徐工特約化學鍍銅原理(塑膠電鍍)

1、徐工特約：化學鍍銅原理（塑膠電鍍）鍍液配方：硫酸銅5gL甲醛10mLL酒石酸鉀鈉25gL穩(wěn)定劑01mgL氫氧化鈉7gL這個配方中硫酸銅是主鹽，是提供我們需要鍍出來的金屬的主要原料。酒石酸鉀鈉稱為絡合劑，是保持銅離子穩(wěn)定和使反應速度受到控制的重要成分。氫氧化鈉能維持鍍液的pH值并使甲醛充分發(fā)揮還原作用。而甲醛則是使二價銅離子還原為金屬銅的還原劑，是化學鍍銅的重要成分。穩(wěn)定劑則是為了防止當鍍液被催化而發(fā)生銅的還原后，能對還原的速度進行適當控制，防止鍍液自己劇烈分解而導致鍍液失效?；瘜W鍍銅當以甲醛為還原劑時，是在堿性條件下進行的，銅離子則需要有絡合劑與之形成絡離子，以增加其穩(wěn)定性。常用的絡合劑有酒石

2、酸鹽、EDTA、多元醇、胺類化合物、乳酸、檸檬酸鹽等。我們可以用如下通式表示銅絡離子：Cu2+·絡合物，則化學鍍銅還原反應的表達式如Cu2+·絡合物+2HCH0+40H-Cu+2HC00-+H2+2H20+絡合物其實，經(jīng)鈀膠活化后的ABS料的表面已經(jīng)有一層活化中心（鈀），鈀對化學鍍銅有催化作用，在化學鍍剛開始時是一種催化劑，其催化能力沒有銅強，當覆蓋一層銅后，銅層緊接著作催化劑，使反應進行下去。當化學鍍銅反應開始以后，還有一些副反應也會發(fā)2HCHO+OH-CH30H+HCOO-這個反應也叫“坎尼扎羅反應”，它也是在堿性條件下進行的，將消耗掉一些甲醛。2Cu2+HCHO+50

3、H-Cu20+HC00一+3H20這是不完全還原反應，所產(chǎn)生的氧化亞銅會進一步反應：Cu20+2HCHO+20H-一2Cu+H2+H20+2HC00-Cu20+H202Cu+20H-也就是說，一部分還原成金屬銅外，還有一部分還原成為一價銅離子。一價銅離子的產(chǎn)生對化學鍍銅是不利的，因為它會進一步發(fā)生歧化反應，還原為金屬銅和二價銅離子：2Cu+Cu+Cu2+size=145.0pt這種由一價銅還原的金屬銅是以銅粉的形式出現(xiàn)在鍍液中的，銅粉成為進一步催化化學鍍的非有效中心，當分布在非金屬表面時，會使鍍層變得粗糙，而當分散在鍍液中時，會使鍍液很快分解而失效。(1)鍍液各組分的影響size=145.0p

4、t二價銅離子(size=145.0pt主鹽)size=145.0pt的濃度變化對化學鍍銅沉積速度有較大影響，而甲醛濃度在達到一定的量后，影響不是很大，并且與鍍液的pHsize=145.0pt值有密切關(guān)系。當甲醛濃度高時(2molsize=145.0ptL)size=145.0pt，pHsize=145.0pt值為11size=145.0pt11size=145.0pt5size=145.0pt，而當甲醛濃度低時(0size=145.0pt1size=145.0pt0size=145.0pt5molsize=145.0ptL)size=145.0pt，鍍液的pHsize=145.0pt值要求在1

5、2size=145.0pt12size=145.0pt5size=145.0pt如果溶液中的pHsize=145.0pt值和溶液的其他組分的濃度恒定，無論是提高甲醛或者是二價銅離子的含量(size=145.0pt在工藝允許的范圍內(nèi))size=145.0pt，都可以提高鍍銅的速度。size=145.0pt化學鍍銅的反應速度(size=145.0pt)size=145.0pt與二價銅離子、甲醛和氫氧根離子的關(guān)系可以用以下關(guān)系式表示：size=145.0pt=KCu2+0.69HCHO0.20OH-0size=145.0pt25size=145.0pt在大部分以甲醛為還原劑的化學鍍銅液中，甲醛的含量

6、是銅離子含量的數(shù)倍。酒石酸鹽的含量也要比銅離子高，當其比率大于3size=145.0pt時，對銅還原的速度影響并不是很大，但是如果低于這個值，鍍銅的速度會稍有增加，但是鍍液的穩(wěn)定性則下降。除了酒石酸鉀鈉外，其他絡合劑也可以用于化學鍍銅，比如檸檬酸鹽、三乙醇胺、EDTAsize=145.0pt、甘油等，但其作用效果有所不同。最為適合的還是酒石酸鹽。(2)工藝條件和其他成分的影響size=145.0pt溫度提高，鍍銅的速度會加快。有些工藝建議的溫度范圍為30size=145.0pt60size=145.0pt，但是過高的溫度也會引起鍍液的自分解，因此，最好是控制在室溫條件下工作。pHsize=14

7、5.0pt值偏低時，容易發(fā)生沉積出來的銅表面鈍化的現(xiàn)象，有時會使化學鍍銅的反應停止下來。溫度過高和采用空氣攪拌時，都有引起銅表面鈍化的風險。在鍍液中加入少許EDTAsize=145.0pt可以防止銅的鈍化。size=145.0pt其他金屬離子對化學鍍銅過程也有著一定影響。其中鎳離子的影響基本上是正面的。試驗表明，在化學鍍銅液中加入少量鎳離子，在玻璃和塑料等光滑的表面上可以得到高質(zhì)量的鍍銅層。而不含鎳離子的鍍液里，得到的鍍層與光滑的表面結(jié)合不牢。添加鎳鹽會降低銅離子還原的速度。在含鎳鹽時，鍍液的沉積速度為0size=145.0pt4size=145.0ptmsize=145.0pthsize=1

8、45.0pt，不含鎳鹽時，化學鍍銅的沉積速度為0size=145.0pt6size=145.0ptmsize=145.0pthsize=145.0pt。當含有鎳鹽時，鎳離子會在鍍覆過程中與銅離子共沉積而形成銅鎳合金。當化學鍍銅液中鎳離子的含量為4size=145.0pt17mmolsize=145.0ptLsize=145.0pt時，鍍銅層中鎳的含量為1size=145.0pt4size=145.0pt需要注意的是，在含有鎳的化學鍍銅液的pH值低于11時，有時鍍液會出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象。這是甲醛與其他成分包括鎳的化合物發(fā)生了聚合反應。在化學鍍銅中，鈷離子也有類似的作用，但是從成本上考慮還是采用添加鎳較

9、好。當鍍液中有鋅、銻、鉍等離子混入時，都將降低銅的還原速度。當超過一定含量時，鍍液將不能鍍銅。因此，配制化學鍍銅應盡量采用化學純級別的化工原料。3)size=145.0pt化學鍍銅液的穩(wěn)定性以甲醛作還原劑的化學鍍銅不僅僅可以在被活化的表面進行，在溶液本體內(nèi)也可以進行，而當這種反應一旦發(fā)生，就會在鍍液中生成一些銅的微粒，銅微粒成為進一步催化銅離子還原反應的催化劑，最終導致鍍液在很短時間內(nèi)完全分解，變成透明溶液和沉淀在槽底的銅粉。這種自催化反應的發(fā)生提出了化學鍍銅穩(wěn)定性的問題。在實際生產(chǎn)中，希望沒有本體反應發(fā)生，銅離子僅僅只在被鍍件表面還原。由于被鍍表面是被催化了的，而鍍液本體中尚沒有催化物質(zhì)，因

10、此，化學鍍銅在初始使用時不會發(fā)生本體的還原反應，同時由于非催化的還原反應的活化能較高，要想自發(fā)發(fā)生需要克服一定的阻力，但是很多因素會促進非催化反應向催化反應過渡，最終導致鍍液的分解。以下因素可能會降低化學鍍銅液的穩(wěn)定性。鍍液成分濃度高。銅離子和甲醛以及堿的濃度偏高時，雖然鍍速可以提高，但鍍液的穩(wěn)定性也會下降。因此，化學鍍銅有一個極限速度，超過這一速度，在溶液的本體中就會發(fā)生還原反應。尤其在溫度較高時，溶液的穩(wěn)定性明顯下降，因此，不能一味地讓鍍銅在高速度下沉積。過量的裝載?；瘜W鍍銅液有一定的裝載量，如果超過了每升鍍液的裝載量，會加快鍍液本體的還原反應。比如空載的鍍液，當堿的濃度達到09molL時

11、，才會發(fā)生本體還原反應。而在裝載量為60cm2L、堿的濃度在06molL時，就會發(fā)生本體的還原反應。配位體的穩(wěn)定下降。如果配位體不足或所用配位體不足以保證金屬離子的穩(wěn)定性，鍍液的穩(wěn)定性也跟著下降。比如當酒石酸鹽與銅的比值從3：1降到l5：1時，鍍液的穩(wěn)定性就會明顯下降。鍍液中存在固體催化微粒。當鍍液中有銅的微粒存在時，會引發(fā)本體發(fā)生還原反應。這可能是從經(jīng)活化表面上脫落的活化金屬，也可能是從鍍層上脫落的銅顆粒。還有就是配制化學鍍銅液的化學原料的純度，有雜質(zhì)的原料配制的化學鍍銅穩(wěn)定性肯定是不好的。(5)化學鍍銅層的性能研究表明，通過化學鍍銅獲得的銅層是無定向的分散體，其晶格常數(shù)與金屬銅一致。銅的晶粒為013m左右。鍍層有相當+高的顯微內(nèi)應力1765MPa(18kgfmm2)和顯微硬度196211GMPa(200215kgfmm2)，并且即使進行熱處理，其顯微內(nèi)應力和硬度也不隨時間而降低降低銅的沉積速度和提高鍍液的溫度，銅鍍層的可塑性增加。有些添