焦磷酸鹽鍍銅

1、焦磷酸鹽鍍銅 焦磷酸鹽鍍銅鍍液是一種近中性溶液，可以替代氰化鍍銅對于鋅壓鑄件、鋁上的浸鋅層或塑料上的化學(xué)鍍層無浸蝕作用。 焦磷酸鹽鍍銅鍍液的主要成分是供給銅離子的焦磷酸銅和作為絡(luò)合劑的焦磷酸鉀，此兩者能作用生成絡(luò)鹽焦磷酸銅鉀。焦磷酸鉀除了與銅生成絡(luò)鹽外，還有一部分游離焦磷酸鉀，它可以使絡(luò)鹽穩(wěn)定并可提高鍍液均鍍能力和深鍍能力。除此以外鍍液中往往還添加一些輔助絡(luò)合劑，如檸檬酸、酒石酸、氨三乙酸等，以改善鍍液性能。當(dāng)鍍液中添加某些光亮劑后，還可以獲得光亮的銅鍍層。焦磷酸鹽鍍銅工藝成分簡單、鍍液穩(wěn)定、電流效率高、均鍍能力和深鍍能力較好、鍍層結(jié)晶細(xì)致，并能獲得較厚的鍍層。電鍍過程沒有刺激性氣體逸出，一般

2、可不用通風(fēng)設(shè)備。但對于鋼鐵零件鍍銅時，要進(jìn)行預(yù)鍍或預(yù)處理以改善鍍層和基體的結(jié)合能力。 焦磷酸根的兩個磷是通過氧連接的，當(dāng)溶液pH值較低時焦磷酸根易水解而產(chǎn)生的正磷酸根并在鍍液中積累起來，以致使沉積速度顯著下降，因而影響到廣泛的使用。資料報道，將焦磷酸根中的“連接”氧換成有機(jī)基團(tuán)，大大的提高了鍍液的工藝性能。 試驗證明，根據(jù)電位活化理論，采取工藝規(guī)范表331中所列的第三配方，可以直接鍍銅，結(jié)合強(qiáng)度與氰化物鍍銅的在同一水平上，71809550Ncm3。 (一)工藝規(guī)范(見表331A、表331B)表331A焦磷酸鹽鍍銅工藝規(guī)范(一)表3318 焦磷酸鹽光亮鍍銅工藝規(guī)范(二) (二)鍍液配制 將計算量

3、的硫酸銅和焦磷酸鈉分別用熱水溶解(1份質(zhì)量硫酸銅需焦磷酸鈉054份或焦磷酸鉀066份，可配制焦磷酸銅06份，其反應(yīng)式：由于焦磷酸銅價格較高，一般情況下不采用)，在不斷攪拌下，將焦磷酸鈉溶液慢慢地倒入硫酸銅溶液中，此時生成焦磷酸銅沉淀，而上層溶液應(yīng)該接近無色，pH值=55左右，若pH值偏低或上層溶液呈綠色，則說明焦磷酸鈉不足，可再加入少量焦磷酸鈉溶液使其反應(yīng)完全，但焦磷酸鈉加入量不能過多，否則會促使焦磷酸銅溶解。倒去上層溶液，再用清水洗滌沉淀數(shù)次，如在洗滌過程銅鹽水解，產(chǎn)生渾濁現(xiàn)象，可用含有少量磷酸的水溶液(pH=5左右)清洗。棄去清水，焦磷酸銅沉淀備用(焦磷酸銅亦可用市售商品)。用水洗滌，除去

4、SO42-鍍液中含有過多硫酸根會使銅層粗糙。 將計算量的焦磷酸鉀溶解在所配制體積13的水中(若選用含磷酸二氫鈉的配方，則先將磷酸二氫鈉溶解在水中，然后再加入焦磷酸鉀)，再將配制好的焦磷酸銅加入焦磷酸鉀溶液中，不斷攪拌使其溶解，此時溶液變成藍(lán)色，再將計算量的檸檬酸鉀、檸檬酸銨、酒石酸鉀鈉、硝酸鉀等，分別溶解后加入溶液中。如選用含氨三乙酸配方，則先將氨三乙酸溶解在氫氧化鉀溶液中(溶解過程是放熱反應(yīng)，防止溫度升高引起分解，并注意安全)，再倒入槽內(nèi)，將鍍液充分?jǐn)嚢?，使其混合均勻，用檸檬酸或氫氧化鉀調(diào)整pH值，再加入1mLL2mLL30雙氧水和3g/L5gL活性炭，加熱到50左右，攪拌1h2h，靜止過濾

5、。 采用光亮鍍液配方時，二氧化硒用水溶解。而2-巰基苯駢咪唑或2-巰基苯駢噻唑能溶于氫氧化鉀溶液中，可先配成10gL的溶液，使用時稀釋到05gL以下，在不斷攪拌下逐漸加入鍍液中。濃度過高會與銅鹽產(chǎn)生絮狀沉淀。鍍液配制完畢，電解數(shù)小時即可試鍍。(三)鍍液成分和工藝規(guī)范的影響 1焦磷酸銅影響 焦磷酸銅是供給鍍液含銅量的主鹽，商品焦磷酸銅，含銅量約為38左右，一般鍍銅液控制銅含量為20gL25gL，光亮鍍銅液中銅含量控制在25gL35gL，銅含量過低，鍍層光亮和整平性差，允許的工作電流密度范圍小。若銅含量過高時，焦磷酸鉀含量也需相應(yīng)增加，成本增大。 2焦磷酸鉀的影響 焦磷酸鉀是鍍液中的主要絡(luò)合劑，由

6、于其溶解度較大，所以能相應(yīng)的提高鍍液中金屬銅的含量，從而提高允許的工作電流密度和生產(chǎn)效率，而且可以獲得結(jié)晶細(xì)致的鍍層。焦磷酸鉀除了與銅形成絡(luò)鹽外，尚有一部分游離的焦磷酸鉀，其作用能使絡(luò)鹽更加穩(wěn)定，防止焦磷酸銅沉淀，提高鍍液均鍍能力，改善鍍層結(jié)晶和陽極溶解。為了掌握鍍液的變化，一般情況下分析控制焦磷酸鉀的總含量，并控制焦磷酸根與金屬銅之比，即所謂P2074-與Cu2+之比，一般情況下，在pH為8388時，這個比例最好是(78)：1，所以鍍液中總有過量的焦磷酸根，如果高于85：1，則鍍液易產(chǎn)生正磷酸鹽，嚴(yán)重時將縮小銅鍍層的光亮范圍，降低陰極電流效率。低于7：1時，會使鍍銅層表面粗糙或產(chǎn)生條紋和陽極

7、溶解性差。 3檸檬酸鹽、酒石酸鹽和氨三乙酸的影響 這些物質(zhì)與銅也起絡(luò)合作用，所以能提高鍍液均鍍能力，改善陽極溶解性能增大允許的陰極電流密度，增強(qiáng)鍍液緩沖作用和提高鍍層光亮程度。其中以檸檬酸鹽效果較好，其含量低于10g/L時，效果不明顯，但含量過高，在光亮鍍銅時，會產(chǎn)生霧狀鍍層。若用酒石酸鹽或氨三乙酸其效果基本相似，但其整平性和光亮度稍差。 4銨離子的影響 銨離子的作用能改善鍍層外觀，改善陽極溶解性能，通常采用氫氧化銨，檸檬酸銨形式加入，在含有硝酸根的溶液中，也可加入硝酸銨。銨離子過低鍍層粗糙色澤變暗，若銨離子濃度過高鍍層顏色深紅，鍍層有脆性。由于氨較易揮發(fā)，在生產(chǎn)過程中應(yīng)注意調(diào)整。 5正磷酸鹽

8、的影響 焦磷酸鹽鍍銅鍍液中的正磷酸鹽，除了在配制過程中添加外，還會有焦磷酸鉀逐漸水解而生成，在溫度高、pH值低以及焦磷酸根與銅的比值高的情況下，會加速焦磷酸鉀的水解。鍍液中少量正磷酸鹽的存在是有利于陽極溶解的，并對鍍液pH值的緩沖起到良好作用。當(dāng)正磷酸鹽超過l00gL時，會使陰極效率下降，鍍層光亮范圍縮小。用化學(xué)法去除正磷酸鹽較為困難，所以在生產(chǎn)過程中，要控制適當(dāng)?shù)墓に囈?guī)范，以減少焦磷酸鉀的水解。 6光亮劑的影響 焦磷酸鹽鍍銅光亮劑的類型較多，其中對于含有巰基雜環(huán)化合物有一定效果，但多數(shù)的巰基化合物在鍍液中易于分解，而2-巰基苯駢咪唑或2-巰基苯駢噻唑的效果較好，它不但使鍍層光亮，還具有一些整

9、平作用，并能提高工作電流密度。其用量通常在0001gL0005gL之間，含量低時光亮度好，但整平性較差，含量高時則整平性好，而光亮度較差，所以一般都采用中間濃度。為了獲得較好的光亮度，可以添加亞硒酸鈉、亞硒酸鉀、二氧化硒或其他亞硒酸鹽作輔助光亮劑。其添加量以二氧化硒計為0006gL002gL，含量低，光亮度低效果不好，含量過高，則形成暗紅色霧狀鍍層。經(jīng)過雙氧水處理過的鍍液，亞硒酸鹽被氧化，應(yīng)重新調(diào)整亞硒酸鹽含量，才能獲得良好的光亮鍍層。 7pH值的影響 焦磷酸鹽鍍銅鍍液中pH值以839為佳。pH值的高低直接影響鍍層的質(zhì)量和溶液的穩(wěn)定性，當(dāng)pH值低時零件深凹處發(fā)暗，鍍層易生毛刺，鍍液中的焦磷酸鉀

10、也易于水解成正磷酸，如pH值過高，鍍層的光亮范圍狹小，色澤暗紅，結(jié)晶粗糙疏松，陰極電流效率減低，工作電流密度下降，鍍液均鍍能力降低。所以應(yīng)嚴(yán)格控制pH值。當(dāng)pH值低時，可以用氫氧化鉀溶液調(diào)整，如pH值過高，可用檸檬酸、酒石酸、氨三乙酸等調(diào)整，切勿使用磷酸調(diào)整，以減少鍍液中正磷酸鹽的積累。 8溫度和電流密度的影響提高鍍液溫度，可以提高允許電流密度，從而提高生產(chǎn)效率。鍍液溫度過高，容易促使溶液中氨揮發(fā)，并使鍍層粗糙，還會使焦磷酸鹽迅速分解成正磷酸鹽。鍍液溫度過低，電流效率下降。所以一般鍍銅鍍液溫度控制在40左右，光亮鍍銅鍍液溫度通?？刂圃?050左右。9電源波形的影響 焦磷酸鹽鍍銅時的電源波形對鍍

11、層質(zhì)量有較大的影響，用單相全波電源或用直流電加裝間歇設(shè)備，間歇電鍍的周期一般可在鍍2s8s，停電1 s2s之間可改善鍍層質(zhì)量。 10陰極移動和攪拌的影響 陰極移動和攪拌都能提高鍍層光亮度，并能增加工作電流密度，陰極移動的速度對鍍層的光亮程度和允許工作電流密度有較大關(guān)系，光亮鍍銅的陰極移動可采用(2530)次min，行程為100mm，一般采用(1525)次min為宜。采用空氣攪拌時應(yīng)注意空氣凈化，嚴(yán)格防止油污等不凈物質(zhì)沾污溶液。同時溶液需備有必要的過濾裝置。 11陽極的影響 焦磷酸鹽鍍銅所用的陽極以無氧銅為好，但由于加工困難，成本也高，一般都采用電解銅，若電解銅經(jīng)壓延加工后作為陽極，效果較好。

12、電鍍過程陰極與陽極面積之比一般是l：(12)。如陽極電流密度過大，陽極表面會產(chǎn)生淺棕色薄膜。銅陽極有時產(chǎn)生“銅粉”，會沾污鍍液影響鍍層質(zhì)量。 12雜質(zhì)的影響及去除方法 在焦磷酸鹽鍍銅溶液中，有害雜質(zhì)影響較大的是氰化物和有機(jī)雜質(zhì)，其次是鐵、鉛、鎳、鉻、氯離子等。 (1)氰根及有機(jī)雜質(zhì)的影響和去除。在正常的鍍液中，含氰化鈉001gL就會使鍍層粗糙，光亮范圍縮小，在光亮鍍液中影響更為明顯。處理方法如下： 在鍍液中加入1mLL2mLL30雙氧水，加熱至5060，攪拌1h2h。若有有機(jī)雜質(zhì)，除了用雙氧水處理外，還應(yīng)加入3gL5g/L活性炭，經(jīng)充分?jǐn)嚢?，靜止后過濾。經(jīng)過用雙氧水和活性炭處理過的光亮鍍銅鍍液

13、，應(yīng)重新添加光亮劑。 (2)鉛、鐵、鎳、鉻等離子的影響和去除。這些雜質(zhì)主要影響鍍層的光亮度，少量存在時，鍍層外觀產(chǎn)生不均勻的霧狀，雜質(zhì)含量較高時，鍍層色澤暗紅，結(jié)晶粗糙。鉛雜質(zhì)100mgL時，比較有效的方法是加入少量EDTA，經(jīng)活性炭處理后用電解法去除，但速度很慢。鐵離子不論用化學(xué)或電解方法都不易除去，少量鐵雜質(zhì)可加入氨三乙酸鹽掩蔽。鐵雜質(zhì)允許達(dá)l08mgL，過度鐵雜質(zhì)先加入適量的H202，將Fe2+氧化為Fe3+，然后提高鍍液溫度6070再用KOH調(diào)高pH，使生成氫氧化鐵沉淀，最后加入活性炭，攪拌30min后過濾。鎳離子的影響比鐵小，當(dāng)鎳超過5gL時鍍層結(jié)晶粗糙，適當(dāng)提高焦磷酸鹽含量，可采用

14、高電流密度電解處理可減少其影響。鉻離子的影響很敏感，混入10mgL，就成為無光亮條紋鍍層，采用電解還原法很有效。 (3)氰化物。鍍液對氰化物很敏感，達(dá)到30mgL時，鍍層就沒有光亮。除去的方法是加雙氧水氧化，通常是在5060的鍍液中按1mlL的比例加30的雙氧水，攪拌30rain90rain就能除去，如果在攪拌同時進(jìn)行活性炭處理則更為有效。 (四)焦磷酸鹽鍍銅前的預(yù)鍍和預(yù)處理 焦磷酸鹽銅鍍液的除油凈化能力小，所以零件必須要充分除油，又由于許多金屬在焦磷酸鹽鍍液中會起置換反應(yīng)，產(chǎn)生置換銅層，影響結(jié)合力，所以鍍前必須要預(yù)鍍或預(yù)處理，常用的有以下幾種方法： 1預(yù)鍍法 將鋼鐵零件或鋅鋁壓鑄件經(jīng)除油、酸洗以后，在