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镀层的结合力:关于浸镀铜

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-25  浏览次数:1311

关于浸镀铜

利用铜是不易钝化金属的原理以及非常缓慢的置换铜层也具有较好结合力的事实,人们设想在酸性条件下利用H+的活化作用去除钢铁件的钝化层,同时在低浓度二价铜盐溶液中加入能在钢铁件表面吸附而产生阻挡层的"阻滞剂",或者再加入酸性条件下对Cu2+配位能力相对较强的配位剂,使铜的置换反应缓慢发生。以浸镀的方式获取薄层铜,从而代替预镀,似乎更为简单。必须指出,浸镀铜中提供Cu2+还原所需电子的是铁原子的氧化,即Fe一2e-→Fe2+。这与采用外加还原剂,由还原剂的被氧化而提供电子的化学镀有本质区别。浸电镀污水处理是置换镀,并非真正意义的化学还原镀。作者也曾对浸镀铜工艺颇感兴趣,对多种浸镀铜工艺做过近500次试验。结果发现,浸镀铜的速度受浓度,液温,酸性条件下阻滞剂的稳定性,浸镀液中Fe2+积累等多种因素的影响太大。即使在实验室条件下,也非常难于掌握、维护和调控,工业化大生产更难掌控。典型一例是:20世纪70年代,丙烯基硫脲浸铜曾有十分深入、全面的研究,确认结合力良好,并也用于工业化生产,但最终因丙烯基硫脲在酸性条件下不稳定、易分解的缺点而被淘汰。

另外,在实验室好不容易获得的经得起严格结合力考验的工艺,也无法用于工业大生产。其原因有很多,例如:

(1)实验室用试片做试验,镀前处理很细心,可以"精雕细刻"。大生产工件很复杂,镀前除油、除黑膜等很难做到非常彻底,难以完全暴露出基体晶格。而表面稍有脏物,则结合力不行。

(2)实验室做试验均用化学纯材料,杂质很少。以活化液为例,才一个烧杯的用量,即使脏了,倒掉重配即可。但大生产一般用工业盐酸活化,且无法对不同材料分开几个活化槽,铜件、复合材料件等都在其中活化,因此活化液很脏,工件在活化时可能表面已置换或附着各种杂质(有时还有油污)。另外,活化槽体积大,不可能稍有点脏就倒掉重换。

(3)大生产时,工件材质(比如含碳量)及表面状况(如磨抛与否,是否多孔等)很复杂,与实验室所用的低碳钢试片是两回事。浸镀液不适于材质多变的情况。早在20世纪80年代就有人对此发表过文章讨论,建议先室温镀一层纯铁再浸铜才能保证结合力。但这样做显然会使工艺复杂化,不如直接开发无氰闪镀铜。

(4)单"液温对浸铜速度影响很大"这一条,工业生产就不好办:手工作业时不好掌握时间,自动化程控生产线上更不可能不停地调整时间。若要求浸镀铜液既设加热又设冷冻的恒温控制,则无法让人接受。

钢铁件镀前处理后浸50g/L柠檬酸液,不经清洗,直接镀改进型柠檬酸盐中性镍1μm左右后再镀光亮酸铜,可取得好的结合力。若电镀厂已有中性镍用于锌压铸件或铝件电镀,则可公用,不必对钢铁件另设预镀槽。锌压铸件及浸锌铝件不易钝化,可不浸柠檬酸液。

 

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