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酸性光亮鍍銅是以硫酸銅和硫酸作為基本成分,引入適量添加劑或其他光亮劑,使鍍液的工藝特性得以改善和提高,并直接獲得鏡面光亮銅層。其廣泛用于裝飾性多層電鍍中間層及印刷線路板鍍銅層,省去機械拋光。

但是,生產中有時會出現鍍層不亮現象。造成這種情況的因素較多,本文將其歸納為如下幾點進行分析。

1.電解質不純

在新配鍍液時所用的普通硫酸銅、硫酸是不純的,如工業硫酸的質量分數≥92.5%,含有很多的鐵和有機雜質,若不進行處理,電鍍時會使鍍層不亮。即便是用試劑級硫酸,如果不處理也會出現這種情況,因為硫酸銅或多或少也有雜質。可在尚未添加硫酸之前,在已溶解的硫酸銅溶液中(pH值為4)加入質量分數為30%的H2O21~2mL/L和活性炭0.5~1.0g/L聯合處理。利用三價鐵的氫氧化物容易沉淀的性質除去鐵雜質;加入活性炭吸附,可以同時消除有機雜質的影響。這樣開始電鍍,就能鍍得光亮銅層。鍍液經長期使用所產生的金屬雜質和有機雜質將越積越多,顯然,該鍍液是不純的。如果不按工藝要求做定期處理,當鐵雜質的質量濃度達到10g/L以上時,電流效率和鍍層亮度明顯下降。

例如:某廠一鍍槽電流開不大,鍍層薄而不亮,鍍件邊角易燒焦,曾一度無法正常生產。在筆者建議下取樣分析,但由于溶液中鐵的質量濃度高,對分析硫酸銅、硫酸終點產生干擾而無法顯示數據,于是分析鐵離子竟高達40g/L。根據觀察,鍍液顏色淺,在確認鍍液中各成分的質量濃度偏低的情況下,補充40g/L硫酸銅和15g/L硫酸,以降低鐵雜質的影響;然后按常規進行處理,使鍍槽恢復了正常,鍍出了全光亮銅層。

2.光亮劑消耗

酸性光亮鍍銅液中光亮劑的消耗情況與很多因素有關,如工件種類、形狀、表面狀態以及鍍液中無機、有機雜質和硫酸銅的質量濃度等。特別是Cl-不足,即便是光亮劑在正常范圍內也難以獲得整平性好的光亮鍍層;當Cl-的質量濃度過高時,將加快光亮劑的消耗。長期使用的鍍液,一部分光亮劑隨著工件的帶出和鍍層的夾雜作用而消耗掉;一部分將分解成有機雜質;還有一部分留在鍍液中而使光亮劑本身的組分發生變化。這些情況都有可能影響鍍層的光亮性,造成鍍層缺陷。在生產中除了按所用光亮劑的使用說明書使用之外,還要力求準確地掌握光亮劑的消耗情況,并注意經驗的積累和細心的觀察,采用少加勤加的辦法及時補充光亮劑,以保持光亮劑在鍍液中恒定。此外,鍍液溫度的高低和通電量的多少對光亮劑的消耗影響較大。電流大、時間長,光亮劑消耗量就大;反之,光亮劑消耗減少。大多數酸性鍍銅所用的光亮劑,其最佳溫度范圍為在10~35℃之間,需根據鍍液溫度和電解液的質量濃度來選擇適當的陰極電流密度,否則往往使鍍層不亮。如某種光亮劑,當鍍液溫度超過38℃時,光亮劑消耗很快,鍍層光亮范圍變窄。只有采用寬溫酸性鍍銅光亮劑,才可以將鍍液溫度提高到40℃左右,低電流密度區域仍可獲得光亮銅鍍層。

3.Cl-的質量濃度

在酸性光亮鍍銅液中,Cl-是一種不可缺少的陰離子,其質量濃度的高低對鍍層的光亮度也有影響。若鍍液中沒有Cl-或較少時,則整平能力很低,鍍層就會發花、無光澤;當其質量濃度過高,整個鍍層亮度降低,并有樹枝狀條紋出現,且光亮劑消耗量也增大。新配鍍液中Cl-不足時,可加少許鹽酸或氯化鈉,但不能用一般井水或河水來補充鍍槽水位和進行工件鍍前的清洗,避免帶入過多的Cl-。當Cl-的質量濃度過高時,可加鋅粉,攪拌、過濾。用鋅粉1g/L能除去15~20mg/L的Cl-。也可用去氯劑在攪拌下慢慢加入鍍液中,繼續攪拌30min,靜置過濾。Cl-的質量濃度控制在20~40mg/L最為理想,不要超過80~100mg/L。

4.一價銅存在

酸性光亮鍍銅液中只要有一價銅存在將造成鍍層不亮。因為電沉積時,由于一價銅總是比二價銅優先析出,所以很容易使鍍層出現粗糙、毛刺,特別是在低電流密度區域鍍不亮,整平能力差。另外,如果鍍液中Cl-過量時,一價銅與Cl-還會生成氯化亞銅沉淀,使鍍液混濁不清而惡化鍍層質量。一價銅是因為某些還原劑帶入而產生的,有時銅陽極鈍化也會產生一價銅。為了消除一價銅的影響,可在每天班前用H2O2按0.25mL/L的體積分數稀釋后加入鍍液中;有時可根據陽極溶解的情況加入適量的硫酸,也能消除一價銅的影響。最好是采用連續過濾生產的辦法,使鍍液更清潔,保持鍍層細致光亮。

5.銅陽極鈍化

陽極銅粉及一價銅的存在,通常是由于所用的陽極電流密度太大或銅陽極含磷量不適合,而使陽極鈍化,造成鍍層不亮。酸性光亮鍍銅陽極中磷的質量分數應在0.02%~0.07%的范圍內,電解時有利于陽極表面被一層柔和的黑色膜覆蓋,以減少陽極泥渣的生成,避免鍍液與陽極金屬表面直接接觸。這樣,不僅可以防止鍍層產生麻點,而且可以避免光亮劑在陽極泥上吸附和氧化分解。如果陽極中磷的質量分數低于0.02%,電解中所形成的黑色膜就難以阻止一價銅的產生,使鍍液中銅粉增加。若磷的質量分數超過0.1%,將會嚴重影響陽極的溶解,造成陽極鈍化,使鍍液中二價銅的質量濃度下降,并生成大量陽極泥,影響鍍層光亮性。因此,最好是使用經過拉毛處理的聚丙烯布料作為陽極袋,以防止陽極泥污染鍍液。

6.結語