焦磷酸鹽鍍銅工藝研究

1、2011屆化學(xué)化工學(xué)院畢業(yè)論文 畢 業(yè) 論 文題 目： 焦磷酸鹽鍍銅工藝研究 學(xué)院： 化 學(xué) 化 工 學(xué) 院 專業(yè)： 應(yīng)用化學(xué) 班級: 0701學(xué)號： 200706180117 學(xué)生姓名： 陳 小 威 導(dǎo)師姓名： 肖 鑫 完成日期： 2011年6月10日 目錄摘要.Abstract.0前言.31焦磷酸鹽鍍銅的機(jī)理探討.42實(shí)驗(yàn)材料與儀器.52.1藥品及材料. 52.2儀器.53實(shí)驗(yàn)研究部分.53.1工藝流程.53.1.1堿性脫脂.53.1.2酸洗除銹.53.1.3陰極電解脫脂.63.1.4 超聲波脫脂.63.1.5化學(xué)鍍鎳.63.2鍍液性能檢測.73.2.1沉積速度的測定.73.2.2結(jié)合力的

2、測定.73.2.3深度能力的測定.73.2.4分散能力的測定.73.2.5陰極電流效率的測定.84實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論.84.1 基礎(chǔ)配方的確定84.2 主要功能成分的作用與影響94.2.1焦磷酸銅.94.2.2焦磷酸鉀.94.2.3 PL光亮劑.104.2.4 PL開缸劑.114.2.5 氨水.114.3工藝參數(shù)的影響.124.3.1 P比的影響124.3.2 pH的影響.134.3.3 溫度的影響.134.3.4 電流密度的影響.134.4雜質(zhì)離子的影響.144.4.1 Cr6+對鍍液的影響154.4.2 Pb2+的影響 154.4.3 Fe3+的影響.154.4.4 CN-的影響.164.5

3、性能檢測.174.5.1 沉積速度.174.5.2 深鍍能力.174.5.3 分散能力.184.5.4 陰極電流效率.184.6 鍍液維護(hù).185結(jié)論.20參考文獻(xiàn).20致謝.210前言銅是玫瑰紅色富有延展性的金屬。原子量為63.54，比重8.9、熔點(diǎn)1083。一價(jià)銅的電化當(dāng)量為2.372g/安培小時(shí)，二價(jià)銅的電化當(dāng)量為1.186g/安培小時(shí)1。銅鍍層由于具有良好的可塑性、結(jié)合性及易拋光性，廣泛用于裝飾性保護(hù)鍍層的底層，這樣不但可以減少鍍層孔隙，而且可以節(jié)約貴重金屬的耗用量。另外，由于碳在銅中擴(kuò)散滲透困難，在工業(yè)生產(chǎn)中為了防止局部滲碳往往也要采用鍍銅工藝。因此，作為可以改變固體材料表面特性的鍍

4、銅工藝在工業(yè)上廣泛采用。焦磷酸鹽鍍銅是采用焦磷酸銅作為主鹽，加上絡(luò)合劑及其它輔助絡(luò)合劑、光亮劑等成分，通過控制pH值、電流密度、空氣攪拌及溫度等工藝條件得到結(jié)晶細(xì)致光亮鍍層的一種工藝。由于鍍液不含氰化物，電流效率高，拋光性好，不需要額外通風(fēng)設(shè)備和吸風(fēng)裝置，因此非常適合于工業(yè)大批量生產(chǎn)。因此鍍銅成為電鍍工業(yè)中最重要的一種單金屬鍍層2。 銅鍍層具有美麗的紫紅色外觀、柔軟、孔隙少、韌性好、傳熱導(dǎo)電性強(qiáng)，常用作鋼鐵件多層鍍鉻的中間層和鋼鐵件鍍錫、鍍銀和鍍金的底層，以提高基體金屬和表面鍍層之間的結(jié)合力，也可用作鋅、鋁壓鑄件的底鍍層 3。目前鍍銅主要有氰化物鍍銅，焦磷酸鹽鍍銅、酸性光亮鍍銅。氰化物鍍銅具有

5、結(jié)晶細(xì)致，分散能力和覆蓋能力好等特點(diǎn)，是良好的預(yù)鍍銅層，可以在鋼鐵件、黃銅件、鋅壓鑄件、焊錫件上直接電鍍 4；但氰化鍍銅液含有大量的有毒氰化物，不符合清潔生產(chǎn)要求。酸性光亮鍍銅光亮平整性非常好，具有高平整性，高電流密度等特點(diǎn)，但是其分散能力差，對很多復(fù)雜零件根本無法施鍍5。相對其他的鍍種，焦磷酸鹽鍍銅具有成分簡單，鍍液穩(wěn)定，電流密度高，電流效率高，深度能力強(qiáng)，均鍍能力強(qiáng)，結(jié)晶細(xì)致，易獲得較厚的鍍層等優(yōu)勢，且鍍液無鍍6。易于維護(hù)，符合當(dāng)前的環(huán)境需求。第一次投資大，工件人槽前需經(jīng)過嚴(yán)格的前處理，鋼鐵基體上不能直接鍍銅，而需預(yù)鍍或經(jīng)丙烯基硫脲浸銅后方可人槽鍍銅。同時(shí)，焦磷酸鹽鍍銅的致命缺點(diǎn)是焦磷酸鉀

6、會(huì)水解成磷酸鹽，隨著磷酸鹽的增加，電流密度下降，沉積速度降低。鍍銅工藝是研究最早的鍍種之一，1810年發(fā)明了酸性鍍銅法，1847年發(fā)明了焦磷酸鹽鍍銅，但是到1941年才真正的用于實(shí)際生產(chǎn)，1934年發(fā)明了氰化鍍銅。開展無氰鍍銅以來，還先后涌現(xiàn)了HEDP鍍銅，檸檬酸就是酸鹽鍍銅，三乙醇胺鍍銅，乙二胺鍍銅等，大多已被淘汰7。所以，無氰鍍銅的工藝研究經(jīng)歷了漫長的歷程。焦磷酸鹽鍍銅工藝在國內(nèi)應(yīng)用于生產(chǎn)已有二十多年的歷史，是國內(nèi)電鍍行業(yè)防護(hù)裝飾性鍍層工藝中常用的鍍銅工藝之一8。但一直由于其鍍液穩(wěn)定性不如傳統(tǒng)的氰化鍍和酸性光亮銅，對雜質(zhì)離子的兼容性不是很強(qiáng)，且成本相對較高，所以，一直得不到廣泛的應(yīng)用。但就

7、其對環(huán)境的壓力而言，因?yàn)槠鋵Νh(huán)境造成的污染很小，廢液容易處理，一直受到學(xué)者的大為支持。，1焦磷酸鹽鍍銅的機(jī)理探討鍍液中的離子狀態(tài)。首先，K6Cu(P207)2分解為： K6Cu(P207)26K+Cu(P207)26-接著，Cu(P207)26-絡(luò)離子在陰極雙電層區(qū)按下式分解： Cu(P207)26-Cu(P207)2-+P2O74-陽極反應(yīng)：Cu-2eCu2+（主反應(yīng)） 2OH-2eH2O+O2(副反應(yīng)）陰極反應(yīng):對于Cu(P2O7)26-絡(luò)離子來說，它在陰極上直接放電是比較困難的，因?yàn)樗休^高的配位數(shù)和較多的負(fù)電荷數(shù)，估計(jì)在陰極上放電的是Cu(P207)2-絡(luò)離子9： Cu(P207)2-

8、+2eCu+P2O74- 這樣的反應(yīng)步驟之所以能成立是因?yàn)镃u(P207)2一絡(luò)離子的半徑比Cu(P207)26一絡(luò)離子小，配位數(shù)低，相應(yīng)地在電極上放電所需要的活化能也較低，受荷負(fù)電的電極的排斥作用弱一些，而且從Cu(P207)26一絡(luò)離子轉(zhuǎn)化為Cu(P207)2一絡(luò)離子的速度不夠快，這一步是提高陰極極化的主要因素之一10。在陰極上起副反應(yīng)的還有： Cu2+2eCu（副反應(yīng)） 2H+2eH2（副反應(yīng)） 2H20+2eH2+20H一（副反應(yīng)）2實(shí)驗(yàn)材料與儀器2.1 藥品及材料焦磷酸銅，電鍍級；焦磷酸鉀，電鍍級；PL光亮劑（安美特化學(xué)有限公司），電鍍級；PL開缸劑（安美特化學(xué)有限公司），電鍍級；濃

9、氨水；30%的雙氧水；焦磷酸，分析純；磷酸一氫鉀，分析純；鉻酐，電鍍級；三氯化鐵，分析純；氯化鉛，分析純；六水硫酸鎳，電鍍級；氰化鉀，電鍍級；黃銅片。2.2儀器哈林槽；方形槽；燒杯；溫度計(jì)；玻璃棒；金順怡整流器；澳森H-2型恒溫水浴鍋，(江蘇常州儀器設(shè)備有限公司）；TG328B型讀數(shù)分析天平，（湖南湘儀天平儀器廠）；HX500型顯微硬度儀，（中國上海儀器廠)；FE20pH計(jì)，（梅特勒-托利多儀器上海有限公司）；267mL霍爾槽（廣州二輕研究所研制）；STP-10A/12V.S整流器，（金順怡電器制造有限公司）；3實(shí)驗(yàn)研究部分3.1工藝流程堿性脫脂熱水洗流水洗流水洗酸洗除銹流水洗流水洗電解除油流

10、水洗流水洗流水洗超聲波除油 熱水洗 流水洗流水洗化學(xué)鍍鎳水洗純水洗純水洗焦磷酸鹽鍍銅水洗水洗流水洗后續(xù)工序3.1.1堿性脫脂因?yàn)楣ぜ蠖鄮в杏臀?，不除去將?huì)影響鍍層質(zhì)量，引起鍍層氣泡，嚴(yán)重時(shí)引起鍍層起皮，所以必須除去。工藝規(guī)范：151除油粉 4060g/L OP-10 2mL/L 溫度 5570 時(shí)間 710min3.1.2 酸洗除銹金屬制品長期與大氣接觸或經(jīng)過熱處理，其表面上就生成一層銹蝕產(chǎn)物或氧化皮，故需采用酸或堿去除。用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿去除金屬表面大量氧化物的工序稱為強(qiáng)浸蝕，也稱為酸洗除銹。工藝規(guī)范：HCl 10%H2SO4 10%溫度 常溫3.1.3陰極電解脫脂產(chǎn)生的氫氣攪拌沖走，初生態(tài)的氫

11、還有還原表面氧化膜而起到活化的作用，有利于基體金屬與原理：在陰極電解清洗中，工件作陰極，它上面殘留的油污在電解時(shí)被大量鍍層具有良好的結(jié)合強(qiáng)度。工藝規(guī)范：251除油粉 4060g/L溫度 5060時(shí)間 710min電流密度 23A/dm23.1.4 超聲波脫脂超聲波脫脂在近年應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。它利用超聲波振蕩時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械能使脫脂劑溶液產(chǎn)生數(shù)以萬計(jì)的小氣泡，這些小氣泡在生長及破裂時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大機(jī)械力，使工件表面的油污從金屬基體上剝離。油污在浮力作用下浮出液面，達(dá)到脫脂的目的。工藝規(guī)范：151除油粉 4060g/L溫度 5060時(shí)間 710min3.1.5化學(xué)鍍鎳作為基材打底用，增強(qiáng)鍍層抗磨性能和耐高

12、溫性。工藝規(guī)范：硫酸鎳 20-30g/L 次磷酸鈉 25-30g/L 乳酸 20mL/L 檸檬酸鈉 10g/LpH 4.65.2溫度 85923.2鍍液性能檢測3.2.1沉積速度的測定 采用重量法測定，用分析天平準(zhǔn)確稱量試片施鍍前、后重量,按公式 V=（W1-W0）×104/（·S·t）（m/h）式中: W1 施鍍后的試片重量；W0 施鍍前的試片重量；鍍層密度（7.8g/cm3）；S為試樣表面積（cm2）此實(shí)驗(yàn)中面積均為0.25dm2；T為施鍍時(shí)間（h）。本實(shí)驗(yàn)電流均用0.25A。3.2.2結(jié)合力的測定按照國標(biāo)GB2933-86結(jié)合強(qiáng)度的測試方法。劃痕法：用硬質(zhì)刀

13、片在試樣表面縱橫交錯(cuò)地各劃5條線,將鍍層劃穿成2mm 間距的方格,鍍層劃痕交錯(cuò)處無任何起皮或剝落,再進(jìn)一步用刀片在劃痕處挑撬鍍層,以挑撬后鍍層不脫落為合格。3.2.3深鍍能力的測定在哈林槽中用橡膠管進(jìn)行試驗(yàn)，橡膠管內(nèi)徑為10mm，在橡膠管中插入1 cm×10 cm的銅條，用1A的電流對其進(jìn)行電鍍，電鍍時(shí)間為10min。實(shí)驗(yàn)完成，取出銅條，測量鍍層覆蓋的長度與橡膠管的長度。計(jì)算公式：深度能力=覆蓋的長度/總長度×100%3.2.4分散能力的測定 采用遠(yuǎn)近陰極法測定鍍液的分散能力。其原理是在哈林槽中放置兩個(gè)尺寸相同的金屬平板做陰極，在兩陰極之間放置一個(gè)與陰極尺寸相同的帶孔或網(wǎng)狀

14、的陽極，并使的兩陰極距陽極的距離不等，本實(shí)驗(yàn)采用5 ：1的哈林槽。根據(jù)兩陰極上所得到的鍍層重量不同而確定鍍液的分散能力。實(shí)驗(yàn)室用2A的電流，電鍍時(shí)間為30min，試驗(yàn)完成后，將所鍍的陰極兩試片洗凈，烘烤15min。用分析天平稱重，得出質(zhì)量差，根據(jù)公式計(jì)算出鍍液的分散能力。分散能力的計(jì)算公式為：T.P=（K-M1/M2）/(K+M1/M2-2)×100%其中：T.P為分散能力 K兩陰極距陽極的距離的比值；M1，M2遠(yuǎn)近陰極上鍍層的增重。3.2.5陰極電流效率的測定所謂陰極電流效率，是指流過鍍槽的總電量與沉積金屬所用的電量的百分?jǐn)?shù)，其計(jì)算公式如下：Q1/Q×100%式中：陰極電

15、流效率Q1金屬沉積的消耗的實(shí)際電量C；Q通過電極的總電量C0由于電量的轉(zhuǎn)換可用質(zhì)量來表示，且沉積的質(zhì)量同電量成正比，用銅庫倫計(jì)準(zhǔn)確測量所通過的電量，使之與鍍槽串聯(lián)，從鍍槽中所通過的電量和庫倫計(jì)所通過電量的比值，即為陰極電流效率，計(jì)算公式：Q/Q×100%1/M1/0/M0×100%=M01/0M1×100%4實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論4.1 基礎(chǔ)配方的確定通過查閱大量的參考文獻(xiàn)，以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，確定基礎(chǔ)配方如下：焦磷酸銅75g/L；焦磷酸鉀310 g/L；氨水3mL/L；PL開缸劑3mL/L；PL光亮劑0.25 mL/L；溫度為55；pH為8.0；P比為8；陰極電流密度為2A/

16、dm2。槽液的配制方法：(1)必須先在所需體積2/3的去離子水中，溶解焦磷酸鉀。溶解時(shí)，水溫控制在50左右(不得超過6O,以防其水解)，并要充分?jǐn)嚢?，直至完全溶解?2)將計(jì)算量的固體焦磷酸銅研碎，用少量去離子水調(diào)成糊狀，然后加到已溶解的焦磷酸鉀中，不斷攪拌使之完全溶解，形成可溶性的配合鹽，再倒入鍍槽內(nèi)。如果焦磷酸銅為自制的，則可以直接加入上述溶液中，并攪拌均勻，溶液呈藍(lán)色。 (3)向槽中加入12mL/L 30的雙氧水，加熱至5055(溫度過高不利于活性炭吸附)，攪拌1 h，再加入23 g/L活性炭，攪拌12 h，靜置過濾。(4)加入開缸量的氨水。(5)用KOH和檸檬酸調(diào)整pH值為8.08.8

17、(6)加去開缸量的PL開缸劑和PL光亮劑。(7)補(bǔ)加純水至開缸量。4.2 主要成分的作用與影響4.2.1 焦磷酸銅焦磷酸銅在鍍液中主要是作為主鹽，提供鍍液中的銅離子。其含量對鍍層質(zhì)量的影響如圖1：圖1 焦磷酸銅含量霍爾槽試片圖Figure 1 focal phosphoric acid copper content hall slot specimens figure由圖1可知：當(dāng)焦磷酸銅含量低于75g/L會(huì)造成鍍層燒焦，高于95g/L會(huì)使得鍍層發(fā)暗，不光亮,所以，焦磷酸銅的含量應(yīng)在7595g/L。4.2.2 焦磷酸鉀焦磷酸鉀在鍍液中主要是做為鍍液的絡(luò)合劑，與銅離子絡(luò)合形成絡(luò)合物。其含量對鍍層

18、質(zhì)量的影響如圖2：圖2 焦磷酸鉀含量霍爾槽試片圖Figure 2 focal potassium phosphate content hall slot specimens figure由圖2可知：焦磷酸鉀含量低于320g/L會(huì)造成鍍層條紋狀，含量高時(shí)雖然試片光亮，但是由理論知識我們可以知道，焦磷酸根含量越高，其轉(zhuǎn)化成正磷酸根的速度增大，不利于鍍液的長期穩(wěn)定，一般正磷酸根的含量不宜超過360g/L，所以焦磷酸鉀的含量應(yīng)該在320360g/L。4.2.3 PL光亮劑PL光亮劑在鍍液中的作用就是讓鍍層光亮，有提高鍍液極限電流密度的作用。其含量對鍍層質(zhì)量的影響如圖3：圖3 PL光亮劑含量霍爾槽試片圖

19、Figure 3 PL brightener content hall slot specimens figure由圖3可知：光亮劑低于0.3mL/L時(shí)，有鍍層燒焦的現(xiàn)象發(fā)生，且未燒焦部分鍍層不光亮，當(dāng)光亮劑高于0.5mL/L時(shí)，會(huì)出現(xiàn)鍍層不光亮，而且鍍層的脆性增大。所以光亮劑的含量應(yīng)該在0.30.5mL/L.4.2.4 PL開缸劑開缸劑的用量同光亮劑一樣都很少，在鍍液起穩(wěn)定鍍液的作用，其含量對鍍層質(zhì)量的影響如圖4：圖4 PL開缸劑含量霍爾槽試片圖Figure 4 PL opening cylinder agent content hall slot specimens figure由圖4可知

20、：當(dāng)鍍液中沒有開缸劑的時(shí)候，鍍層的燒焦嚴(yán)重并有發(fā)暗不光亮的區(qū)域，當(dāng)含量低于3mL/L時(shí)候有不光亮的區(qū)域出現(xiàn)，當(dāng)其含量高于5mL/L時(shí)，一樣出現(xiàn)不光亮的鍍層，并且鍍層的脆性增大。所以，本開缸劑應(yīng)控制在35mL/L。4.2.5 氨水氨水在焦磷酸鹽鍍液中主要作用是作為輔助光亮劑，提高鍍層表面的平整性，提高鍍液的極限電流密度。其含量對鍍層質(zhì)量的影響如圖5：圖5 氨水含量霍爾槽試片圖Figure 5 ammonia water content test pieces map. Hall slot由圖5可知：當(dāng)鍍液中沒有氨水的時(shí)候，有燒焦的現(xiàn)象，且其余部分也不光亮，當(dāng)其含量高于5mL/L時(shí)，會(huì)使得地區(qū)不光

21、亮，所以氨水的含量應(yīng)該在35mL/L。4.3 工藝參數(shù)的影響4.3.1 P比的影響 P比是指鍍液中焦磷酸根含量和銅離子的比值，一般作為工廠判斷鍍液是否失調(diào)的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。其大小對鍍層質(zhì)量的影響如圖6：圖6 P比梯度霍爾槽試片圖Figure 6 P than gradient hall slot specimens figure由圖6可知：當(dāng)P比低于8或高于10的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)條紋狀鍍層。4.3.2 pH的影響pH是鍍液穩(wěn)定的很重要的標(biāo)準(zhǔn)，它的大小，直接影響到鍍層的質(zhì)量。其大小對鍍層質(zhì)量的影響如圖7：圖7 pH梯度霍爾槽試片圖Figure 7 pH gradient hall slot specimen

22、s figure由圖7可知：當(dāng)鍍液的pH低于7.5或是高于8.5鍍層都會(huì)出現(xiàn)粗糙，露底等現(xiàn)象，所以pH在生產(chǎn)中一定要嚴(yán)格控制在7.58.5.4.3.3 溫度的影響溫度對任何一種鍍液的影響都非常大，對焦磷酸鹽鍍銅業(yè)是一樣的。其大小對鍍層質(zhì)量的影響如圖8：圖8 溫度梯度霍爾槽試片圖Figure 8 temperature gradient hall slot specimens figure由圖8可知：當(dāng)溫度低于50的時(shí)候都有鍍層燒焦的現(xiàn)象發(fā)生，但鍍液的溫度也不易控制的過高，當(dāng)溫度超過60的時(shí)候就能明顯的聞到到氨水的味道了，說明氨水的揮發(fā)很快，而且溫度太高，光亮劑和開缸劑的主要成分容易分解，所以溫

23、度一般控制在5060比較好。4.3.4 電流密度的影響電流密度的大小，直接影響沉積速度的大小，所以，找到比較合適的電流密度，在最快的速度得出合格的鍍層是非常有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的。其大小對鍍層質(zhì)量的影響如圖9：圖9 電流密度梯度霍爾槽試片圖Figure 9 current density gradient hall slot specimens figure由圖9可知，當(dāng)霍爾槽中電流強(qiáng)度低于2.5A時(shí)，鍍層光亮。電流密度范圍應(yīng)該控制在012.5A/dm2的范圍內(nèi)，但由理論知識知道，當(dāng)電流密度過大時(shí)，其分散能力會(huì)下降，考慮到實(shí)際生產(chǎn)，電流太小鍍速慢，所以電流應(yīng)該控制在1.5A/dm2以上，所以其電力密度應(yīng)

24、該控制在1.510A/dm2.4.4雜質(zhì)離子的影響在上述實(shí)驗(yàn)所得到的工藝范圍內(nèi)，對鍍液的雜質(zhì)容忍度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，向其中加入各種雜質(zhì)離子，進(jìn)行霍爾槽實(shí)驗(yàn)。4.4.1 六價(jià)鉻對鍍液的影響圖10 六價(jià)鉻含量霍爾槽試片圖Figure 10 Hexavalent chromium content slot specimens, the figure hall由圖10可知：鉻離子對鍍液的影響很大，所以只需在霍爾槽中加入少量的六價(jià)鉻離子，能看到其鍍層成條紋狀，低區(qū)有鍍層很薄，且試片的走位非常差。所以六價(jià)鉻必須出去。六價(jià)鉻的去除：(1)將鍍液加熱至50，在攪拌下加入0.20.4 g/L保險(xiǎn)粉，此時(shí)發(fā)生如下反應(yīng)：2

25、CrO4 2-+S2042+4H20 =2S042-+2Cr(OH)3 +2NaOH(2)加入12 g/L活性炭，攪拌30min；(3)趁熱過濾；(4)向鍍液中加入0.5 mL/L 30雙氧水(將剩余的保險(xiǎn)粉氧化為硫酸鹽)，電解一段時(shí)間后即可電鍍。4.4.2 Pb2+的影響圖11 Pb2+梯度霍爾槽試片圖Figure 11 Pb2 + gradient hall slot specimens figure由圖11可知：鉛離子對鍍液的危害非常大。當(dāng)其含量超過120mg/L的時(shí)候，基本上不可能得到合格的鍍層。所以在生產(chǎn)過程中，必須注意，并且在鍍液受到污染的時(shí)候，要想辦法將其去除。鉛離子的去除：鍍液

26、中含有金屬雜質(zhì)都可以用小電流電解去除，對于焦磷酸鹽鍍銅中的雜質(zhì)鉛離子，可加入EDTA將其絡(luò)合。從而掩蔽掉鉛離子。4.4.3 Fe3+的影響在焦磷酸鹽鍍銅容易中，三價(jià)鐵的來源主要是來自鍍件和掛具，按生產(chǎn)量的不同，應(yīng)在一定的時(shí)間進(jìn)行檢測。圖12 Fe3+梯度霍爾槽試片圖Figure 12 Fe3 + gradient hall slot specimens figure由圖12可知：當(dāng)其含量超過12g/L的時(shí)候就得不到合格的鍍層，所以必須將其除去 。鐵離子的去除：量少時(shí)用檸檬酸鹽掩蔽；量多時(shí)可將鍍液加熱至60，再加入0.5 mL/L 30的雙氧水，將二價(jià)鐵氧化為三價(jià)鐵，然后用KOH提高鍍液的pH值

27、，使它生成氫氧化鐵沉淀；同時(shí)加入12 L活性炭，攪拌30 min；靜置后過濾鍍液，再電解片刻即可電鍍。為了減少鐵雜質(zhì)的污染，預(yù)鍍工藝要可靠。這樣，可降低三價(jià)鐵離子的積累速度；另外當(dāng)鐵件掉入鍍槽后，應(yīng)及時(shí)取出。4.4.4 CN-的影響圖13 CN-梯度霍爾槽試片圖Figure 13 CN-gradient hall slot specimens, the figure由圖13可知，氰根離子的影響非常大，當(dāng)其達(dá)到20mg/L便可使鍍層結(jié)晶受到嚴(yán)重的影響。氰根離子的去除：可加入氧化性物質(zhì)，將其氧化，一般工業(yè)上采用30%的雙氧水將其氧化，由于雙氧水與添加劑也發(fā)生作用，所以要經(jīng)過活性碳處理才可進(jìn)行再電鍍

28、。4.5 性能檢測4.5.1 沉積速度表1 沉積速度 Table 1 deposition rate is determined序號 電流（A） W0 （g） W1(g) T（h） V （m/A.h） 結(jié)合力1 0.25 10.2231 11.0874 0.5 7.7689 良好2 0.25 12.3145 13.3681 0.5 9.4706 良好3 0.25 9.5634 10.4125 0.5 7.6323 良好4 0.25 9.1356 10.0325 0.5 8.0620 良好平均值 8.2335由表1可知：焦磷酸鹽鍍銅的沉寂速度為8.2335m/A.h，結(jié)合力良好。4.5.2 深鍍

29、能力表2 深鍍能力Table2 depth ability序號 電流密度（A） D鍍前（cm） D鍍后（cm） 深鍍能力 平均值1 1 10 8.5 85%2 1 10 8.2 82% 83.3%3 1 10 8.3 83% 4 2 10 9.2 92%5 2 10 8.9 89% 90%6 2 10 8.9 89% 7 3 10 9.1 91%8 3 10 9.5 95% 93.3%9 3 10 9.4 94% 由表2可知：不同電流密度下，鍍液的深鍍能力是不同的，并且，隨著電流密度的增大，深鍍能力逐漸增大。4.5.3 分散能力表3分散能力Table 3 scattered ability電流

30、密度（A） m近（g） m遠(yuǎn)（g） M近（g） M遠(yuǎn)（g） 分散能力 平均值 1 11.2365 9.2213 12.0321 9.4425 21.27% 1 9.3325 10.0021 10.1126 10.2201 21.60% 21.70% 1 9.3325 9.3882 10.0199 9.5821 22.23% 2 11.2364 10.2654 12.0365 10.5233 31.10% 2 9.3236 10.2354 10.0322 10.4423 24.52% 27.90% 2 11.2654 10.2356 12.0021 10.4625 28.07%3 10.2324

31、 9.0025 11.2610 9.3561 35.38% 3 9.4433 9.3628 10.3853 9.6624 30.24% 32.52% 3 10.0326 10.2687 10.9653 10.5732 31.95%由表3可知：隨著電流密度增大，鍍液的分散能力逐漸增大。4.5.4 陰極電流效率表4 陰極電流效率Table 4 cathodic current efficiency序號 m庫倫 m鍍槽 M庫倫 M鍍槽 陰極電流效率 平均值1 4.4503 4.2235 5.0613 4.6082 95.94%2 3.1356 4.6675 3.6533 5.0615 93.07%

32、95.03%3 5.1365 6.0030 5.7022 6.4039 96.09%由表4可知：焦磷酸鹽鍍銅的電流效率非常高，優(yōu)于氰化鍍銅的70%，和酸性光亮鍍銅的95%差不多。4.6 鍍液維護(hù)（1）工件要嚴(yán)格進(jìn)行鍍前處理和工序間清洗，嚴(yán)禁將油污和氰化物帶入焦磷酸鹽鍍液中。（2）補(bǔ)加銅鹽時(shí)，不能直接加硫酸銅，而應(yīng)制備成焦磷酸銅鉀后加入，否則槽液會(huì)變渾濁，使鍍層粗糙。（3）采用壓縮空氣攪拌鍍液，其壓縮空氣必須潔凈，無油污。（4）陽極與陰極的面積比應(yīng)為2:1。陽極應(yīng)采用滌綸布套及陽極框袋裝好，防止陽極泥渣進(jìn)入鍍液中。（5）要經(jīng)常檢查鍍液的pH值，最好用pH計(jì)測定。焦磷酸鹽鍍銅液的pH值會(huì)隨著使用時(shí)

33、間的增加而略有升高趨勢（變化不大），調(diào)整pH值時(shí)，鑒于磷酸濃度增加會(huì)有利于磷化膜的形成，建議以焦磷酸調(diào)節(jié)。焦磷酸自制容易，方法為：將磷酸放入坩堝內(nèi)并放在恒溫箱中加溫至200-250，保溫2-4h即可。再次強(qiáng)調(diào)，當(dāng)鍍液pH值略高時(shí)，絕對不能用磷酸調(diào)節(jié)，除用焦磷酸調(diào)節(jié)外，還可用縮聚磷酸來調(diào)節(jié)。（6)要定期化驗(yàn)鍍液，并及時(shí)調(diào)整。一般每周化驗(yàn)一次，并按分析結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。采用壓縮空氣攪拌鍍液，最好要配備連續(xù)過濾裝置用于過濾鍍液。（7）生產(chǎn)實(shí)踐表明，P2O74-的量可在較大范圍內(nèi)變化。主要是和Cu2+保持一定比值（稱之為P比），一般來說，在保證鍍層質(zhì)量前提下，P2O74-和Cu2+的量宜控制在配方范圍內(nèi)較

34、好。所謂P2O74-和Cu2+的比值（P比），實(shí)際上就是控制P2O74-和Cu2+ 的相對含量。P比是一個(gè)重要的工藝參數(shù)。因?yàn)镻比是焦磷酸鹽鍍液最重要的管理參數(shù)，至少一個(gè)月要分析一次，按鍍液的使用目的，保持在適當(dāng)范圍內(nèi)。由于焦磷酸鹽鍍銅溶液中加入其他輔助配合劑（如檸檬酸銨），游離焦磷酸鉀含量不易分析準(zhǔn)確，為了掌握鍍液的變化，一般僅分析鍍液中焦磷酸鹽總量，并同時(shí)控制P2O74-和Cu2+的之比。通常在pH值為8.3-8.8時(shí)，最好是P2O74-和Cu2+的之比等于（7-8）：1。如果低于7：1時(shí)，將使銅鍍層粗糙或產(chǎn)生條紋并使陽極溶解差，光亮電流密度范圍移動(dòng)到高電流密度部位。P比過低（焦磷酸根過低），常會(huì)造成鍍層不均勻、致密性差等現(xiàn)象。與此同時(shí)，陽極表面上容易形成焦磷酸銅白色膜層覆蓋，導(dǎo)致溶液中平衡破壞，并伴隨pH值連續(xù)下降。P比小，表示P2O74-含量少，則需補(bǔ)充P2O74-。較高比值情況下，不會(huì)造成pH值降低，陽極溶解和鍍層外觀均可得到改善。當(dāng)P比高于8.5時(shí)，則鍍液會(huì)產(chǎn)生磷酸鹽，嚴(yán)重時(shí)會(huì)縮小鍍層的光亮范圍并降低陰極電流效率。P比過高時(shí)，常會(huì)造成高電流密度區(qū)鍍