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1、第15卷山东工程学院学报Vol.15.No.22001年6月JournalofShandongInstituteofTechnologyJun.ö2001PZT陶瓷表面金属化工艺研究丁金城毕玉遂山东工程学院,山东淄博255012摘要阐述了在PZT压电陶瓷表面化学镀Ni—P合金,使其表面金属化的生产工艺,确定了反应时间和镀液中各组分的用量,对生产工艺控制进行了总结。关键词PZT压电陶瓷,化学镀,生产工艺中图分类号:TG174.4文献标识码:A前言锆钛酸铅压电陶瓷,简称PZT压电陶瓷。自50年代以来,由于发现PZT压电陶瓷具有机电耦合系数大、压电性能好,居里点高和
2、可以通过改变组成,在很大范围内调整性能以满足不同应用要求等优点。因而作为压电应用,取代了BaTiO3而居主流地位。近30多年来,PZT压电陶瓷在超声换能、电子通讯、水声换能、高压发生、引燃引爆、计测传感等各项技术领域获得了越来越广泛的应用,是一类量大面广,在近代科[1]技和日常生活中应用十分广泛的电子陶瓷材料。PZT压电陶瓷片应用于电路中,首先要使其表面金属化,能够通过焊接工艺与电子元件相连接,现在采用的主要方法为烧渗法处理。本文通过化学镀的工艺处理,使得在PZT陶瓷表面镀上一层Ni—P合金,化学镀Ni—P合金层具有优良的耐蚀性、耐磨性和硬度,镀层与基体之间具
3、有高的结合强度,可以满足实际需要。[2～3]1生产工艺生产工艺流程为:机械粗化—→化学清洗—→化学粗化—→去离子水冲洗—→化学敏化—→去离子水冲洗—→化学活化—→去离子水冲洗—→还原处理—→化学镀Ni-P合金—→机械抛光。1.1机械粗化机械粗化目的是尽可能增加制品的真实面积,即增加镀层与基体的接触面积,提高镀层与基体的结合强度。这一过程一般采用喷沙处理来进行,砂的粒度为100～180号。当然,也可用同样粒度的沙纸手工打磨。1.2化学清洗化学清洗工艺较为复杂,先采用复配的金属清洗剂洗去材料表面的油污和杂质,水洗,脱水,再采用丙酮为溶剂,用超声波清洗去除剩余的油污
4、和杂质,清洗时间为5min,使材料表面更洁净,避免油污和杂质对镀层附着性能的影响。1.3化学粗化化学粗化的目的是在机械粗化的基础上进一步改变基体的表面,增大基片表面的粗糙度,进一步提高镀层与基体的机械结合力强度。沉积金属层与基体之间主要通过机械结合,镀层结合力取决于基体表面形貌,PZT陶瓷经过化学粗化,材料表面形成许多均匀的凹坑,当镀层金属沉积到这些凹坑里,镀层与收文日期:2001-02-17作者简介:丁金城(1969-),男(汉族),山东淄博人,山东工程学院化学工程系讲师,主要从事精细有机化工研究—46—山东工程学院学报2001年[4]基体之间产生锁扣效应,
5、有利于强度的提高。实验发现,化学粗化的效果远高于机械粗化,仅进行机械粗化而为进行化学粗化的基片,其结合力不能满足实际需要。许多文献中介绍陶瓷化学镀前化学粗化采用铬酐+氢氟酸+硫酸水溶液进行处理,但效果不理想,另外,会导致废液后处理困难。我们采用10%氢氧化钠溶液浸泡30min,即可取得满意效果。1.4化学敏化将粗化过的陶瓷基片用去离子水冲洗干净,放入1.5%的氯化亚锡溶液中浸渍10min,使陶瓷基片表2+面吸附一层易于氧化的Sn离子,这样一来,在活化处理时活化剂将被还原,从而在陶瓷基片表面形成众多的晶体,有利于镍的沉积和镍—磷层的形成。在配制SnCl2溶液时应
6、注意先将SnCl2溶于浓盐酸中,再稀2+2+4+释至规定体积,以防止极易水解的Sn形成胶体而沉淀,在使用过程中,为防止Sn被氧化成Sn离子而失效,需在SnCl2为溶液中放入少量锡粒。1.5化学活化2+4+经过敏化处理的PZT陶瓷基片需马上进行活化处理,否则Sn将被氧化成Sn在而失去敏化作用。2+将陶瓷基片浸渍在0.01%的PdCl2+0.1%HCl溶液中,Pd离子将被还原成金属钯,形成活性中心,陶瓷基体表面相当于吸附一层催化薄膜,诱导、加速化学镀沉积反应的过程。PdCl2昂贵,但目前尚未找到好的替代品。经过预处理后的陶瓷基片,可放入含镍盐的镀液中施镀。1.6化
7、学还原为了保持化学镀镍液的稳定,延长其使用寿命,在施镀前,要用次磷酸钠溶液进行还原处理。所用次磷酸钠溶液浓度为26%,温度为室温,浸泡时间为5min。经还原处理后的基片可不用水洗直接放入镀液中施镀。1.7化学镀Ni—P合金1.7.1化学镀采用配方表1所示。表1化学镀Ni-P合金配方组分NiSO4.7H2ONaH2PO4乳酸醋酸钠柠檬酸三钠去离子水重量百分数(%)3.02.10.40.61.2余量21.7.2工艺条件:pH值:4.5～5.5,温度:85～90℃,装载量:1.2～1.3dmöL,镀覆时间:7h2工艺控制2.1技术指标及检测方法2技术指标:镀层厚度0
8、.03mm;镀层与基体结合强度80gö
