白偉林 曹海茹
陜西華星電子集團(tuán)有限公司
化學(xué)鍍膜電阻器鍍膜技術(shù)分析與研究
白偉林 曹海茹
陜西華星電子集團(tuán)有限公司
對(duì)傳統(tǒng)的化學(xué)鍍膜技術(shù)進(jìn)行研究,并改進(jìn)了目前工藝中鍍液溫度的控制范圍,pH值和配方中的絡(luò)合劑,使鍍鎳的速度提高了。獲得阻值范圍更寬,溫度系數(shù)更小的電阻,對(duì)鍍液通過(guò)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行回收節(jié)能環(huán)保。
化學(xué)鍍 絡(luò)合劑 pH 廢料回收
電阻器從誕生至今一直都扮演著重要的角色是使用最多的元件。但隨著近年來(lái)國(guó)內(nèi)對(duì)環(huán)保的重視,噴射膜電阻的生存空間被不斷壓縮,市場(chǎng)希望化學(xué)鍍膜電阻能替代噴射電阻,所以對(duì)化學(xué)鍍膜的原理和技術(shù)重新研究,更改配方和工藝,制造了合格的產(chǎn)品,并且廢液通過(guò)化學(xué)方法進(jìn)行回收節(jié)能環(huán)保。
化學(xué)鍍是一個(gè)自催化的氧化還原過(guò)程?;瘜W(xué)鍍膜電阻采用硫酸鎳和次亞磷酸鈉的主鹽-還原劑組合,最終形成Ni-P合金鍍層。
(一)鍍液的選擇:
1.絡(luò)合劑,用來(lái)降低鍍液中鎳離子的濃度,減少鎳離子生成沉淀,提高鍍液的穩(wěn)定。以前選用絡(luò)合劑為檸檬酸,因?yàn)樗膒K值最大(表1為常用的絡(luò)合劑的pK值),但為了進(jìn)一步提高合金的形成速度及抗腐蝕性,最后采取了以檸檬酸、乳酸和丁二酸構(gòu)成的復(fù)合劑,配置比例為1.2:1.0:0.8??梢詫⑺俣忍岣?0%,抗腐蝕性提高100%(不考慮其余因素)。
名稱(chēng) 化學(xué)式 學(xué)名 pK檸檬酸 C6H8O7·H2O 2-羥基丙烷1,2,3-三羧酸6.9乳酸 C3H6O3 2-羥基丙酸 2.5琥珀酸 C4H6O4 丁二酸 2.2
2.緩沖劑,在鍍鎳的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生H+,導(dǎo)致pH值下降,每消耗1mol的Ni2+會(huì)生成3mol的H+,為了穩(wěn)定鍍速并保證鍍層質(zhì)量,需要緩沖劑來(lái)有效的穩(wěn)定溶液的pH值,選用的緩沖劑見(jiàn)表2
表2 緩沖劑
(二)工藝過(guò)程簡(jiǎn)圖:
圖1 工藝過(guò)程
1.在工藝過(guò)程中爐溫的控制很關(guān)鍵,目前使用的鍍鎳溫度為85℃~95℃,圖2為pH=5時(shí)鍍鎳速度隨溫度變化曲線,能夠看出50℃每升高10℃,速度都會(huì)遞增,90℃以后鍍鎳速度更快,但高溫會(huì)降低鍍層中的P,導(dǎo)致鍍層應(yīng)力和孔隙率增加,耐腐蝕性下降,反應(yīng)到電阻上表現(xiàn)為外觀、溫度系數(shù)和過(guò)載。所以,針對(duì)此點(diǎn)將溫度調(diào)整為83℃~88℃,兼顧了鍍鎳速度和電阻性能。
圖2 鍍鎳速度
2.pH值調(diào)節(jié),鍍液隨著H+的不斷產(chǎn)生,pH值不斷下降,影響絡(luò)合物的結(jié)構(gòu)、鍍鎳速率和鍍層中的P,以往通過(guò)添加鍍液來(lái)恢復(fù)反應(yīng),但是鍍液中包含著主鹽,隨著鍍液不斷添加其中無(wú)法沉積的主鹽會(huì)越累越多,造成嚴(yán)重浪費(fèi),通過(guò)試驗(yàn)在pH偏低時(shí),只添加一定量的氨水即可,隨時(shí)讀取鍍液的pH,參照?qǐng)D3 pH對(duì)鍍鎳速率影響曲線,以前為了追求速度采用的pH為4.7~6.8,沒(méi)有考慮過(guò)pH對(duì)P的影響,參考圖4 pH對(duì)P含量的影響曲線,最終將pH控制范圍改為4.7~5.8。
圖3 鍍鎳速度
圖4 P含量隨pH變化
(三)鍍液回收,鍍液有壽命,當(dāng)HPO32-不斷增多最終形成NiHPO3沉淀導(dǎo)致鍍液渾濁時(shí)鍍液應(yīng)廢棄,但是可以通過(guò)化學(xué)方法對(duì)廢液進(jìn)行回收,首先除去其中的Ni離子,然后再加入Ca(OH)2,MgO,與HPO32-和SO42-反應(yīng)產(chǎn)生沉淀,過(guò)濾,然后用H3PO2洗提第一步除去的Ni離子溶液,再加入等摩爾的NiSO4和Ca(OH)2,調(diào)節(jié)Ni離子濃度并沉淀除去CaSO4。之后將該溶液與過(guò)濾掉沉淀的濾液混合,加入氨水、穩(wěn)定劑等物質(zhì),然后蒸發(fā)部分水,制成濃縮液,使用的時(shí)候自行添加稀釋。這樣這個(gè)廢液中的可用物質(zhì)都被留了下來(lái),最大程度的實(shí)現(xiàn)了廢液的回收,同時(shí)避免廢液直接傾倒對(duì)土壤和水源的污染。
產(chǎn)品性能試驗(yàn)均是委外進(jìn)行的全性能測(cè)試,選用的產(chǎn)品為低阻段的0.04Ω~0.06Ω,中阻段0.35Ω~0.45Ω,高阻段0.8Ω~1.3Ω,試驗(yàn)按照SJ10619-1995 《RYG2型金屬氧化膜電阻器 評(píng)定水平E》進(jìn)行,試驗(yàn)均合格,其中以低阻段的試驗(yàn)參數(shù)最好以5%穩(wěn)定度等級(jí)達(dá)到了1%的要求。
通過(guò)對(duì)化學(xué)鍍鎳的學(xué)習(xí)研究配置了新的復(fù)合劑,調(diào)整了化學(xué)鍍的爐溫,調(diào)整了鍍液的pH值,提高了鍍鎳效率,提高了鍍層的質(zhì)量,拓寬了原來(lái)的化學(xué)鍍鎳電阻器的阻值范圍,也采用了化學(xué)試劑法對(duì)廢液進(jìn)行回收,既節(jié)能又環(huán)保。
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[4] 榮仁軍,趙永武.化學(xué)鍍鎳復(fù)合配位劑的研究[M].2007.
[5] SJ10619-1995 《RYG2型金屬氧化膜電阻器 評(píng)定水平E》