• 9
•
新型无氨无氯钯镍合金高速电镀液
Sascha Berger，范国豪*(译)
（优美科电镀技术有限公司，德国巴登-符腾堡州施韦比施格明德市）
摘 要：介绍了Palluna® ACF-100钯镍合金电镀工艺，其流程
主要包括：碱性除油或电解除油，酸洗，光亮或半光亮镀镍，
镍活化，镀钯镍合金，镀硬金或金钴合金。镀钯镍合金的最佳
工艺条件为：Pd 15 g/L，Ni 16 g/L，温度60 °C，pH 5.5，阴极
电流密度60 A/dm2。所得合金含钯80%(质量分数)，镀速可达
14 µm/min。镀层结合力好、延展性高，耐磨、焊接性能优良，
混合流动气体腐蚀测试结果令人满意。该工艺无氨无氯，操作
容易，镀液使用寿命长。
关键词：钯镍合金；高速电镀；无氨；无氯
中图分类号：TQ153.2 文献标志码：A
文章编号：1004 – 227X (2010) 05 – 0009 – 04
Novel ammonia- and chloride-free bath for rapid
electroplating of palladium–nickel alloy // BERGER
Sascha, FAN Guo-hao*
Abstract: The Palluma® ACF-100 palladium–nickel alloy
electroplating process was introduced. The process flow
mainly includes alkaline or electrolytic degreasing, pickling,
bright or semi-bright nickel electroplating, nickel activating,
palladium–nickel alloy electroplating, and electroplating of
hard gold or gold–cobalt alloy. The optimal process
conditions for electroplating of palladium–nickel alloy are as
follows: Pd 15 g/L, Ni 16 g/L, temperature 60 °C, pH 5.5,
and cathodic current density 60 A/dm2. The deposition rate
reaches 14 µm/min. The alloy deposit features 80wt% Pd,
good adhesion, high ductility, excellent wear resistance and
solderability, and has satisfactory results in flowing mixed
gases corrosion test. The ammonia- and chloride-free
process has advantages of easy operation and long service
life of plating bath.
Keywords: palladium–nickel alloy; rapid electroplating;
ammonia-free; chloride-free
First-author’s address: Umicore Galvanotechnik GmbH,
Schwäbisch Gmünd, Baden-Württemberg, Germany
1 前言
在连接器领域中，电镀钯或钯镍合金结合薄金工
艺代替硬金电镀已应用了很多年[1-2]。钯镍合金在许多
收稿日期：2010–01–07 修回日期：2010–02–26
作者简介：Sascha Berger，男，博士，主要从事电镀技术的开发和应用。
通讯作者：范国豪，经理，(E-mail) howe.fan@ap.umicore.com。 方面的特性与硬金很相似。就耐磨性能而言，钯镍合
金与镀金相结合甚至优于硬金，它能使表面顺滑性得
到提升。
作为接插用途的一种典型钯镍镀层结构是：1 ~ 3 µm
镍 + 0.5 µm钯镍合金 + 0.1 µm闪金。这种镀层的成本
远低于镍层上直接镀0.5 ~ 1.0 µm硬金的成本[3]。
绝大部分传统的钯镍镀液都是以氨基钯复合盐为
基础的体系。除了氨外，这些镀液也同样含有硫酸根
或氯化物。它们对操作人员的健康具有潜在的危险性。
氨在常温下易挥发，目前市场上许多镀液的操作温度
设定在40 ~ 60 °C之间，从而加剧了氨的挥发，这不
仅刺激人的呼吸道，而且导致镀液pH降低，为保持
pH稳定就需要不停地补充氨水。而氯化物的存在又会
令设备受到腐蚀。无氯系统可避免设备腐蚀，但却没
有优势可言，例如硫酸体系的镀液会在缸壁上产生较
大的结晶盐块。
无氨系统已应用多年[4]。无氨型镀液中的钯复合物
通常不溶于水，因此必须在添加前溶于含有很高浓度
配位剂的溶液里[5]。
在已知市场上的无氨系统中，沉积的合金层强烈
依赖于所用的电流密度[6]。在高电流密度范围内，镍的
共沉积使合金中钯的比例显著降低，而在低电流密度
区会沉积高比例的钯。这种由电流密度造成合金成分
的改变会影响镀层的功能性。这种情况以及经常发生
的由于拉应力的提高而引起的镀层延展性降低，对于
用户来说都是不可接受的。而且，当使用无氨硫酸体
系镀液时，镀液中盐度会升高，加入的含硫酸根的钯
盐会导致镀液寿命的缩短。
低氨工艺被推荐作为完全无氨体系的替代品[6]，但
在实际应用中依然存在明显问题。虽然镀液中含有的
氨很少，但仍然很难控制挥发的氨气浓度在最小的危
害限值内。车间中氨气的限值是20 ppm(即0.002%)，
但实际的氨气浓度会超出20倍以上。这是有违劳动法
的。因此，用户/客户都要求使用无氨无氯工艺，以避新型无氨无氯钯镍合金高速电镀液
• 10
• 免产生以上不利因素。本文介绍一种新型无氨无氯的
钯镍合金电镀液Palluna® ACF-100。
2 无氨无氯钯镍合金镀液
Palluna® ACF-100是一种创新型无氨无氯高速镀
钯液，这种已获得专利的工艺可以沉积出光亮钯镍合
金镀层，适用于连续镀(选择性浸镀、喷射镀或刷镀)
和连续性点镀生产线。P. Wingenfeld和S. Gmünd的系
列文章[7-12]综述了高速贵金属电镀的选择性技术。视乎
操作条件，新镀液沉积层中钯含量为80%，在整个适
用的电流密度范围里合金构成稳定(见图1)。合金层有
非常出色的延展性(断裂伸长率约5%)且质量稳定。新
体系具有更多优点，如减少对设备的腐蚀和无氨，避
免刺激性气味的产生，而且有利于延长阳极的寿命。
Pd 15 g/L, Ni 16 g/L, pH 5.5, 60 °C, 1.11 g/cm3, 喷射速率800 L/h 图1 喷射镀实验条件下电流密度对Palluna®ACF-100工艺的
镀速及合金比例的影响
Figure 1 Effect of current density on plating rate and alloy
proportion for Palluma®ACF-100 process under the
experimental conditions of jet plating
2. 1 工序流程
Palluna® ACF-100可以直接在无添加剂的氨基磺
酸镍镀层上进行，其工艺流程为：碱性除油或电解除
油─酸洗─光亮或半光亮镀镍─镍活化─Palluna®
ACF-100─硬金或金钴(Auruna® 8100)。其中镍活化采
用一种不含氯和贵金属的镍活化剂，可以确保得到最
佳附着力，尤其是在光亮或半光亮镍上。
2. 2 镀液特性
Palluna®ACF-100工艺参数如表1所示。
表1 Palluna®ACF-100工艺参数(用于沉积PdNi20合金)
Table 1 Parameters of Palluna®ACF-100 plating process for
electrodeposition of PdNi20 alloy
工艺参数 最优值 范围
ρ(Pd)/ (g/L) 15 15 ~ 30
ρ(Ni)/ (g/L) 16 16 ~ 20
θ / °C 60 50 ~ 70
pH 5.5 5.0 ~ 6.0
Jk / (A/dm2) 60 5 ~ 70
v(沉积)/(µm/min) 14 1 ~ 15
要达到合金沉积层含80%的钯，金属含量可选择
15 g/L钯和16 g/L镍。在操作温度60 °C和pH = 5.5
的条件下，若镀液搅拌充分及使用高速镀设备，电流
密度可达到70 A/dm2，此时镀速达到15 µm/min。该工艺可在整个操作电流密度范围内得到稳定比例的钯镍
镀层(见图1)。
镀液的建立和补充所使用的钯复合物为无硫酸盐
型，没有硫酸盐的额外加入，镀液的密度不会增加，
而镀液的寿命会得到延长。
如图2所示，pH对合金成分的影响并不大。若pH
相对于设定值有±0.5个单位的偏差，则在规定的电流
密度范围内，合金成分几乎没有改变。当pH为5时，
可使用的电流密度有所提高；当pH为6时，镍的共沉
积会略有偏低。
Pd 15 g/L, Ni 16 g/L, 60 °C, 1.11 g/cm3, 喷射速率800 L/h
图2 在喷射镀试验中pH值对镀速及合金比例的影响
Figure 2 Effect of pH on plating rate and alloy proportion in
jet plating test
操作温度的偏差对合金的影响同样很小。提高操
作温度(如70 °C)，可使用更高的电流密度，镍的共沉
积比例会有所偏高(见图3)。
Pd 15 g/L, Ni 16 g/L, pH = 5.5, 1.11 g/cm3, 喷射速率800 L/h
图3 喷射镀试验中温度对镀速及合金比例的影响
Figure 3 Effect of temperature on plating rate and alloy
proportion in jet plating test
Palluna® ACF-100具有非常稳定的特性，就算使用
超过10个周期(MTO)，合金都能维持在规定的公差限
值内(见图4a)。超过10个周期，沉积率同样表现稳定
(见图4b)，平均维持在24 ~ 27 mg/(A·min)。因此，该
工艺可达到很高的平均阴极电流效率(一般85% ~
95%)，通过添加钯、镍和添加剂等液态组分，镀液很
容易保持稳定。
(a) 镀层中钯含量 (b) 沉积速率 (a) Pd content in deposit (b) Deposition rate
图4 功能测试10周期内Palluna® ACF-100合金镀层中钯的
质量分数及沉积速率随电流密度的变化
Figure 4 Variation of mass fraction of Pd in Palluna®
ACF-100 alloy deposit and deposition rate with current
density in functional test in 10 MTOs
