鍍銅知識(shí)培訓(xùn)課件

鍍銅知識(shí)培訓(xùn)課件1.1銅的性質(zhì)1.2銅鍍液配方之種類(lèi)1.3硫酸銅鍍?cè)?CopperSulfateBaths)1.4氰化鍍銅浴(CopperCyanideBaths)1.5焦磷酸銅鍍?cè)?.6硼氟酸銅鍍?cè)?CopperFluoborateBath)1.7不銹鋼鍍銅流程1.8銅鍍層之剝離1.9鍍銅專(zhuān)利文獻(xiàn)資料(美國(guó)專(zhuān)利)1.10鍍銅有關(guān)之期刊論文

1.1銅的性質(zhì)

*色澤：玫瑰紅色*原子量：63.54*原子序：29*電子組態(tài)：1S22S22P63d104S1*比重：8.94*熔點(diǎn)：1083℃*沸點(diǎn)：2582℃*Brinell硬度43-103*電阻：1.673lW-cm，20℃*抗拉強(qiáng)度：220～420MPa標(biāo)準(zhǔn)電位：Cu++e-→Cu為＋0.52Ｖ；Cu++＋2e-→Cu為＋0.34V。質(zhì)軟而韌，延展性好，易塑性加工導(dǎo)電性及導(dǎo)熱性?xún)?yōu)良良好的拋光性易氧化，尤其是加熱更易氧化，不能做防護(hù)性鍍層會(huì)和空氣中的硫作用生成褐色硫化銅會(huì)和空氣中二氧化碳作用形成銅錄會(huì)和空氣中氯形成氯化銅粉末銅鍍層具有良好均勻性、致密性、附著性及拋光性等所以可做其他電鍍金屬之底鍍鍍層。鍍層可做為防止?jié)B碳氮化銅唯一可實(shí)用於鋅鑄件電鍍打底用銅的來(lái)源充足銅容易電鍍，容易控制銅的電鍍量?jī)H次於鎳1.2銅鍍液配方之種類(lèi)可分為二大類(lèi)：1.酸性銅電鍍液：優(yōu)點(diǎn)有：成份簡(jiǎn)單毒性小，廢液處理容易鍍?cè)“捕?，不需加熱電流效率高價(jià)廉、設(shè)備費(fèi)低高電流密度，生產(chǎn)速率高

缺點(diǎn)有：鍍層結(jié)晶粗大不能直接鍍?cè)阡撹F上均一性差2.氰化銅電鍍液配方：優(yōu)點(diǎn)有：鍍層細(xì)致均一性良好可直接鍍?cè)阡撹F上缺點(diǎn)有：毒性強(qiáng)，廢液處理麻煩電流效率低價(jià)格貴，設(shè)備費(fèi)高電流密度小，生產(chǎn)效率低鍍液較不安定，需加熱P.S配合以上二種配方優(yōu)點(diǎn)，一般采用氰化銅鍍液打底後，再用酸性銅鍍液鍍銅，尤其是鍍層厚度需較厚的鍍件。1.3硫酸銅鍍?cè)?CopperSulfateBaths)

硫酸銅鍍?cè)〉呐渲?prepare)、操作(operate)及廢液處理都很經(jīng)濟(jì)，可應(yīng)用於印刷電路(printedcircuits)、電子(electronics)、印刷板(photogravure)、電鑄(electroforming)、裝飾(decorative)及塑膠電鍍(platingonplastics)。其化學(xué)成份簡(jiǎn)單，含硫酸銅及硫酸，鍍液有良好導(dǎo)電性，均一性差但目前有特殊配方及添加劑可以改善。鋼鐵鍍件必須先用氰化銅鍍?cè)∠却虻谆蛴面囅却虻?strike)，以避免置換鍍層(replacementdiposits)及低附著性形成。

鋅鑄件及其他酸性敏感金屬要充份打底，以防止被硫酸浸蝕。鍍?cè)《荚谑覝叵虏僮?，?yáng)極必須高純度壓軋銅，沒(méi)有氧化物及磷化(0.02到0.08wt％P)，陽(yáng)極銅塊(copperanodenuggets)可裝入鈦籃(titaniumbaskets)使用，陽(yáng)極必須加陽(yáng)極袋(anodebag)，陽(yáng)極與陰極面積比應(yīng)2：1，其陽(yáng)極與陰極電流效率可達(dá)100％，不電鍍時(shí)陽(yáng)極銅要取出。1.3.1硫酸銅鍍?cè)?standardacidcopperplating)(1)一般性配方(generalformulation)：Coppersulfate195-248g/lSulfuricacid30-75g/lChloride50-120ppmCurrentdensity20-100ASF(2)半光澤(semibrightplating)：Clifton-Phillips配方CopperSulfate248g/lSulfuricacid11g/lChloride50-120ppmThiourea0.00075g/lWettingagent0.2g/l(3)光澤鍍洛(brightplating)：beaver配方Coppersulfate210g/lSulfuric60g/lChloride50-120ppmThiourea0.1g/lDextrin糊精0.01g/l

(4)光澤電鍍(brightplating)：Clifton-Phillips配方Coppersulfate199g/lSulfuricacid30g/lChloride50-120ppmThiourea0.375g/lWolasses糖密0.75g/l

1.3.2高均一性酸性銅鍍?cè)∨浞?HighThrowBath)用於印刷電路，滾桶電鍍及其他需高均一性之電鍍應(yīng)用。Coppersulfate60-90g/lSulfuricacid172-217g/lChloride50-100ppmProprietaryadditive專(zhuān)利商品添加劑按指示量1.3.3酸性銅鍍?cè)≈S護(hù)及控制(MaintenanceandControl)組成：硫酸銅是溶液中銅離子的來(lái)源，由於陰極及陽(yáng)極電流效率正常情況接近100％，所以陽(yáng)極銅補(bǔ)充銅離子是相當(dāng)安定的。硫酸增進(jìn)溶液導(dǎo)電度及減小陽(yáng)極及陰極的極化作用polarization)并防止鹽類(lèi)沈淀和提高均一性(throwingpower)。高均一性鍍?cè)≈秀~與硫酸比率要保持1：10。硫酸含量超過(guò)11vol％則電流效率下降。氯離子在高均一性及光澤鍍?cè)≈校蓽p少極化作用及消除高電流密度之條紋沈積(striateddeposits)。#溫度：太部份鍍?cè)≡谑覝叵虏僮鳎绻麥囟冗^(guò)低則電流效率及電鍍范圍(platingrange)將會(huì)減少。如果光澤性不需要，則可將鍍?cè)囟忍嵘?0℃以提高電鍍范圍，應(yīng)用於電鑄(electroforming)，印刷電路或印刷板等。#攪拌：可用空氣、機(jī)械、溶液噴射(solutionjet)或移動(dòng)鍍件等方法攪拌，攪拌愈好則容許電流密度(allowablecurrentdensity)愈大。

#雜質(zhì):有機(jī)雜質(zhì)是酸性鍍?cè)∽畛Ｒ?jiàn)的、其來(lái)源有光澤劑(brighteners)的分解生成物，槽襯、陽(yáng)極袋未過(guò)濾到物質(zhì)、電鍍阻止物(stopoffs)、防銹物質(zhì)(resists)及酸和鹽之不純物。鍍?cè)∽兙G色表示相當(dāng)量之有機(jī)物污染，必需用活性碳處理去除有機(jī)物雜質(zhì)，有時(shí)過(guò)氧化氫及過(guò)錳酸鉀(potassiumpermanganate)有助於活性碳去除有機(jī)雜質(zhì)，纖維過(guò)濾器(cellulosefilter)不能被使用。金屬雜質(zhì)及其作用如下：銻(antimony)：10-80g/l，粗糙及脆化鍍層，加膠(gelatin)或單檸酸(tannin)可抑制銻共同析出(codeposition)。

砷(arsenic)20-100ppm：同銻。鉍(bismuth)：同銻。鎘(cadmium)＞500ppm：會(huì)引起浸鍍沈積(immersiondeposit)及陽(yáng)極極化作用，能用氯子控制。鎳＞1000ppm：同鐵。鐵＞1000ppm：減低均一性及導(dǎo)電度。錫500-1500ppm：同鎘。鋅＞500ppm：同鎘。

1.3.4酸性銅鍍?cè)≈收霞霸?.燒灼在高電流密度區(qū)：銅含量太少有機(jī)物污染溫度太低氯離子太少攪拌不夠2.失去光澤：光澤劑太少溫度太高有機(jī)物污染銅含量太少低氯離子濃度3.精糙鍍層：固體粒子污染陽(yáng)極銅品質(zhì)不佳陽(yáng)極袋破裂氯離子含量不足1.針孔：有機(jī)物污染氯離子太少陽(yáng)極袋腐爛5.電流太低：有機(jī)物污染氯含量太多硫酸含量不夠電流密度太小添加劑不足溫度過(guò)高6.陽(yáng)極極化作用：錫、金污染氯含量太多溫度太低硫酸含量過(guò)多陽(yáng)極銅品質(zhì)不好硫酸銅含量不足1.3.5酸性銅鍍?cè)≈砑觿┯泻芏嗵砑觿┤缒z、糊精、硫、界面活性劑、染料、尿素等，其主要目的有：平滑鍍層減少樹(shù)枝狀結(jié)晶提高電流密度光澤硬度改變防止針孔HYPERLINK1.4化鍍銅浴(CopperCyanideBaths)氰化鍍銅帶給人體健康危害及廢物處理問(wèn)題，在厚鍍層已減少使用但在打底電鍍?nèi)源罅渴褂?。氰化鍍銅鍍?cè)≈瘜W(xué)組成最重要的是自由氰化物(freecyanide)及全氰化物(totalcyanide)含量，其計(jì)算方程式如下：K2Cu(CN)3全氰化鉀量＝氰化亞銅需要量×1.45＋自由氰化鉀需要量K2Cu(CN)3全氰化鈉量＝氰化亞銅需要量×1.1＋自由氰化鈉需要量例:鍍?cè)⌒?.0g/l的氰亞化銅及0.5g/l自由氰化鉀，求需多少氰化鉀？解需氰化鉀量＝2.0×1.45＋0.5＝3.4g/l陽(yáng)極銅須用沒(méi)有氧化物之純銅，它可以銅板或銅塊裝入鋼籃內(nèi)須陽(yáng)極袋包住。鋼陽(yáng)極板用來(lái)調(diào)節(jié)銅的含量。陰極與陽(yáng)極面積比應(yīng)1：1勤1：21.1.1化銅低濃度浴配方(打底鍍?cè)∨浞?氰化亞銅(coprouscyanide)CuCN20g/l氰化鈉(sodiumcyanide)NaCN30g/l碳酸鈉(sodiumcarbonate)Na2CO315g/lpH值11.5溫度40℃電流效率30～60％電流密度0.5～1A/cm2

1.1.2化銅中濃度浴配方氰化亞銅(coprouscyanide)CuCN60g/l氰化鈉(sodiumcyanide)NaCN70g/l苛性鈉(sodiumhydroxide)NaOH10～20g/l自由氰化鈉(freecyanide)5～15g/lpH值12.4溫度60～70℃電流密度1～2A/dm2電流效率80～90％

1.1.3氰化銅高濃度浴配方氰化亞銅CuCN120g/l氰化鈉NaCN135g/l苛性鈉NaOH42g/l光澤劑Brightener15g/l自由氰化鈉freesodiumcyanide)3.75～

11.25g/lpH值12.4～12.6溫度78～85℃電流密度1.2～11A/dm2電流效率90～99％1.1.4氰化鍍銅全鉀浴配方氰化亞銅CuCN60g/l氰化鉀KCN94g/l碳酸鉀15g/l氫氧化鉀KOH40g/l自由氰化鉀5～15g/lpH值＜13浴溫78～85℃電流密度3～7A/dm2電流效率95％

1.1.5化鍍銅全鉀浴之優(yōu)點(diǎn)之缺點(diǎn)高電流密度也可得光澤鍍層導(dǎo)電度高光澤范圍廣帶出損失量少光澤好藥品較貴平滑作用佳

1.1.6酒石酸鉀鈉氰化鍍銅浴配方(RochellecyanideBuths)氰化亞銅CuCN26g/l氰化鈉NaCN35g/l碳酸鈉Na2CO330g/l酒石酸鉀鈉NaKC4H4O66H2O45g/l自由氰化納5～10g/lpH值12.4～12.8浴溫60～70℃電流密度1.5～6A/d㎡電流效率50～70％1.1.7化鍍銅浴各成份的作用及影響1.主鹽：NaCu(CN)2和Na2Cu(CN)3二種形式存在，其作用有：CuCN＋NaCN＝NaCu(CN)2CuCN＋2NaCN＝Na2Cu(CN)3Na2Cu(CN)32Na+(aq)+Cu(CN)3-(aq)Na2Cu(CN)32Na+(aq)+Cu(CN)3-(aq)Cu(CN)3-Cu++3CN-Cu(CN)2-Cu++2CN-由於銅的錯(cuò)離子Cu(CN)2-及Cu(CN)3-的電離常數(shù)非常小，使陰極之極化作用很大，使銅不易置換析出，所以可直接在鋼鐵上鍍銅，但使電流效率降低，有氫氣產(chǎn)生，電鍍產(chǎn)量降低。主鹽對(duì)陰極極化作用影響很大，主鹽濃度提高則可降低陰極極化作用，幫助陽(yáng)極溶解，防止陽(yáng)極鈍態(tài)形成。自由氰化物，NaCN，KCN，幫助陽(yáng)極溶解，防止錯(cuò)鹽沈淀，安定鍍?cè)?。含量太多?huì)加深極化作用產(chǎn)生大量氫氣使電流效率降低3.碳酸鈉，防止氰化鈉水解，降低陽(yáng)極極化作用，幫助陽(yáng)極溶解?？列遭c，降低氫離子濃度，增加導(dǎo)電度，提高電流效率及使用的電流5.酒石酸鉀鈉，可提高陽(yáng)極鈍化開(kāi)始的電流密度。亞硫酸鹽或次亞硫酸鹽，可防止氰化鈉與空氣中的氧作用而分解，穩(wěn)定亞銅離子Cu并有光澤作用，但含量過(guò)多則生成硫化銅，使鍍層變脆變黑。7.鉛雜質(zhì)，少量時(shí)使鍍層變亮，超過(guò)0.002g/l則變脆。8.銀雜質(zhì)，使結(jié)晶粗大，含量大於0.005g/l時(shí)鍍層呈海綿狀和樹(shù)枝狀結(jié)晶。有機(jī)物雜質(zhì)會(huì)使鍍層不均勻，變暗色，精糙或針孔，陽(yáng)極亦會(huì)被極化，通常以活性碳處理去除之。六價(jià)鉻雜質(zhì)會(huì)使低電流密度區(qū)的鍍層起泡或不均勻，防止六價(jià)鉻的危害的最好方法是阻止它的來(lái)源或者用一些專(zhuān)利還元?jiǎng)┘右赃€元成三價(jià)鉻。鋅雜質(zhì)，會(huì)使鍍層不均勻及黃銅顏色出現(xiàn)，可用低電流密度(0.2～0.4A/d㎡)電解去除。硫及硫化合物，使鍍層變暗色，在低電流密度區(qū)出現(xiàn)紅色鍍層，此現(xiàn)象在新的鍍?cè)∪菀装l(fā)生，其原因是不純的氰化物及槽襯。13.其他金屬雜質(zhì)會(huì)使鍍層粗糙，可用過(guò)濾或弱電鍍?nèi)コ?。碳酸鈉可用冷凍方沈淀去除之，或用氧化鈣、氫氧化鈣、硫酸沈淀去除之。1.1.8化鍍銅浴之配制

(1)用冷水溶解所需之氰化鈉。將所需之氰化亞銅緩慢加入氰化鈉水溶解中，此過(guò)程為放熱反應(yīng)，不能過(guò)度加熱。(2)加入其他添加劑，攪拌均勻，取樣分析。(3)根據(jù)分析結(jié)果，補(bǔ)充和校正各成份。(4)低電流密度下弱電解去除雜質(zhì)約數(shù)小時(shí)。

1.1.9化鍍銅之缺陷及其原因

1.鍍層呈暗紅色，發(fā)黑，氫氧劇烈析出，其原因?yàn)椋弘娏髅芏忍咴靥豌~鹽太少氰化砷太多2.鍍層不均勻，有些沒(méi)鍍上，其原因?yàn)椋貉b掛不當(dāng)電流太小氰化物太多3.鍍層起泡、起皮、附著性不佳，其原因有表面前處理不完全，有油膜，氧化物膜浴溫太低電流太大1.鍍層有白色膜層，出現(xiàn)藍(lán)色結(jié)晶、電鍍液變藍(lán)色，其原因有：陽(yáng)極面積小酒石酸鉀鈉不足氰化鈉不足化滾桶鍍銅配方

(1)

氰化鈉NaCN65～89g/l氰化亞銅CuCN45～60g/l碳酸鈉Na2CO315g/l氫氧化鈉NaOH7.5～22.5g/l酒石酸鉀鈉(rochellesalt)45g/l自由氰化鈉15～22.5g/l浴溫60～70℃

(2)全鉀浴氰化鉀KCN80～110g/l氰化亞銅CuCN45～60g/l碳酸鉀K2CO315g/l氫氧化鉀KOH7.5～22.5g/l酒石酸鈉鉀(rochellesalt)45g/l自由氰化鈉12～22.5g/l浴溫60～70℃

光澤氰化鍍銅

1.添加光澤劑：(1)鉛：用碳酸鉛或醋酸鉛溶於水0.015～0.03g/l(2)硫代硫酸鈉：用海波溶於水1.9～2g/l(3)硫：用硫溶於水0.1～0.5g/l(4)砷：用亞砷酸溶於NaOH0.05～0.1g/l(5)：用亞酸溶於NaOH1～1.5g/l(6)硫氰化鉀：硫氰化鉀溶於水3～10g/l2.用電流波形(1)PR電流：a.平滑化：陰極35秒，陽(yáng)極15秒。b.光澤化：陰極15秒，陽(yáng)極5秒。(2)交直流合用：a.平滑化：直流25秒，交流10秒。b.光澤化：直流20秒，交流6秒，交流之周期為1.25～10cycle。(3)直流中斷：瞬間中斷電流再行恢復(fù)電流。

1.5焦磷酸銅鍍?cè)∷栎^多的控制及維護(hù)，但溶液較氰化銅鍍?cè)《拘孕?，其主要?yīng)用在印刷電路塑膠電鍍及電鑄。鋼鐵及鋅鑄件會(huì)產(chǎn)生置換鍍層，附著性不良，必須先用氰化鍍銅浴或P2O7Cu為10：1之低焦磷酸銅鍍?cè)∠却虻?strike)。

1.5.1焦磷酸銅打底鍍?cè)∨浞?StrikeBath)焦磷酸銅鹽Cu2P2O73H2O25～30g/l焦磷酸鉀K2P2O795.7～176g/l醋酸鉀potassiumnitrate1.5～3g/l氫氧化銨AmmoniumHydroxide1/2～1ml/lpH值8～8.5浴溫22～30℃電流密度0.6～1.5A/d㎡攪拌機(jī)械或空氣過(guò)濾連續(xù)式銅含量9～10.7g/l焦磷酸鹽63～107g/lP2O7/Cu比值7～10.11.5.2印刷電路鍍?cè)?PrintedCircuitBath)配方焦磷酸銅Cu2P2O73H2O57.8～73.3g/l焦磷酸鉀K2P2O7231～316.5g/l醋酸鉀8.2～15.8g/l氫氧化銨2.7～7.5m1/1添加劑（改良鍍層延性及均一性）依指示量pH值8～8.4浴溫49～54電流密度2.5～6A/d㎡攪拌機(jī)械式或空氣1.5.3焦磷酸銅鍍?cè)≈S護(hù)與控制1.成份：(1)氨水(ammonia)，幫助陽(yáng)極溶解，使結(jié)晶細(xì)致，每天需補(bǔ)充蒸發(fā)損失。(2)醋酸鹽(nitrate)，增加電流密度操作范圍及去除陰極極化作用。(3)pH值由焦磷酸或氫氧化鉀來(lái)調(diào)節(jié)控制。2.溫度：溫度超過(guò)60℃會(huì)使焦磷酸鹽水解成磷酸鹽(orthophosphate)。3.攪拌：需充足的攪拌，普通用空氣攪拌或機(jī)械式攪拌，也可用超音波及溶液噴射方法。1.雜質(zhì)：對(duì)有機(jī)物雜質(zhì)很敏感如油及有機(jī)添加劑之分解物，會(huì)使鍍層變暗色及不均勻，操作范圍變小氰化物及鉛雜質(zhì)也會(huì)使鍍層不均勻及操作范圍變小。有機(jī)物雜質(zhì)用活性碳處理。處理前先加過(guò)氧化氫或過(guò)錳酸鉀可去除氰化物。鉛可用弱電解去除之。5.磷酸鹽：溫度太高，pH值太低會(huì)使磷酸鹽快速增加。1.6硼氟酸銅鍍?cè)?CopperFluoborateBath)由於硼氟酸銅鹽可大量溶於水，其溶解度很大，所以可用較高電流密度增加電鍍速率(platingspeed)。其缺點(diǎn)是腐蝕性，使用材料限制用

硬橡膠(hardrubber)，polypropylene及PVC塑膠或碳。1.6.1硼氟酸銅鍍?cè)∨浞浇沽姿徙~Cu2P2O73H2O57.8～73.3g/l焦磷酸鉀K2P2O7231～316.5g/l醋酸鉀8.2～15.8g/l氫氧化銨2.7～7.5m1/1添加劑（改良鍍層延性及均一性）依指示量pH值8～8.4浴溫49～54電流密度2.5～6A/d㎡攪拌機(jī)械式或空氣有機(jī)物雜質(zhì)會(huì)影響鍍層外觀，均勻性及機(jī)械性質(zhì)，特別是延性。此鍍?cè)⌒柽B續(xù)式活性碳過(guò)濾。添加劑通常不用有機(jī)物，糖蜜會(huì)使鍍層變硬及減少邊緣效應(yīng)(edgeeffects)。有些硫酸銅鍍?cè)√砑觿┛杀皇褂谩?.6.2硼氟酸銅鍍?cè)≈畠?yōu)點(diǎn)容許高電流密度平滑鍍層，外觀良好鍍層柔軟易研磨可用添加劑增加鍍層硬度及強(qiáng)度陰極電流效率近100％低陽(yáng)極極化作用槽內(nèi)不結(jié)晶配鍍?cè)∪菀族冊(cè)》€(wěn)定、易控制、高速率電鍍?cè)S可鍍銅一般性流程:

蒸氣脫脂鍍前檢驗(yàn)(R)溶劑洗凈(R)裝掛(R)化學(xué)脫脂(R)熱水洗(R)冷水洗(R)酸浸(R)

電解脫脂冷水洗(R)電解脫脂(R)熱水洗(R)活化(R)中和(R)冷水洗(R)氰化鍍層(R)冷水洗(R)酸性鍍銅(R)冷水洗(R)出光(R)冷水洗(R)吹乾(R)卸架(R)烘乾(R)檢驗(yàn)1.7不銹鋼鍍銅流程1.8銅鍍層之剝離(1)化學(xué)法：鉻CrO3200～300g/l