陶瓷表面Ni-Cu-P金屬化工藝的研究

 [導讀] 在陶瓷電容器的生產中都需要大量的陶瓷元件,而現行生產中主要采用金屬銀作為陶瓷片的電極,其生產方法主要是通過高溫灼燒還原的方法而使元件表面金屬化,然后經過極化等處理過程而得到陶瓷元件。因為在生產中,需要大量的貴金屬銀,所以生產成本高,經濟效益低,且耗能較大。  由于非導體材料表面金屬化技術的不斷發展,以及在工業生產中,此類技術的應用更加普遍,近年來,出現了以金屬鎳作為陶瓷元件電極材料的新方法和新工藝

在陶瓷電容器的生產中都需要大量的陶瓷元件,而現行生產中主要采用金屬銀作為陶瓷片的電極,其生產方法主要是通過高溫灼燒還原的方法而使元件表面金屬化,然后經過極化等處理過程而得到陶瓷元件。因為在生產中,需要大量的貴金屬銀,所以生產成本高,經濟效益低,且耗能較大。

  由于非導體材料表面金屬化技術的不斷發展,以及在工業生產中,此類技術的應用更加普遍,近年來,出現了以金屬鎳作為陶瓷元件電極材料的新方法和新工藝。采用化學鍍Ni-Cu-P合金代替傳統的燒滲銀方法制作陶瓷電容器的電極,可提高瓷介電容器的可靠性,克服銀電極銀離子遷移和銀與焊錫共融的缺點,節省銀,降低成本。該技術工藝流程簡單,技術先進,投資少,設備要求不高,經濟效益及社會效益顯著,產品性能良好。

1 實驗方法

1.1 工藝流程

  陶瓷基片030a.gif (72 bytes)除油030a.gif (72 bytes)粗化030a.gif (72 bytes)敏化030a.gif (72 bytes)活化030a.gif (72 bytes)化學鍍Ni-Cu-P030a.gif (72 bytes)后處理030a.gif (72 bytes)鍍件。

1.2 主要工序說明

  (1)除油

  除油的目的是除去陶瓷表面的油污,促使粗化均勻,提高鍍層結合力。采用乙醇、丙酮等有機溶劑可除去基片表面的油污。

  (2)粗化

  用強酸性的粗化溶液對陶瓷表面的結構產生化學浸蝕,使基體形成無數微孔,使工件表面微觀粗糙及形成多孔性結構,增大鍍層與瓷基體表面的接觸面積。

  (3)敏化

  在陶瓷表面金屬化工藝過程中,敏化工藝是至關重要的工序。敏化工藝是將經粗化后的基片放入SnCl2/HCl溶液中浸泡,取出后水洗,使吸附在表面的SnCl2水解生成Sn(OH)Cl吸附于基片的表面。

  (4)活化

  活化工藝就是在經過敏化后的陶瓷表面形成一層很薄而且具有催化作用的金屬層。將經過敏化后的基片放入PdCl2/HCL溶液中,Sn(OH)Cl還原Pd2+,吸附在基片表面,這些鈀金屬微粒將是化學鍍的催化中心。

  (5)化學鍍Ni-Cu-P合金

硫酸鎳(NiSO4.6H2O)    0.152mol/dm3

硫酸銅(CuSO4.5H2O)    4.0×10-3mol/dm3

次亞磷酸鈉(NaH2PO2.H2O)  0.236mol/dm3

檸檬酸鈉(NaC6H5O7.2H2O)  0.136mol/dm3

醋酸銨(CH3COONH4)     0.52mol/dm3

pH值(用氨水調)       6.5~8.5

溫度           70~90℃

  鍍60min后,即可得到均勻、細密的金屬鍍層。鍍層成分是在日本ASM-SX型掃描電鏡上進行能譜分析的,其結果為Ni-Cu-P合金含Ni90%、

Cu7.2%、P2.8%。

2 各因素對沉積速度的影響

2.1 硫酸鎳

  在其它條件不變的情況下,改變硫酸鎳的含量,對面積大小相等(D10mm×1mm)的陶瓷片進行施鍍,硫酸鎳濃度與沉積速度的關系見圖1。由圖1可見,當硫酸鎳的濃度從0.114~0.152mol/dm3時,對沉積速度的影響較大,但從0.152~0.190mol/dm3時,對沉積速度的影響較小。

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圖1 硫酸鎳濃度對沉積速度的影響

2.2 硫酸銅

  硫酸銅濃度對沉積速度的影響見圖2所示,由圖可見,隨著硫酸銅濃度的增加,沉積速度下降,從2.0×10-3mol/dm3到4.0×10-3mol/dm3下降趨勢緩慢,從4.0×10-3mol/dm3到6.0×10-3mol/dm3下降趨勢大。

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