PVD镀金是怎么操作的？它跟普通的镀金有什么不同？

PVD技术是在真空条件下，采用物理方法，将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过低压气体（或等离子体）过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。PVD镀金与普通的镀金的区别：

一、原理不同：

1、PVD物理气相沉积是通过蒸发，电离或溅射等过程，产生金属粒子并与反应气体反应形成化合物沉积在工件表面。物理气相沉积方法有真空镀，真空溅射和离子镀三种，应用较广的是离子镀。

2、普通镀金则是一般包括化学金和电镀金。化学镀金层的硬度和耐磨性比电镀硬金差，能达到的厚度有限，不适合某些表面贴装的焊接方法。

二、应用领域不同：

1、PVD物理气相沉积技术工艺过程简单，对环境改善，无污染，耗材少，成膜均匀致密，与基体的结合力强。该技术广泛应用于航空航天、电子、光学、机械、建筑、轻工、冶金、材料等领域。

2、普通镀金具有较低的接触电阻、导电性能良好、易于焊接、耐腐蚀性强、并具有一定的耐磨性（指硬金），因而在精密仪器仪表、印制电路板、集成电路、管壳、电接点等方面有着广泛的应用。

扩展资料：

PVD技术的相关发展状况：

1、随着高科技及新兴工业发展，物理气相沉积技术出现了不少新的先进的亮点，如多弧离子镀与磁控溅射兼容技术，大型矩形长弧靶和溅射靶，非平衡磁控溅射靶，孪生靶技术。

2、带状泡沫多弧沉积卷绕镀层技术，条状纤维织物卷绕镀层技术等，使用的镀层成套设备，向计算机全自动，大型化工业规模方向发展。

-PVD

-镀金

（1）前处理工艺

前处理工艺包括表面整理、内应力检查、除油和粗化。分述如下。

①表面整理。在ABS塑料进行各项处理之前，要对其进行表面整理，这是因为在塑料注塑成型过程中会有应力残留。特别浇口和与浇口对应的部位，会有内应力产生。如果不加以消除，这些部位会在电镀中产生镀层起泡现象。在电镀过程中如果发现某一件产品的同一部位容易起泡，就要检查是否是浇口或与浇口对应的部位，并进行内应力检查，但是为了防患于未然，预先进行去应力是必要的。

一般性表面整理可以在20%丙酮溶液中浸5～10s。

去应力的方法是在80℃恒温下用烘箱或者水浴处理至少8h。

②内应力检查方法。在室温下将注塑成型的ABS塑料制品放人冰醋酸中浸2～3min，然后仔细地清洗表面，晾干。在40倍放大镜或立体显微镜下观察表面，如果呈白色表面且裂纹很多，说明塑料的内应力较大，不能马上电镀，要进行去应力处理。如果呈现塑料原色，则说明没有内应力或内应力很小。内应力严重时，经过上述处理，不用放大镜就能够看到塑料表面的裂纹。

③除油。可以有很多商业的除油剂选用，也可以采用以下配方：

磷酸钠 20g/L

乳化剂 lmL/L

氢氧化钠 5g/L

温度 60℃

碳酸钠 20g/L

时间 30min

除油之后，先在热水中清洗，然后在清水中清洗干净，再在5%的硫酸中中和后，再清洗，才进入粗化工序，这样可以保护粗化液，使之寿命得以延长。

④粗化。ABS塑料的粗化方法有三类，即高硫酸型、高铬酸型和磷酸型，从环境保护的角度看，现在宜采用高硫酸型。

a．高硫酸型粗化液

硫酸（质量分数） 80%

温度 50～60℃

铬酸（质量分数） 4%

时间 5～15 min

这种粗化液的效果没有高铬酸型的好，因此时间上长一些好。

b．高铬酸型粗化液

铬酐（质量分数） 26%～28%

温度 50～60℃

硫酸（质量分数） 13%～23%

时间 5～10 min

这种粗化液通用性比较好，适合于不同牌号的ABS，对于含8成分较少的要适当延长时间或提高一点温度。

c．磷酸型粗化液

磷酸（质量分数） 20%

温度 60℃

硫酸（质量分数） 50%

时间 5～15min

铬酐 30g/L

这种粗化液的粗化效果较好，时间也是以长一点为好，但是成分多一种，成本也会增加一些，所以一般不大用。

所有粗化液的寿命是以所处理塑料制品的量和时间成正比的。随着粗化量的加大和时间的延长，三价铬的量会上升，粗化液的作用会下降，可以分析加以补加，但是当三价铬太多时，处理液的颜色会呈现墨绿色，要弃掉一部分旧液后再补加铬酸。

粗化完毕的制件要充分清洗。由于铬酸浓度很高，首先要在回收槽中加以回收，再经过多次清洗，并浸5%的盐酸后，再经过清洗方可进入以下流程。

（2）化学镀工艺

化学镀工艺包括敏化、活化、化学镀铜或者化学镀镍。由于化学镀铜和化学镀镍要用到不同的工艺，所以将分别介绍两组不同的工艺。

①化学镀铜工艺

a．敏化

氯化亚锡 l0g/L

温度 l5～30℃

盐酸 40mL/L

时间 l～3min

在敏化液中要放人纯锡块，可以抑制四价锡的产生。经敏化处理后的制件在清洗后要经过蒸馏水清才能进入活化，以防止氯离子带入而消耗银离子。

b．银盐活化

硝酸银 3～5g/L

温度 室温

氨水 加至透明

时间 5～lOmin

这种活化液的优点是成本较低，并且较容易根据活化表面的颜色变化来判断活化的效果。因为硝酸银还原为金属银活化层的颜色是棕色的，如果颜色很淡，活化就不够，或者延长时间，或者活化液要补料。也可以采用钯活化法，这时可以用前面已经介绍过的胶体钯法，也可以采用下述分步活化法。如果是胶体钯法，则上道敏化可以不要，活化后加一道解胶。

C．钯盐活化

氯化钯 0．2～O．4g/L

温度 25～40℃

盐酸 l～3mL/L

时间 3～5min

经过活化处理并充分清洗后的塑料制品可以进入化学镀流程。活化液没有清洗干净的制品如果进入化学镀液，将会引起化学镀的自催化分解，这一点务必加以注意。

d．化学镀铜

硫酸铜 7g/L

甲醛 25mL/L

氯化镍 lg/L

温度 20～25℃

氢氧化钠 5g/L

pH值 11～12．5

酒石酸钾钠 20g/L

时间 l0～30min

化学镀铜的最大问题是稳定性不够，所以要小心维护，采用空气搅拌的同时能够进行过滤更好。在补加消耗原料时，以lg金属4mL还原剂计算。

②化学镀镍工艺

a．敏化

氯化亚锡 5～20g/L

温度 25～35℃

盐酸 2～10mL/L

时间 3～5min

b．活化

氯化钯 0．4～0．6g/L

温度 25～40℃

盐酸 376mL/L

时间 3～5min

化学镀镍只能用钯做活化剂而很难用银催化，同时钯离子的浓度也要高一些。现在大多数已经采用一步活化法进行化学镀镍。也就是采用胶体钯法一步活化。由于表面活性剂技术的进步，在商业活化剂中，金属钯的含量已经大大降低，0．1g/L的钯盐就可以起到活化作用。

c．化学镀镍

硫酸镍 10～20g/L

pH值（氨水调） 8～9

柠檬酸钠 30～60g/L

温度 40～50℃

氯化钠 30～60g/L

时间 5～15min

次亚磷酸钠 5～20g/L

化学镀镍的导电性、光泽性都优于化学镀铜，同时溶液本身的稳定性也比较高。平时的补加可以采用镍盐浓度比色法进行。补充时硫酸镍和次亚磷酸钠各按新配量的50%～60%加入即可。每班次操作完成后，可以用硫酸将pH值调低至3～4，这样可以较长时间存放而不失效。加工量大时每天都应当过滤，平时至少每周过滤一次。

（3）电镀工艺

电镀工艺分为加厚电镀、装饰性电镀和功能性电镀三类。

①加厚电镀。由于化学镀层非常薄，要使塑料达到金属化的效果，’镀层必须要有一定的厚度，因此要在化学镀后进行加厚电镀。同时，加厚电镀也为后面进一步的装饰或者功能性电镀增加了可靠性，如果不进行加厚镀，很多场合，镀层在各种常规电镀液内会出现质量问题，主要是上镀不全或局部化学镀层溶解导致出现废品。

a．第一种加厚液

硫酸镍 150～250g/L

pH值 3～5

氯化镍 30～50g/L

阴极电流密 度0．5～1．5A/dm2

硼酸 30～50g/L

时间 视要求而定

温度 30～40℃

b．第二种加厚液

硫酸铜 150～200g/L

硫酸 47～65g/L

温度 l5～25℃

添加剂 0．5～2mL/L

阴极电流密度 0．5～1．5A/dm2。

阳极 酸性镀铜专用磷铜阳极

阴极移动或镀液搅拌

时间：视要求而定其中电镀添加剂可以用任何一种市场有售的商业光亮剂。

c．第三种加厚液

焦磷酸铜 80～100g/L

pH值 8～9

焦磷酸钾 260～320g/L

温度 40～45℃

氨水 3～6mL/L

阴极电流密度 0．3～1A/dm2

以上三种加厚镀液对于化学镀镍都适用，但以镀镍加厚为宜，而化学镀铜则采用硫酸盐镀铜即可。

②装饰性电镀

a．酸性光亮镀铜

硫酸铜 185～220g/L

阴极电流密度 2～5A/dm2

硫酸 55～65g/L

商业光亮剂 1～5mL/L

阳极 酸性镀铜用磷铜阳极

温度 l5～25℃

时间 30min阴极移动

阳极移动

b．光亮镀镍

硫酸镍 280～320g/L

温度 40～50℃

氯化镍 40～45f/L

pH值 4～5

硼酸 30～40f/L

阴极电流密度 3～3．5A/dm2

商业光亮剂 2～5mL/L

时间 l0～15min．

以上两种工艺都要求阴极移动或镀液的搅拌。最好是采用循环过滤，既可以搅拌镀液，又可以保持镀液的干净。

装饰性电镀可以是铜一镍一铬工艺，也可以是光亮铜再进行其他精饰，比如刷光后古铜化处理，也可以在光亮铜后加镀光亮镍，再镀仿金等。

c．装饰性镀铬

铬酸 280～360g/L

槽电压 3．5～8V

氟硅酸钠 5～10g/L

阴极电流密度 3～10A/dm2

硅酸 0．2～lg/L

时间 2～5min

温度 35～40℃

这是适合于塑料电镀的低温型装饰镀铬，但是由于铬的使用越来越受到限制，将会有许多其他代铬镀层可供选用。

推荐的代铬镀液如下：

氯化亚锡 26～30g/L

氯化锌 2～5g/L

嚣氯化钴 8～12g/L

焦磷酸钾 220—300g/L

代铬－90添加剂 20～30mL/L

阴极电流密度 0．1～1A/dm2

代铬稳定剂 2～8mL/L

阳极 纯锡板（0号锡）

pH值 8．5～9．5

时间 l～5min

温度 20～45℃

阴极移动或循环过滤

代铬－90添加剂是目前国内通用的商业添加剂。

③功能性电镀。前面已经谈到过，塑料电镀除了大量用于装饰件以外，在结构和功能性器件中的应用也很多。而功能性用途的功能实际上主要是靠表面电镀的镀层的性质来体现的。实际上，从广义的角度看，装饰也是一种功能，但是这里所说的功能，还是指的物理或化学的或电学的性能。比如导电镀层、反光镀层、电磁屏蔽镀层、焊接性镀层等。

但原对你有用

1 1电镀定意

电镀(electroplating)是一种电离子沉积过程(electrodepos- ition process)，是利用电极(electrode)通过电流，使金属附着在物体表面上，其目的为改变物体表面的特性或尺寸。

1 2电镀目的

是在基材上镀上金属镀层(deposit)，改变基材表面性质或尺寸。例如赋予金属表面的光泽美观、物品防锈、防止磨耗；提高导电度、润滑性、强度、耐热性、耐候性；热处理的防渗碳、氮化；尺寸或磨耗的零件修补。

1 3各种镀金方法

电镀法(electroplating) 无电镀法(electroless plating)

热浸法(hot dip plating) 熔射喷镀法(spray plating)

塑料电镀(plastic plating) 浸渍电镀(immersion plating)

渗透镀金(diffusion plating) 阴极溅镀(cathode supptering)

真空离子电镀(vacuum plating) 合金电镀 (alloy plating)

复合电镀(composite plating 局部电镀(selective plating)

穿孔电镀(through-hole plating) 笔电镀(pen plating)

电铸(electroforming)

14 电镀基本知识

电镀大部分是在液体(solution)下进行，而且大多是在水溶液(aqueous solution)中电镀，大约有30种的金属可由水溶液进行电镀，例如：铜Cu、镍Ni、铬Cr、锌Zn、镉Cd" 、铅Pb、金Au、银Ag、铂Pt、钴Co、锰Mn、锑Sb、铋Bi、汞Hg、镓Ga、铟In、 铊、As、Se、Te、Pd、Mn、Re、Rh、Os、Ir、Nb、W等等。

有些金属必须由非水溶液进行电镀，例如：锂、钠、钾、铍、镁、钙、锶、钡、铝、La、Ti、Zr、Ge、Mo等等。可由水溶液及非水溶液的电镀金属有：铜、银、锌、镉、锑、铋、锰、钴、镍等等。

还包括以下几项：溶液性质 物质反应 化学式 电化学 界面物理化学 材料性质

141 溶液

被溶解之物质称为溶质(solute)，使溶质溶解之物质称为溶剂(solute)。溶剂为水之溶液称之水溶液(aqueous solution)。表示溶质溶于溶液中之量为浓度(concentration)。在一定量的溶剂中，溶质能溶解之最大量值称之溶解度(solubility)。达到溶解度值之溶液称之为饱和溶液(saturated solution)，反之为非饱和溶液(unsaturated solution)。溶液之浓度，在生产和作业管理中，使用易了解和方便的重量百分比浓度(weight percentage)和常用的摩尔浓度(molal concentration)。

142 物质反应(reaction of matter)

在电镀处理过程中，有物理变化及化学变化，例如研磨、干燥等为物理反应，电解过程有化学反应，我们必须充分了解在处理过程中的各种物理和化学反应的相互关系及影响。

143 电镀常用之化学式

1温度之换算: 0℃=5/9(0oF-32) 0oF=180℃=32 0K=0℃=273

2．密度： D=M/V M=质量 V=体积

3．比重： SG=物质密度/水的密度（4℃时）

4．波美： （Baume′） Be′=145-145/比重 比重=145/145- Be′

例如：20％H2SO4溶液，在20℃是其Be′值是17，求该种液体比重是多少？

答：该种液体比重=145/145-17=145-128=113

5．合成物之水分比： 例如，NiSO4，7H2O中含水多少？

答：NiSO4，7H2O=28087 7H2O=126 H2O%=126/28087100%=449%

6．比率：例如， 镀铬槽有400加仑溶液含500磅铬酸，问同样的浓度，100加仑镀铬液需要含多少铬酸？

400/500=100/X X=125 答：需要量125磅铬酸。

7．溶液的重量换算成容积： 例如，96%H2SO4 ，比重1854 求配制1公升标准硫酸溶液需要多少毫升96%H2SO4 ？一公升的标准酸液的硫酸重量=98/2=49克 49克/（（18354克）/（ml×096））=2782ml

答：需要2782ml的96%H2SO4

8．中和： 例1，用144ml的1N的溶液中和310ml的NaOH溶液，求NaOH溶液之当量浓度 144ml×1N=10ml×xN x=144

答：NaOH溶液之当量浓度为144N

例2， 11738N的HCl溶液中和10ml的11034N NaOH溶液, 求需HCl溶液多少毫升 xml×11738N=10ml×11034N x=94ml

答：需要94ml的11738N的HCl溶液。

9．法拉第定律（Faraday′s Law）

例1， 计算用5安培电流经过5小时，铜沉积重量，其电流放电率为100%

沉积重量=（原子量/（原子价×96500））×（电流×时间×电流效应） W=(A/(n×96500))×(I×T×CE)

W=(6354/(2×96500))×(5×5×60×60×100%)=318g

答：可沉积318g的铜。

例2， 要在10分钟镀25克的镍在NiSO4 镀液需要多大电流？

设电流效率为100%， I=((n×96500)/(A))×((W)/(T×CE))

=((2×96500)/(5869))×((25)/(10×60×100%))=137A

答：需要137A电流

例3， 镀件表面积为1000cm2，在硫酸铜镀液中通过15A电流，电流效率100%，求镀铜51m所需要的时间。铜密度为893g/cm3

t=((n×96500×D)/(A))×((area×d)/(I×CE))=

((2×96500×893)/(6345))×((1000×5×10-4)/(15×100%))

=900秒=15分钟 答：所需时间为15分钟。

例4， 镀件表面积为15m2，平均电流为1500A,15分钟镀得平均锌镀层251m,锌的密度为714g/m3,锌的原子量为6538,求电流效率？ CE=WAct/WThen×100%

=((15m2×251m×714g/m3)/(( 6538)/(2×96500))×1500×15×60))×100%=59% 答：其电流效率为59%

例5， 酸性镀锡溶液做连续性铜片镀锡，铜片09m宽，铜片的进行速度500m/min，电流密度5000A/m2，上下两面欲镀上041m锡厚，电流效率100%，锡的密度731g/cm3，原子量1187，求电镀槽需要多少m长？

槽长L=((n×96500×D)/(A))×((S×d)/(DI×CE))=

((2×96500×731g/cm3)/(1187))×((500m/min×041m)/(5000A/m2×100%))

=8m 答：所需要的长度为8米。

例6， 使用不溶性阳极镀铬，电流效率为18%，通过电流为1000A/小时，不考虑带出损失，求需要补充多少CrO3,以维持镀液中铬的浓度？铬原子量为52，氧原子量为16

W=((A/(n×96500))×(I×t×CE)=((52/(6×96500))×(1000×18%)

WCro3=581×CrO3/Cr=581×100/52=112g

答：需要补充CrO3 112g

镀膜的方法很多，分类方法也各不一样。按膜层的形成方法来分类，可以分为干式镀膜和湿式镀膜。 干式镀膜是指在真空的条件下，应用物理或化学的方法，将材料气化成原子、分子或使其电离成离子，并通过气相过程，在基体表面沉积一层具有特殊性能的薄膜技术，所以也称为气相沉积或真空镀膜。干式镀膜技术可以分为物理气相沉积（Physical Vapor Cleposition，PVD）和化学气相沉积（Chemical Vapor Cleposition，CVD）。 湿式镀膜是指将工件置于电解质溶液中，通过化学、电化学的方法，使其表面形成镀层，所以也有人称为溶液法或液相沉积法。 镀金是湿式镀膜的一种,

镀金按照有无电解过程分为化学金和电镀金,其中化学金没有电解过程,电镀金有电镀过程两种方式从广义上讲,统称为镀金

化学金按化学反应方式的不同分为化金和浸金,化金是指通过化学氧化还原反应的方法生成一层镀层，一般厚度较厚，是化学镍金金层沉积方法的一种可以达到较厚的金层 ;浸金又称置换金 ,是一种无需还原剂的典型『置换』（Replacement）反应

镀金的原理是原电池反应,是用电解法使金属或非金属制品表面沉积一层金属的过程电镀时阳极发生氧化反应，溶解失去离子；阴极发生还原反应得到离子，形成镀层。厚度1--4微英寸左右 现在的电镀金有两类：镀软金（纯金，金表面看起来不亮）和镀硬金（表面平滑和硬，耐磨，含有钴等其他元素，金表面看起来较光亮）。

化学金的一般流程为

清洁→微蚀→预浸→活化→化学镀镍→化学浸金

电镀金的一般流程为

贴胶→割胶→自动镀镍金→撕胶→水洗吹干

镀金的方式不同,故镀层的结构和性质有所差异。

化金:主要用于焊接或者打铝线

镀金 :软金主要用于芯片封装时打金线；硬金主要用在非焊接处的电性互连。