采用“两级跳间隙镀”电源的无氰碱铜工艺研究

《采用“两级跳间隙镀”电源的无氰碱铜工艺研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2008年西部电镀涂装高层论坛论文集采用“两级跳间隙镀”电源的无氰碱铜工艺研究袁诗璞成都市机投镇会所花园A3—02-202，610045摘要：回顾了对无氰碱铜研究历史中的经验教训。在大量试验基础上，提出了一种706无氰碱铜工艺。对配位剂的恰当选择、组合及工艺条件控制，能将临界活化电流密度降得很小，使钢铁件上能在宽Jt范围内直接预镀铜而取得良好结合力。用开发的“冲击镀加间隙镀两级跳自动电源”，更有利于提高结合力及提高抗阴阳离子杂质影响能力。加入适量硝酸钾能降低液温并提高允许k有利于无氰加厚镀铜及复杂管件装饰镀。关键词：无氰碱铜；配位剂；盐类；间歇镀1前言在上世纪七十年代全国掀起无氰低铬

2、电镀攻关高潮时，笔者有幸参加了当时四机部由蒋宇侨先生主持的在贵州O八三基地的集中攻关活动。不但增长了不少见识，蒋先生的赤诚报国之心及严谨而坚忍不拔的科学态度更始终激励着我这个中国电镀界的小不点儿不敢一日有所懈怠。转眼三十来年过去了，目睹无氰低铬工艺的曲折发展，有成功的(如光亮酸铜、低铬钝化)，有比较成功的(如氯化钾与锌酸盐镀锌、亚硫酸盐镀金)。也有失败的。无氰碱性镀铜(特别是铜合金)，始终难以过关。笔者曾发表过“路漫漫兮，无氰碱铜”的感概“1，但文章末尾还是引用了鲁迅先生的一句话：“世上本无路，走的人多了，也就成了路。”笔者也望有生之年能在这条路上迈出一大步。受森帝公司诚邀，开发出性

3、价比高的酸铜微染料型703三液(开缸只加7031U一种3ml／L)光亮剂后。又吸取多年经验教训，从工艺与电源两方面同时入手，开发出较适于工业大生产的706型无氰碱铜工艺，已用于大生产。因非个^成果，恕不能如个人“点滴创新”叱鞴旨于众，但其研制思路、方法与结果，可供参考。2研制目的近年因镍价飞涨，不少电镀厂点陷入困境。研究推广实用节镍代镍工艺呼声很高。特别对量大面广的钢铁件，能否用无氰碱铜取代暗镍预镀再镀光亮酸铜。实现厚铜薄镍，更弓1人关注。本研究的目的，是寻找一种适于大生产应用的这类工艺。3研制前的思考镀无氰碱铜应顾及两方面问题：结合力好与大生产持久可操作性好。为何不少工艺，文章写出

4、来很逗人爱、广告词很诱人，但最终以失败结束，根本原因在于对工业化大生产的苛刻要求缺乏深入了解，不如氰化电镀“大气”，或其性锩不能持久保证，商业化产品缺乏可调整性。因此，积多年经验教训及实际生产体会，应先对可能出现的问题加以充分考虑，实验应先尽量作透。3．1钢铁件镀铜的结合力问题早在1981年，笔者科即对当时研究和应用情况，对钢铁件镀铜的结合力问题作过讨论；在文献【1】中又结合近年研究作过进一步讨论。简言之，在钢铁件上要取得结合力良好的铜层，必须同时解决置换问题及钢铁件的易钝化性问题。一“一2008年西部电镀涂装高层论坛论文集3．1．1产生置换铜问题钢铁件不能直接镀光亮酸铜，是因为快速

5、严重置换。氰化镀铜结合力良好，原因是多方面的。原因之一为CN一对Cu+有良好配位能力，游离Cu+活度非常小；且铜呈一价态，比cu2+不易置换。无氰镀铜液中铜离子均呈二价态(Cu+有害)，比Cu+更易置换。非氰配位剂对Cu2+配位存在一个矛盾：单一螯合剂多数配位能力不足，Cu“活度较高，可能产生置换；复合配位可不产生置换，但允许阴极电流密度J。又太小，大生产可操作性差。单解决置换问题并不难：选择合适螯合剂组合、适度高的pH值、恰当的配合比即可。3．1．2钢铁件的钝化问题铁远比铜、锌、锡易于钝化，但其钝化层又不致密，不象钛、铝、不锈钢等的钝化层具防蚀性。经除油、活化过的钢铁件，在快速水洗

6、后，表面已不同程度迅速钝化。在钝化表面上电沉积铜，结合力很差。氰化镀铜结合力好的另外原因还有：具一定去污作用，镀前处理要求不很严格；CN一集配位、表面活性与化学活化功能于一体，对钝化了的制件表面有快速化学活化功能；在宽Jk范围内有较均一而偏低的阴极电流效率，能因析氢，借助生成活性氢原子的强还原能力还原破坏钝化膜(通常为氧化膜)，而使制件电解活化。而无氰配位剂均无化学活化功能，在碱性条件下反而使钢铁件进一步钝化。在焦磷酸盐镀铜液中还可能形成某些形式的磷化膜。为解决钢铁件易钝化问题，人们煞费苦心地提出过很多办法。(1)浸铜利用铜不及铁易钝化原理，先在酸性条件下借助H+化学活化作用，在活化

7、同时置换镀一层铜再电沉积铜。2006年笔者针对丙烯基硫脲在强酸陛条件下不稳定而最终失败的教训，对其它多种阻滞剂及微酸性条件下的配合物浸铜连续数月作过数百次试验，发现：因影响浸铜质量的因素太多，在实验室即难获得工艺性好的工艺；好不容易成功的工艺，用于条件差的大生产，仍然行不通。最终得出失望的结论：浸镀铜不适于工业大生产。(2)保持活化态电沉积在引入后对电镀液无害的有机酸中作二次活化后不经清洗，保证钢铁件处于活化态人无氰碱铜液中电沉积，有望克服钝化问题。但只适