[发明专利]用于增加金属和金属合金表面耐腐蚀性的后处理组合物

说明书

发明领域

本发明涉及用于金属和金属合金表面防腐的水性后处理组合物和使用所述水性后处理组合物的浸入工艺。该后处理组合物包含至少一种聚硅氧烷甜菜碱(polysiloxane betaine)化合物和任选的至少一种含磷化合物。

发明背景

电子工业中经常使用镀金以在铜基层上提供耐腐蚀性的导电层，代表性地用于电连接器以及印刷电路板中。在不使用势垒金属的情况下，铜原子趋向于扩散通过金层，由此导致其表面锈蚀以及氧化物和/或硫化物层形成。优选在镀金前将一种或多种合适的势垒金属或金属合金(例如镍、镍磷合金、镍硼合金、镍钯合金或钯)中间层沉积于铜基片上以防止该不希望的扩散。例如镍和镍磷合金的中间层还给金层提供机械支持并改善了其耐磨性。它还减少金层中存在的小孔导致的腐蚀。

这样的金属和金属合金层通常通过电镀或无电镀进行沉积。

金层或中间镍、镍磷合金、镍硼合金、镍钯合金或钯层中的任何缺陷都会造成所述中间层甚至基层材料(通常包含铜或铜合金)的暴露。这些电镀缺陷包括小孔、刮痕和表面覆盖不完全。

在连接器与被连接部件之间的接触界面中及周围的腐蚀会减少接触面积，并导致接触电阻的增加。

由于减少镀覆厚度的需要，特别是对于全部贵重金属或金属合金层而言减少镀覆厚度的需要，所有这些缺陷的可能性增加了。

因此，需要一种后处理组合物，其为所述类型的基片提供防腐而不以获得不充分的电接触的方式改变，即，增加所述基片的接触电阻。而且，后处理组合物应当对具有不同金属或金属合金的表面区域的基片(例如，同时具有金和锡表面的基片)也提供充分的耐腐蚀性。另一重要任务是，在接触后处理组合物后，保持金属表面的可焊性。

在文献中描述了增加金属表面防腐的多种方法。

通过使用薄的重铬酸盐膜，提供了用于抑制贵重金属电镀物体的腐蚀的镀后钝化处理，所述重铬酸盐膜通过使用采取钝化电镀技术的浸入或电解方法覆盖贵重金属外表面并填充贵重金属外表面小孔(美国专利第5,182,172号)。该重铬酸盐钝化是电解而非浸渍工艺，包含游离的铬VI，其对废水处理以及环境保护问题有巨大的影响。

另一种包含电化学钝化的镀金工艺描述于美国专利第4,090,934号。公开了在基层金属如铜上产生保护层的方法，其中该保护层主要由金构成，并且表面用阳极电解工艺处理。它对例如镍的基层或表面金属特别有效。该阳极钝化工艺在50℃至75℃之间的任意碱性水溶液中进行。该工艺钝化贵金属，但不能有效地填充该层的小孔，因此不能有效避免中间层或基层材料层的腐蚀。另外，这种钝化会伤害连接器部件上的锡表面。

对锌或锌合金覆盖的钢板提供临时性防腐的硅氧烷薄膜公开于美国专利第5,292,549号。该文中，包含硅烷和交联剂的混合物沉积在基片上，随之在200℃以下的温度进行固化工艺以获得硅氧烷膜。

美国专利第4,341,842号公开了室温可硫化的硅橡胶组合物，包含以硅烷醇为链终止的聚硅氧烷聚合物、烷基硅酸酯和羧酸金属盐。这样的组合物保护(金属的)汽车部件避免腐蚀。

美国专利第5,292,549号公开了一种为具有镀锌、锌合金、铝或铝合金表面的钢提供临时性、易移除的防腐的方法，其中使用包含硅烷和交联剂的溶液处理所述表面，随之进行硅烷基覆层的热固化。

专利申请WO96/12050公开了一种制造薄的硅-氧化物层的方法，该层通过沉积在基片上的聚硅氧烷层制备。所述聚硅氧烷层随后通过UV-臭氧处理转化为硅-氧化物层。这样的硅-氧化物层不适于电镀的部件例如连接器和引线框，因为它们缺乏任何可焊性，会导致接触电阻不可接受地增加。

专利申请WO2006/136262A1公开了一种用于抑制金属腐蚀的在液体水性媒介中的组合物，包含肉桂醛或其取代衍生物和尿素。该组合物含有任选的两性表面活性剂。包含肉桂醛或其取代衍生物和尿素的组合物不能对置于腐蚀性酸性气体气氛(例如硝酸蒸气)的镀金属的基片提供防腐。

通常，需要防腐的基片包含不同金属的表面区域，例如，铜、铜合金、锡、锡合金、镍、镍合金、钯、钯合金、金、金合金、银、银合金、铬、铬合金表面区域。对所有区域同时提供充分的耐腐蚀性的后处理组合物将是既在经济上又在生态上引人注意的。

因此，需要提供对金属和金属合金层的保护，其可提供耐腐蚀性，同时保持导电性以及可焊性。用于所述目的的水性后处理组合物不应当含有危险性的或对环境造成问题的化合物。另外，这样的后处理应当在给金属和金属合金电镀的被加工件提供耐久的防腐的同时，保持该电镀被加工件的可焊性以及低接触电阻。