料的腐蝕。此外，可以不加入有機(jī)添加劑就獲得具有高勢壘效應(yīng)的精細(xì)沉積物。然而，如果需要，也可以加入這樣的有機(jī)添加劑，例如光亮劑和表面活性劑。可以使用為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的其它合適的有機(jī)添加劑。
可以通過許多方法來維持該pH值?？梢允褂萌魏嗡璧乃峄驂A，可以使用任何無機(jī)酸、有機(jī)酸、無機(jī)堿或有機(jī)堿。除諸如硫酸、鹽酸或氨基磺酸這樣的酸之外，也可以使用用作螯合劑的酸，例如乙酸或抗壞血酸。除諸如氫氧化鈉或氫氧化鉀這樣的無機(jī)堿和諸如各種類型的胺這樣的有機(jī)堿之外，也可以使用諸如堿式碳酸鎳這樣的堿。此外，如果由于操作條件造成該pH值易于波動，則可以使用pH值緩沖劑如硼酸。
可以通過將一種鎳離子源(或多種鎳離子源)與至少兩種螯合劑和水按任意順序混合而制備該鎳電鍍液。可以按任意順序?qū)⑺褂玫娜魏斡袡C(jī)添加劑與上述組分混合。
對于待電鍍的物體沒有限制，可以電鍍?nèi)魏嗡璧幕w。使用該電鍍液使得由陶瓷復(fù)合材料制成的電子部件如片狀電阻器或片狀電容器得到了理想地電鍍。特別是，該電鍍液可以在陶瓷復(fù)合材料上沉積鎳層而不腐蝕基體材料。
本發(fā)明還提供一種使用上述電鍍液沉積鎳層的方法。使用該電鍍液，可以使用標(biāo)準(zhǔn)電鍍條件沉積鎳層。通常，可以使用多種電解電鍍條件。例如，該電鍍液可以用于直接電鍍或者脈沖電鍍。根據(jù)需要，可以通過流動法如空氣攪拌、陰極振動或泵來攪動該電鍍液。通常，使用金屬鎳作為陽極，但在某些情況下，可以使用不溶的電極，例如鍍鉑的鈦板。通常，電鍍液溫度為10-80℃，優(yōu)選為30-65℃。電鍍條件和它們的效果是眾所周知的，并且可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)所需性能酌情進(jìn)行調(diào)整。
通過以下方法來在這樣的基體上沉積鎳層將待電鍍基體與上述鎳電鍍液接觸，對該電鍍液施加足夠大密度的電流，并持續(xù)一段時間，以足以沉積鎳層。可以使用多種電流密度。示范性的電流密度包括但不限于0.01-1A/dm2的電流密度。當(dāng)使用脈沖電鍍時，典型的電流密度為0.05-0.2A/dm2，然而也可以使用高于或低于此范圍的電流密度。電鍍時間的改變?nèi)Q于所需鎳層的厚度，但通常是約10-120分鐘。
下面將描述本發(fā)明的實(shí)施例，但此描述只是實(shí)施例，并不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1通過按所列的量混合下列組分來制備鎳電鍍液。
六水合氯化鎳100g/L氨基亞丙基膦酸 100g/L抗壞血酸50g/LpH值(用NaOH緩沖)9.0實(shí)施例2通過按所列的量混合下列組分來制備鎳電鍍液。
四水合氯化鎳100g/L氨基亞丙基膦酸 100g/L抗壞血酸50g/LpH值(用NaOH緩沖)5.0實(shí)施例3通過按所列的量混合下列組分來制備鎳電鍍液。
六水合氯化鎳100g/L亞氨基二乙酸50g/L抗壞血酸20g/LpH值(用NaOH緩沖)5.0實(shí)施例4通過按所列的量混合下列組分來制備鎳電鍍液。
六水合氯化鎳100g/L亞氨基二乙酸50g/L抗壞血酸20g/LpH值(用NaOH緩沖)7.0實(shí)施例5通過按所列的量混合下列組分來制備鎳電鍍液。
六水合氯化鎳100g/L氨基亞丙基膦酸 100g/L抗壞血酸50g/L
pH值(用NaOH緩沖) 7.0實(shí)施例6通過按所列的量混合下列組分來制備鎳電鍍液。
六水合氯化鎳 100g/L氨基亞丙基膦酸 100g/L抗壞血酸 50g/L硼酸 50g/LpH值(用NaOH緩沖) 5.0對比例1通過按所列的量混合下列組分來制備鎳電鍍液。
六水合硫酸鎳 350g/L六水合氯化鎳 45g/L硼酸 50g/LpH值 4.2對比例2通過按所列的量混合下列組分來制備鎳電鍍液。
六水合氯化鎳 100g/L抗壞血酸 100g/LpH值 5.0對比例3通過按所列的量混合下列組分來制備鎳電鍍液。
六水合氯化鎳 100g/L氨基亞丙基膦酸 100g/LpH值 5.0對比例4通過按所列的量混合下列組分來制備鎳電鍍液。
六水合氯化鎳 100g/L亞氨基二乙酸 100g/LpH值 5.0
對比例5通過按所列的量混合下列組分來制備鎳電鍍液。
六水合硫酸鎳350g/L六水合氯化鎳45g/L硼酸50g/LpH值6.0電鍍實(shí)施例在下列電鍍條件下，使用上述每一種電鍍液來沉積鎳層電鍍物體 由陶瓷制成的片狀部件電鍍方法 脈沖電鍍?nèi)芤簻囟?50℃陰極電流密度 0.05-0.2A/dm2在下表中列出了鍍鎳實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。用截面分析法觀察這些電鍍薄膜的厚度，這些結(jié)果也記錄在該表中。在該表中，符號具有下列含義“-”表示未分析；“○”表示良好；“×”表示失效；“△”表示還可以或不完全。
表
由實(shí)施例獲得的所有薄膜都具有均勻無光澤或微光澤外觀。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以看出使用本發(fā)明的電鍍液可以有效地將鎳層只沉積在待電鍍的部分上而不腐蝕陶瓷基體部分。
權(quán)利要求
1.一種鎳電鍍液，包括a)鎳離子，和b)至少兩種選自氨基多羧酸、多羧酸和多膦酸的螯合劑，其中，鎳電鍍液的pH值為4-9，鎳離子與氯離子的比值為1或更小。
2.權(quán)利要求1的鎳電鍍液，其中，至少兩種螯合劑選自亞氨基二乙酸、抗壞血酸和氨基亞丙基膦酸。
3.一種在基體上沉積鎳層的方法，包括將待電鍍基體與權(quán)利要求1的鎳電鍍液接觸，對鎳電鍍液施加足夠大密度的電流，并持續(xù)一段時間以足以沉積鎳層。
4.權(quán)利要求3的方法，其中基體是陶瓷復(fù)合材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的方法電鍍基體而獲得的產(chǎn)品。
全文摘要
提供一種鎳電鍍液，該電鍍液可有效地將鎳層只沉積在待電鍍部件上而不腐蝕由陶瓷復(fù)合材料制成的電子部件或含過渡金屬氧化物的陶瓷部件。這種鎳電鍍液含至少兩種選自氨基多羧酸、多羧酸和多膦酸的螯合劑，pH值為4－9，鎳離子與氯離子的比值為1或更小。
文檔編號C25D7/00GK1441087SQ0216110
公開日2003年9月10日 申請日期2002年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月28日
發(fā)明者近藤誠, 榎本治樹, 嶋津元矢 申請人:希普雷公司