電鍍加工：堿性無氰鍍銅

1、電鍍加工：堿性無氰鍍銅現(xiàn)代電鍍網(wǎng)4月5日訊：近年來，研究、開發(fā)堿性無氰鍍銅來替代有毒的氰化鍍銅，已有較多的報道，有的鍍液已在生產(chǎn)上應(yīng)用，取得了一定的成果，目前的工藝雖不能完全取代，但根據(jù)清潔生產(chǎn)的要求，最終必須要無氰，因此不斷的完善和發(fā)展現(xiàn)行的無氰鍍銅工藝，是當(dāng)務(wù)之急。堿性無氰鍍銅，采用的是二價銅離子的基礎(chǔ)液，可與Cu2+絡(luò)合的絡(luò)合劑，除上節(jié)所述的焦磷酸鍍銅外大致還有如下幾種與相應(yīng)的工藝：一、有機(jī)胺作絡(luò)合劑如乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等一類多乙烯多胺類的化合物實例：乙二胺鍍銅。二、縮二脲作絡(luò)合劑實例：倪步高等，曾在“材料保護(hù)”雜志上發(fā)表過“縮二脲無氰堿性鍍銅”，研究報告認(rèn)定這類鍍液穩(wěn)定性較

2、好，配槽成本低，可以在鋼鐵上直接電鍍。配方：1                                                                             2硫酸銅(CuS04

3、·5H20)15gL25gL                    30gL50gL縮二脲30g/L40gL                                              40gL50g/L1      

4、;                                                                               氫氧化鈉(NaOH)30g/L50gL  

5、;                            60gL80g/L甘油8ML10ML                                                    

6、  8ML10ml硝酸鉀(KN0，)                                                          40gL50g/L檸檬酸鈉                 

7、0;                                                  30gL40g/L溫度室溫                               

8、0;                                           室溫陰極電流密度A·dm-2  0515                              沖擊34  

9、0;                                                                                   正常23時間min0

10、520                                                    至需要厚度電源波形                              

11、                                         單相半波配方l適用預(yù)鍍銅，配方2可用于預(yù)鍍也可用于加厚鍍銅。鍍液配制時需用熱的堿液(pH值l213)來溶解縮二脲，再將溶解后的硫酸銅，用稀的氫氧化鈉調(diào)到pH值89，生成氫氧化銅沉淀，用水清洗沉淀數(shù)次以除去硫酸根，然后將沉淀用縮二脲溶解，最后加入其他原料。三、有機(jī)膦酸鍍銅有機(jī)膦酸類絡(luò)合劑中，磷原子之間是通過有

12、機(jī)基團(tuán)耦合連接的，因此相對穩(wěn)定，如羥基乙叉二膦酸(HEDP)、乙二胺四甲叉膦酸(DMP)、氨三甲叉膦酸(ATMP)等。實例：南京大學(xué)配位化學(xué)研究所莊瑞舫教授研制的CuR-1型添加劑的HEDP直接鍍銅新工藝，生產(chǎn)廠實踐結(jié)果表明，無需預(yù)鍍工序就可獲得結(jié)合力良好的細(xì)致的半光亮鍍層，鍍液成分簡單穩(wěn)定，操作維護(hù)方便，鍍液覆蓋能力優(yōu)于氰化鍍銅，加入CuR-1型的添加劑后，克服了原HEDP鍍銅工藝的允許陰極電流密度范圍(Dk)較窄的缺點。(由<15Adm2擴(kuò)大到3Adm2)整平性能亦有了提高，是有發(fā)展前途的無氰鍍銅工藝。1鍍液成分和工藝規(guī)范Cu2+(以Cu(OH)2·CuC03或  

13、;                                                   89L129LpH                                 &

14、#160;                                                                 910CuS04·5H20形式加入)DKA·dm          

15、                                                                   1030HEDP(100)              

16、                                                            8mL1309LT                      

17、60;                                                                    30一50HEDPCu2+(質(zhì)量比3141 )          

18、            陰極面積：陽極面積(SK：SA)1：(115)K2C03409L609L陰極移動                                                              

19、               l5次min一25次minCuR一120mLL一25mLL陽極材料                                                             &

20、#160;                         壓鑄的電解銅板2鍍液配制按需要量稱取HEDP，加入H2O2(30)2mLL4mLL(稀釋l0倍后加入)，以氧化HEDP中的亞磷酸等還原性雜質(zhì)，攪拌后用水稀釋至總體積的60左右，逐漸加入KOH的濃溶液(KOH要緩慢加入，以防止中和放熱反應(yīng)過分激烈)，調(diào)節(jié)鍍液pH至8左右，然后加入所需量銅鹽(CuS04·5H2O或Cu(OH)2CuC03)，攪拌溶解后加入導(dǎo)電鹽K2C03，待全部溶解后，如pH值偏低，可加入KO

21、H濃溶液調(diào)節(jié)pH至910范圍，然后加入添加劑CuR-1(20mLL25mLL)，最后加水稀釋至所需體積。3鍍液中各成分的作用及工藝條件的影響(1)銅鹽。銅鹽可用堿式碳酸銅(Cu(OH)2CuC03)或硫酸銅(CuS04·5H2O)。Cu2+的濃度與允許電流密度的分散能力有關(guān)，為了使允許電流密度、分散能力和沉積速度等性能均達(dá)到實用要求，經(jīng)試驗cu含量在8gL12gL范圍為宜，鍍液中Cu2+濃度過低，光亮范圍縮小，允許電流密度下降。Cu2+濃度過高，分散能力降低。(2)HEDP。C(CH3)(OH)(P03H2)2(以H5L表示)是鍍液中Cu2+的主絡(luò)合劑，在鍍液所確定的工藝范圍內(nèi)主要生

22、成HEDPCu2+摩爾比值為2的絡(luò)陰離子(Cu(HL)26-)，其組成和結(jié)構(gòu)已經(jīng)研究測定。鍍液中HEDP的含量在保證與Cu2+充分絡(luò)合的條件下還必須有一定量呈游離狀態(tài)。研究結(jié)果表明當(dāng)鍍液中HEDPCu2+摩爾比在3141范圍內(nèi)，pH值在910范圍內(nèi)所獲得銅鍍層與鋼鐵基體結(jié)合力好，外觀細(xì)致半光亮。如HEDPCu2+摩爾比值太低，鍍層光亮區(qū)范圍縮小，分散能力降低并且影響結(jié)合力，陽極也易鈍化。HEDPCu2+摩爾比值太高，鍍液陰極電流效率低。沉積速度慢，鍍液成本也相應(yīng)提高。因此，當(dāng)鍍液中Cu2+含量在8gLl2gL時，HEDP(100)的濃度為80gL130gL為宜。(3)碳酸鉀(K2C03)。碳酸

23、鉀是導(dǎo)電鹽能提高鍍液導(dǎo)電率和分散能力，根據(jù)試驗結(jié)果，K2C03，含量一般在40gL60g/L為宜，含量太高會縮小鍍層光亮區(qū)范圍。(4)CuR-1添加劑。CuR-1添加劑主要作用是擴(kuò)大允許陰極電流密度(Dk)并提高整平性能。鍍液未加添加劑時最大允許陰極電流密度為15Adm2，加入CuR-1添加劑后最大允許陰極電流密度能擴(kuò)大至3Adm2，配槽時CuR-1添加量為20mLL25mLL，補充添加量可根據(jù)允許電流密度變化，利用梯形槽試驗確定。(5)pH值。HEDP與Cu2+生成的絡(luò)離子狀態(tài)視鍍液的pH值而定，根據(jù)實驗結(jié)果pH值要求控制在910范圍為宜。pH值過低易產(chǎn)生置換鍍層而且分散能力變差，pH值過高

24、，梯形槽試片光亮區(qū)范圍縮小，鍍層色澤變暗，鍍液調(diào)整pH值時一般調(diào)高pH值可用KOH，調(diào)低pH值可用HEDP酸。(6)溫度。根據(jù)試驗結(jié)果，鍍液溫度在3050范圍內(nèi)均能獲得結(jié)合力良好的銅鍍層。但鍍液溫度會影響鍍層外觀光澤性和分散能力。如溫度控制在4550較30時鍍層的光澤性和分散能力均提高。但若溫度過高(50)則能源消耗大，槽液揮發(fā)量也大。故鍍液溫度視具體要求而定，一般以不超過50為宜。(7)陰極電流密度(Dk)。根據(jù)實際試驗結(jié)果，上述基本鍍液配方在未加入CuR-1添加劑時允許電流密度范圍在1Adm215Adm2。實際允許電流密度大小還決定于鍍液的溫度和陰極是否移動。一般溫度為50，采用陰極移動(15次min25次min)時允許電流密度的上限可達(dá)l5Adm2，加入CuR-1添加劑的鍍液允許陰極電流密度上限可擴(kuò)大至3Adm2。(8)陽極。陽極采用純度高的軋制銅板較好，為盡量避免陽極泥污染鍍液，影響電鍍質(zhì)量，陽極最好采用尼龍?zhí)装?，鍍液中HEDPCu2+摩爾比降低或陽極面積較陰極面積比例過小均易使陽極鈍化。一般陰極面積與陽極面積比例(Sk：SA)要求控制在1：(1