无氰预镀铜工艺之发展与技术概览

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1、无氰预镀铜工艺之发展与技术概览无氰预镀铜工艺之发展与技术概览【摘要】无氰电镀工艺一直是业界所期待的环保生产技术，而无氰预镀铜更是各地研究人员重点开发的项目之一。根据前处理、络合物的选择、物理特性的应对及调整，现时经已掌握了初步的技术，有望在各方人员努力下，在不久的将来为业界带来更多无氰的工艺和技术。一.无氰镀种发展的概况国家早前经已颁布了《清洁生产促进法》和国务院颁布《23号令》---淘汰含氰电镀等落后生产工艺，促使电镀从业人员积极加快研究各种无氰工艺，从源头上消除氰化物带来的危险。近日，在各方人员的努力下,得到一个较大的进展及成

2、就，在一些环保要求较高的电镀企业里，逐步开发出各类无氰电镀工艺。由于氰化物对人类以至大自然环境均存在一定的危险，故此氰化预镀铜工艺在不久将来或会被禁止使用。有见及此，电镀业界需要开始研发替代氰化预镀铜的新技术。『碱性无氰预镀铜工艺』，主要目标是使用不含氰化物之预镀铜溶液。在各研究人员的测试后，定出概略的操作条件：pH9-10、温度30～60℃、沉积速度0.5μm/min。镀液需要拥有优良的稳定性，在电镀后不会产生沉淀物；而且该镀液能为简单及复杂之工件提供良好的覆盖能力，并有全面的分散能力、镀层细致均匀。电流效率也能优于现时采用的氰

3、化预镀铜，镀液成份及添加量容易控制、操作简单。另一方面，该工艺需要与不同的金属或合金底材有极佳的结合能力，包括各种基体，例如：钢铁、铜、铜合金、锌合金、铝合金等工件。根据客户的要求，结合强度需要通过GB5933-86试验的要求。此外，在碱性无氰预镀铜工艺为底层后，可在上层电镀焦铜、硫酸铜、半光亮镍、光亮镍或铬等组合镀层及其它面色电镀工艺。二.技术讨论1)前处理的要诀无氰预镀铜与氰化预镀铜其中一个大分别就是对于前处理的重要性，无氰预镀铜在前处理方面有较高的要求。一般的工艺流程是先将工件除油，然后用流动水清洗干净，再以粗打磨及细打磨将

4、工件表面处理、打磨得平滑。之后再经过除腊水、除油水、清水及去离子水洗涤，用温和的活化酸盐作活化及中和之用。一般的铜合金、铝合金、青铜工件会以低浓度的硫酸作活化及酸中和之用。但当锌合金活化时则需要采用酸性较弱、腐蚀性较低的活化酸盐进行活化及酸中和。这样可以避免因锌合金表面被过度侵蚀,导致在基材上产生更多微孔，继而能避免在烤烘时产生镀层脱皮或起泡的现象。1-1锌合金压铸件浸蚀工艺参考规范成份及操作条件配方1234氢氟酸HF(40%)/g.L-120-30-5-10-硫酸H2SO4(98%)/g.L-1-20-3010-1515-25盐

5、酸HCl(37%)/g.L-1---10-15温度/oC室温时间/s3-5在其它底材方面，钢铁基体的工件则先要解决其活化的问题，以及阳极极化的问题，还有需要切实的通过一些严格的附着力测试标准。而锌合金工件除了需要特殊的活化酸盐外，工件更必须带电进入镀缸，这可以有效提高基材与铜层的结合力。完善的前处理工序可以大幅减低工件的次货率，同时也能确保工件与铜镀层有最佳的结合能力。不妥善的前处理会引致工件表面与电镀层的结合力差劣，或会因此而出现起泡及脱皮的情况。所以，使用无氰碱铜工艺时必须注意这方面的需要。2)络合剂的认知目前，氰化预镀铜主要

6、利用氰化物作为络合剂，此络合剂既全面又能与绝大部份的金属络合，而且氰化预镀铜的技术发展成熟，所以氰化预镀铜仍现时被广泛应用于各金属基体的预镀工艺。但基于氰化物的毒性及对人类、生态环境带来的伤害，我们必需展开研发无氰碱性预镀铜的工作，寻找一种真正能够取代氰化物的络合剂组合。由七、八十年代开始，在二、三十年间曾有不少研究人员对不同的无氰预镀铜络合剂进行了深入的研究，最后得出以下几种较为有机会成为无氰碱铜的络合物，例如：甘油、柠檬酸盐、酒石酸盐、硝酸盐、EDTA二钠、葡萄糖酸钠、THPE、ATDP等。以上几种络合剂能够有效将铜离子稳定在

7、碱性的环境中，并且在侯氏槽试片时能够析镀出光亮、均匀及平滑的碱铜镀层。操作条件一般为0.5A/dm2，温度48℃、pH9.5、沉积速度0.5μm/min。1-2锌合金压铸件氰化预镀铜工艺参考规范成份及操作条件配方12氰化亚铜CuCN/g.L-118-2520-30氰化钠NaCN(游离)/g.L-17-126-8碳酸钠Na2CO3/g.L-110-15-酒石酸钾钠KNaC4H4O6．4H2O/g.L-1-35-45温度/oC35-4550-60电流密度/A．dm-20.5-1.50.5-1.51-3锌合金压铸件无氰预镀铜工艺参考规范

8、成份及操作条件配方123碱式碳酸铜CuCO3Cu(OH)2nH2O/g.L-155-60--硫酸铜CuSO4．5H2O/g.L-1-8-1210-20柠檬酸C6H8O7/g.L-1250-280-100-150酒石酸钾K2C4H4O6．4H2O/g