焦磷酸盐镀铜清洁生产技术

焦磷酸盐镀铜清洁生产推荐技术技术说明焦磷酸盐镀液稳定、成分简单、腐蚀性小、呈弱碱性、无毒、电流效率高、分散能力和覆盖能力较好，而且镀层结晶细致，并能获得较厚的铜镀层。电镀过程中无刺激性气体逸出，可减少通风设备。但对于钢铁件一般要进行预浸或预镀处理，也可以采用焦磷酸盐直接镀铜工艺。但该镀液溶液配制时成本较高，废水处理时可采用生成焦磷酸铜沉淀的方法进行回收。①原理焦磷酸盐镀铜的镀液主要是由焦磷酸铜、焦磷酸钾及一些辅助络合剂和光亮剂组成的。在溶液中以焦磷酸钾为主络合剂，二价铜以[Cu(P2O7)2]6-形式存在。电解过程中阳极表面声称氧化膜能使阳极钝化，因此在生产过程中要加入一些辅助络合剂以防止钝化，如酒石酸盐、柠檬酸盐、氨三乙酸盐、草酸盐等。②工艺规范成分及工艺参数配方1配方2配方3焦磷酸铜（g/L）70~10070~9050~60焦磷酸钾（g/L）300~400300~380350~400柠檬酸铵（g/L）15~20酒石酸钠钾（g/L）25~30氨三乙酸（g/L）20~30氨水（25%）（ml/L）2~3二氧化硒（g/L）0.008~0.020.008~0.020.008~0.022-巯基苯并咪唑（g/L）0.02~0.040.002~0.0042-巯基苯并噻唑（g/L）0.002~0.004pH值8~8.88~8.88.4~8.8温度（℃）20~5030~5030~40电流密度（A/dm2）2~41.5~30.5~1阴极移动（次/min）25~3025~30滚镀③溶液成分的作用和影响焦磷酸铜：是镀铜液中提供铜离子的主盐。光亮镀液中的金属盐以铜计，应控制在25~35g/L，一般镀液中可以控制在20~25g/L之间。在光亮镀液中，如果铜含量过低，不但镀层的光亮整平性差，而且允许工作电流密度范围狭小。若铜含量过高，焦磷酸钾含量也要相应增加，从而增加新配液费用和零件电镀时带来的损失，成本高。焦磷酸钾：是镀铜液中的主络合剂，其作用是使络合物稳定，防止沉淀，改善镀层结晶，提高镀液分散能力和覆盖能力，促使阳极溶解。超过络和量的焦磷酸钾呈游离状态。在焦磷酸镀铜溶液中，一般控制总焦磷酸盐根（P2O74-）与金属（Cu2+）的比值，应保持在（7~8）：1之间。低于7：1时，阳极溶解性差，镀层结晶较粗糙，高于8.5：1时，阴极电流效率下降。柠檬酸盐、酒石酸盐、氨三乙酸和铵盐：这几种盐类是镀铜液中的辅助络合剂，都能与铜生成络合剂，其作用是改善镀液分散能力，促使阳极溶解，防止产生铜粉，还可增加电流密度，增强镀液的缓冲作用和提高镀层的光亮度。其中以柠檬酸效果最好，若用酒石酸盐或氨三乙酸代替柠檬酸盐，镀层的整平性和光亮度稍差。加入铵盐可以改变外观，当铵离子过低时，镀层粗糙、色泽变暗，若浓度过高，镀层呈暗红色，有脆性。在采用较高温度的镀液中，由于氨容易挥发，应经常调整，加入量为1~3ml/L。光亮剂：可用于焦磷酸盐镀铜溶液的光亮剂有2-巯基苯并咪唑和2-巯基苯并噻唑，其中2-巯基苯并咪唑效果较好，不但能使镀层光亮，并具有一些整平作用，还能提高工作电流密度，可以和2-巯基苯并噻唑并用。含量低时光亮度较好，但整平性较差，含量高则相反，并易于从溶液中析出，采用中等浓度较好。加入二氧化硒可以降低镀层的内应力和获得更好的光亮度，含量少时达不到应有效果，过多则形成暗红色雾状镀层。用双氧水处理镀液时二氧化硒也被氧化，处理后应重新调整其含量。④工艺条件的影响pH值：在焦磷酸盐镀铜溶液中，pH值的高低直接影响到镀层质量和镀液的稳定性。当pH值过低时，零件的深凹处发暗，镀层易生毛刺，镀液中的焦磷酸钾也易于水解成正磷酸盐。如pH值过高，镀层的光亮范围窄小，色泽暗红，结晶粗糙疏松，允许工作电流密度降低，镀液的分散能力降低，阴极电流效率降低。一般情况下pH值应控制在8.0~9.0之间。当pH值低时，用氢氧化钾调整，若溶液中同时缺少铵盐，可用氨水调整。当pH值高时，可用酒石酸、焦磷酸盐、柠檬酸调整，在含有硝酸盐的镀液中，也可用适量的硝酸来调整。在可能情况下，应避免使用磷酸，以免造成磷酸的积累。温度：提高温度可以增大电流密度。但温度过高，镀液中氨易挥发使镀层粗糙，温度低时分散能力较好，但镀层易烧焦。光亮性镀液操作温度控制在40~45℃为宜，普通镀液中操作温度可低一些，如30~40℃。电源：焦磷酸盐镀铜对电源有一定的要求。使用平滑的直流电源时，镀取的镀层发暗且较粗糙。采用周期换向电流或间歇电流才能获得细致光亮的铜镀层。间歇电镀的周期为电镀2~8s、间歇1~2s。搅拌：搅拌镀液不仅能增加镀层光亮度，还能增大阴极工作电流。常用的搅拌是阴极移动，阴极移动的速度对镀层光亮度和电流密度有较大影响。在光亮性镀液中，阴极移动速度可采用25~30次/min，行程100mm。普通镀铜工艺在15~25次/min之间比较适宜。阳极：阳极应选用坚实、结晶细致的电解铜板，在压延加工后再用。阳极和阴极面积比为2：1，阳极电流密度过大，其表面会生成浅棕色的钝化膜。适用范围（替代的落后技术）硫酸盐光亮镀铜溶液是在普通镀液的成分中加入了适当的添加剂，改善了镀液的分散能力，并能直接镀取全光亮的镀层，省去了繁重的机械抛光工序。主要环境、经济指标酸性硫酸盐