镍(Nickel),化学元素符号为(Ni),镍因为具有优良的物理、机械及化学特性,所以在工程及工业上的应用颇多,比如用来防腐蚀、增加硬度、耐磨擦等应用。其主要被用于合金的配方中,如镍钢、镍铬钢、镍铜等来增加其抗腐蚀及抗氧化的能力。
其实「镍」本身对「氧」的活性也是很高的,也就是说「镍」本身也是很容易氧化的,但因为其本身所生成的氧化物(NiO、Ni(OH)2)具有优秀的细密性,可以形成一层薄膜来包覆住自己以隔绝与空气继续接触,所以可以抗氧化,也就是说镍会自己先氧化生成防护膜之后才能保护其本身及底金属免于继续氧化。
因此「镍」也常被拿来电镀在其他的金属表面,用以保护其底层金属与空气接触而产生氧化的问题,但其镀层必须要达到「无针孔缺陷(defect-free)」才能起到一定的保护作用,早期的镀镍制程因为工艺还不是很成熟,经常会有细小的孔洞发生,以致未能完全密封住其镀层下的底金属材质,导致镀镍后还是发生底金属氧化的问题,而现今的镀镍工艺已经日渐成熟,通常会在镀槽液中添加封孔剂,以解决多孔性的问题。
金属表面镀镍除了可以起到防止氧化的效果之外,其镀层还可以增强下列的机械特性:
1、强度(tensile strength) 2、延展性 (elongation) 3、硬度(hardness) 4、内应力(internal) 5、疲劳限度(fatigue life) 6、氢脆性(hydrogen embrittlement)
另外,镍镀层也具有良好的抗化学腐蚀能力,常被应用于化学、石油、食品及饮料工业上以防止腐蚀、防止产品污染及保持产品纯洁等作用。不过要注意,当镍的氧化物保护膜被氯化物溶液侵入后就会形成针孔状的腐蚀,一般镍镀层在中性或硷性溶液都不会有太大问题,但遇到大多数的矿物则会被腐蚀。
电路板镀镍的目的何在?
在ENIG(化镍浸金)电路板上面镀「镍」,其主要目的是用来防止铜与金之间互相迁移(migration)与扩散(diffusion),当作【阻障层】与抗腐蚀的保护层,保护铜层免于氧化,更可以防止导电性与可焊性裂化,依据IPC-4552对ENIG的化镍镀层之建议,其厚度至少需达到3µm(micrometer)/118µ"以起到保护作用。在焊锡或SMT回焊的过程中,镍层则会与锡膏中的锡结合而生成Ni3Sn4介面金属共化物 (IMC, InterMetallic Compound),这个IMC的强度虽然比不上OSP表面处理所生成的Cu6Sn5,但已经足以适合大部分现今产品的使用需求了。
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