CN104894569B - 一种Ni‑Pd金属表面处理剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种Ni‑Pd金属表面处理剂，对Ni‑Pd金属经处理后耐高温、抗腐蚀并具有良好的焊接性。本发明涉及的Ni‑Pd金属表面处理剂，其特征在于主要由缓蚀剂和表面活性剂组成，缓蚀剂的有效成分为有机磷酸类化合物、席夫碱类化合物和N、S杂环化合物的复配，表面活性剂主要采用一种或一种非离子型表面活性剂，Ni‑Pd金属表面处理剂pH控制在10以下。
Description
技术领域
本发明涉及Ni-Pd金属表面处理剂。
技术背景
镍镀层、钯镀层由其多种优良的化学与机械特性已被用于航空、汽车、电子机械、石油化工等多种领域，无电镀Ni-Au、无电镀Ni-Pd-Au多用于基板、引线框等电子部件。采用无电镀的形式得到镍层，在镍镀层表面通过化学置换钯的方法得到一层钯岛，通过该工艺得到的Ni-Pb金属表面仍有部分镍金属裸露于空气中。在高温下Ni、Pd易被空气所氧化，影响其可焊接性能，所以需要利用其它缓蚀剂在其表面形成一层保护皮膜。
现有的技术多针对单一金属的表面处理，并不适应合金或多金属表面处理，且很难使金属材料同时具有抗氧化、耐腐蚀和优良的焊接性能，相关专利文献有CN201180010000和CN201110075074，就存在以上问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种供Ni-Pd金属使用的表面处理剂，通过表面处理剂中的有效成分在Ni-Pd金属表面形成有机皮膜，使其具有抗氧化、耐腐蚀和优良的焊接性能,使得Ni-Pd金属有利于基板、引线框等电子部件的制备。
一种Ni-Pd金属表面处理剂，主要有缓蚀剂和表面活性剂组成；
所述缓蚀剂，主要由有机磷酸类化合物、席夫碱类化合物、N、S杂环化合物以及卤素或卤化物盐复配得到；
有机磷酸类化合物为分子内含有膦酸基团的有机物或其盐，含有膦酸基团的有机物为乙二胺四亚甲基膦酸、羟基乙叉二膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸或氨基三亚甲基膦酸；含有膦酸基团的有机物盐为碱金属盐(优选钠盐、钾盐)；有机磷酸类化合物、席夫碱类化合物与N、S杂环化合物进行复配的摩尔比例50～100∶5～25∶1～5；
席夫碱类化合物有缩磺胺类席夫碱、缩氨基酸类席夫碱、缩硫脲类席夫碱、缩酰胺类席夫碱等，其中优选缩氨基酸类席夫碱；
N、S杂环化合物为2-氨基苯并咪唑、苯并三氮唑、2-巯基苯并噻唑或尿酸。
采用一种或一种以上的有机磷酸类化合物、一种或一种以上席夫碱类化合物与一种或一种以上的N、S杂环化合物进行复配，三种成分中每种成分用量控制在0.001～500mmol/L，优选0.01～100mmol/L。
本发明可采用一种或一种以上的非离子表面活性剂，优选烷基酚聚氧乙烯醚型、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚型和脂肪酸甲酯乙氧基化物型。上述表面活性剂总用量控制在0.01～100mmol/L，更优选0.1～50mmol/L。
所述的卤素或卤化物盐，通过活性阴离子溶解金属表面钝化膜，从而形成新的保护膜，其盐主要为碱金属盐，优选钠盐、钾盐。
所述物质组成的Ni-Pd金属表面处理剂，其特征在于表面处理剂的pH控制在1～10，优选1～7。
所述一种Ni-Pd金属，采用无电镀的形式得到镍层，在镍镀层表面通过化学置换钯的方法得到一层钯岛，通过该工艺得到的Ni-Pd金属表面任由部分镍金属裸露于空气中。
在使用本发明的表面处理剂对金属进行表面处理时，使用浸渍或喷涂形成皮膜的方法，优选浸渍法。对于被处理金属的形状可以是线状、板、带、粒状等任何形状，通过使用本发明的表面处理剂，对Ni-Pd金属表面进行表面处理后，可以使其得到抗氧化性优异、焊料润湿性的特点。
本发明所采用的缓蚀剂主要成分有机磷酸类化合物、席夫碱类化合物以及N、S杂环化合物均能金属材料表面的金属原子通过不同程度的配位作用而被吸附在金属材料表面，同时该类化合物带有的各类功能基团通过互相协同增效作用能在金属材料表面形成有机皮膜而起到缓蚀作用。本发明通过测试于155℃保温20小时后，其焊接性能保持良好。
具体实施方案
实施例1～6；对比例1～8
配置13种表面处理剂，其有效成分及成膜后155℃下保温20小时后，邦定测试结果如表1。
在基板上获得Ni-Pd金属表层通过如下方法得到。
碱洗除油(10％NaOH、2分钟)→水洗(常温、1分钟)→酸洗(10％H2SO4、1分钟)→水洗(常温、1分钟)→微蚀(过硫酸钾0.37mol/L、硫酸20ml、3分钟)→水洗(常温、1分钟)→活化(YC-42、3分钟)→水洗(常温、1分钟)→化学镀镍(YC-51M 100mL/L、YC-51A 48mL/L、YC-51D 4mL/L、84℃、8分钟)→水洗(常温、1分钟)→化学浸钯(PdCl2 9mmol/L、氨水80ml/L、柠檬酸26mmol/L、OP-100.01ml/L、40℃、30分钟)→水洗(常温、1分钟)→烘干
表面处理剂的配置：
按配方称取相应的表面活性剂溶于蒸馏水中，搅拌至溶解充分，在溶解充分的表现活性剂溶液中加入配方所需量的各类缓蚀剂物质，搅拌至溶解充分，调节pH，静止30min后定容。
将得到的金属于配置好的表面处理剂中0～100℃下浸渍0.5～15分钟，优选25～50℃下浸渍1.5～10分钟。
对每个实施例的成膜试样10片，在155℃下处理20小时后，进行邦定测试，邦定测试结果直接反应金属的耐高温性能以及经高温处理后的焊接性能。
邦定设备:Hughes 2460II
测试设备:Dages Series 4000
打金线：K&S Mod.4129,
焊线压力:5cN
键合时间:5sec
拉力约30cN
表1不同表面处理剂，其有效成分及成膜后155℃下保温20小时邦定测试结果
由上面表格可以看出采用席夫碱作为缓蚀剂有效成分达不到所需效果，当席夫碱与氨基三亚甲基膦酸、2-氨基苯并咪唑共同作用时能得到显著的效果，席夫碱浓度增大时拉断力有所提高，同时各组分的配比在优选范围内能达到优异的效果，否则效果不明显；采用阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠的效果不能达到采用非离子表现活性剂的效果；使用N、S杂环化合物要比采用硬脂酸焊接效果更显著；相较于对比例6经本发明处理后的金属效果更优异。
Claims (5)
1.一种Ni-Pd金属表面处理剂，其特征在于主要由缓蚀剂和非离子表面活性剂组成；所述缓蚀剂，是由有机磷酸类化合物、席夫碱类化合物和N、S杂环化合物与卤素或卤化物盐复配得到；所述的有机磷酸类化合物为分子内含有膦酸基团的有机物或其盐，其中含有膦酸基团的有机物为乙二胺四亚甲基膦酸、羟基乙叉二膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、氨基三亚甲基膦酸中的一种或几种；含有膦酸基团的有机物盐为所述的含有膦酸基团的有机物碱金属盐中的一种或几种；
所述的席夫碱类化合物为缩磺胺类席夫碱、缩氨基酸类席夫碱、缩硫脲类席夫碱或缩酰胺类席夫碱；
N、S杂环化合物为2-氨基苯并咪唑、苯并三氮唑、2-巯基苯并噻唑或尿酸；
有机磷酸类化合物、席夫碱类化合物与N、S杂环化合物进行复配的摩尔比例50～100∶5～25∶1～5；
有机磷酸类化合物、席夫碱类化合物与N、S杂环化合物三种成分中，每种成分的用量均控制在0.001～500mmol/L。
2.如权利要求1所述的Ni-Pd金属表面处理剂，其特征在于，所述的非离子表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚或脂肪酸甲酯乙氧基化物。
3.如权利要求1或2所述的Ni -Pd金属表面活性剂，其特征在于，采用一种或一种以上非离子型表面活性剂，其总用量控制在0.01～100mmol/L。
4.如权利要求1或2所述的Ni -Pd金属表面活性剂，其特征在于所述的金属表面处理剂的pH控制在1～10。
5.如权利要求4所述的Ni -Pd金属表面活性剂，其特征在于所述的金属表面处理剂的pH控制在1～7。
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