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高精密 高難度 電鍍技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者
銅電鑄的典型工藝流程如下：原型表面處理(對于非金屬材料，則需要在表面修整后進(jìn)行表面金屬化)一清洗(常規(guī)除油一弱蝕活化)一小電流預(yù)鍍一正常電流電鑄一出槽清洗一原型脫出一檢驗。
原型如果是導(dǎo)電性材料，檢驗造型和表面質(zhì)量符合設(shè)計或用戶的要求后，即可以進(jìn)行清洗。這里說的是清洗，不同于電鍍過程中的除油和酸蝕。因為電鑄不要求鍍層與基材有良好的結(jié)合力，但是也不能有油污。否則在電鑄過程中起泡的話，模具表面質(zhì)量就破壞了。所以要有常規(guī)除油和弱酸活化。
在完成清洗后，即可以在鍍槽內(nèi)進(jìn)行小電流電鍍，確定整個表面有鍍層沉積以后，就可以調(diào)整到正常電鑄的工作電流進(jìn)行電鑄加工。預(yù)鍍和電鑄可以在一個槽子內(nèi)完成，也可以分槽完成，但通常采用同一個鍍液。只是對電鍍電流密度進(jìn)行調(diào)整就行了。電鑄過程中最好不要經(jīng)常取出觀察，以免不小心發(fā)生鍍層分層現(xiàn)象。如果需要檢查沉積狀況，取出后不用清洗表面進(jìn)行觀察。然后帶電下槽，這樣可以避免鍍層分層現(xiàn)象。當(dāng)然，在必要的時候還是需要取出清洗并進(jìn)行鍍面的整理。比如發(fā)現(xiàn)鍍層上起瘤，如果不清除，會越鍍越大和變多，這樣會額外消耗金屬鍍層，對電鑄質(zhì)量有影響。這時就需要將起瘤清除掉，用水砂紙打磨粗糙面，重新經(jīng)除油和酸蝕后再帶電下槽繼續(xù)電鑄。
①酸性硫酸銅鍍液。酸性硫酸鹽鍍銅電鑄液是電鑄工業(yè)中廣泛采用的電解液。它具有成分簡單、鍍液穩(wěn)定和可以在高電流密度下工作的優(yōu)點。由于電鍍添加劑技術(shù)的進(jìn)步，在酸性銅電鑄中使用光亮劑的也多起來。在沒有專業(yè)電鍍添加劑以前，是靠在鍍液中加蜜糖來細(xì)化鍍層結(jié)晶?，F(xiàn)在則有專業(yè)電鍍添加劑，可以獲得高速和整平性好的光亮鍍層，這種鍍層的結(jié)晶細(xì)致，并且鍍層的內(nèi)應(yīng)力和硬度都可以得到一定程度的控制。
a．工藝配方和操作條件
硫酸銅 220～300g／L
溫度 20～30℃
硫酸 60～70g／L
電流密度 5～20A／dm2
氯離子 0．02～0．08g／L
陽極 專用磷銅陽極
添加劑 0．5～2mL／L
陰極移動或鍍液攪拌、循環(huán)過濾專用磷銅陽極是指含磷量在0．02％左右的陽極。關(guān)于這種陽極的電化學(xué)行為，我們將在下一節(jié)銅電鑄的陽極中專門加以討論。
陰極移動是為了保證鍍液可以在較大電流密度下正常工作。當(dāng)然，能采用循環(huán)過濾更好。因為這不僅可以保證在大電流密度下工作，而且可以保證鍍液的干凈，將銅粉等機(jī)械雜質(zhì)隨時濾掉，鍍層的物理性能得以保證。
b.鍍液的配制。首先，配制者要穿戴好防護(hù)眼鏡和工作服，戴膠皮手套。
先將計量的硫酸在不斷攪拌下加入到2／3體積的水中，因為這是放熱反應(yīng)，所以要小心，邊加邊充分?jǐn)嚢琛＠眉尤肓蛩崴@得的熱量再將計量的硫酸銅溶人其中，也需要充分?jǐn)嚢柚钡搅蛩徙~完全溶解。如果是工業(yè)級材料，還要加入2mL／L雙氧水和lg／L活性炭，進(jìn)行凈化處理后，過濾備用。
如果是用自來水配制，可以不加氯離子。直接在配好的鍍液內(nèi)加人計量的光亮劑即可以試鍍。如果是用純凈水配制(印制板行業(yè)流行這種方法，但對于電鍍，特別是電鑄，完全可以用自來水)，則需要另外加入計量的氯離子，通常是加入鹽酸。最好是按下限加入，另可少了補加而千萬不可加入過量。
c．各組分的作用
(a)硫酸銅。硫酸銅是電鑄銅液中提供銅金屬離子的主鹽。在高電流密度下工作時，需要高的主鹽濃度，但是硫酸銅的溶解度與鍍液中硫酸的含量有關(guān)。當(dāng)硫酸含量高或者因為鍍液水分蒸發(fā)而使硫酸銅的濃度超過其溶解度時，鍍液中將會有藍(lán)色硫酸銅的結(jié)晶析出，有時會附著在陽極上而影響陽極的導(dǎo)電和正常工作。
正常情況下，鍍液中銅離子的補給要依靠陽極的正常工作，但是定期對鍍液進(jìn)行分析以確認(rèn)鍍液中硫酸銅的含量在正常的工藝范圍是非常重要的，并且應(yīng)當(dāng)即時根據(jù)分析化驗報告，補充或調(diào)整鍍液中銅離子的濃度。
(b)硫酸。硫酸在電鑄銅鍍液中的主要作用是增加鍍液的導(dǎo)電性和分散能力，同時可以防止堿式銅鹽的產(chǎn)生并降低陰極和陽極的極化，對改善鍍層性能也是有作用的，但是過高的硫酸用量會降低硫酸銅的溶解度，同時會使陽極的溶解速度過快和陰極電流效率下降。
(c)氯離子。氯離子是酸性光亮鍍銅中不可缺少的一種無機(jī)陰離子。沒有氯離子的存在，光亮劑不可能發(fā)揮出最佳的效果，但是如果過量，鍍層也會產(chǎn)生麻點等，鍍層的光亮度和整平性都會下降。研究表明，氯離子和某些光亮劑如苯基聚二硫丙烷磺酸鈉和2一四氫噻***硫酮一起作用于陰極過程時，可以使鍍層的內(nèi)應(yīng)力減至最小，甚至幾乎完全消失?？梢娐入x子是銅電沉積的一種很好的應(yīng)力消減劑。
(d)添加劑。對硫酸鹽鍍銅來說，添加劑是關(guān)鍵成分。沒有添加劑的鍍液所鍍得的鍍層是暗紅色的，并且只能在非常低的電流密度下工作，否則鍍層馬上就會變得粗糙，甚至于出現(xiàn)粉狀顆粒樣鍍層。只有加了添加劑的酸性鍍銅液，才能獲得光亮細(xì)致的鍍層。
早期的添加劑多數(shù)是天然有機(jī)物或某些有機(jī)化合物。比如蜜糖、明膠、糊精、硫脲、甘油、萘二磺酸等。隨著電鍍添加劑技術(shù)的進(jìn)步，開始出現(xiàn)組合的有機(jī)光亮劑、整平劑、走位劑等多種商業(yè)化的酸性鍍銅添加劑。對于電鑄生產(chǎn)企業(yè)來說，主要是選用合適的商品添加劑并根據(jù)供應(yīng)商提供的管理技術(shù)資料對添加劑的使用進(jìn)行管理。添加劑主要是在陰極區(qū)內(nèi)起作用，并且是以分子級的水平參與電極反應(yīng)，所以添加量都非常少，通常只有0．1～2mL／L。因此在使用和管理中要注意不要一次過量，并嚴(yán)格按資料報告的以通過的電量(A?h)來補加光亮劑或添加劑。
②焦磷酸鹽鍍銅。焦磷酸鹽鍍銅在電鑄中的應(yīng)用不是很普遍，對于分散能力有要求的則會用到。其工藝配方和操作條件如下：
焦磷酸銅 l05g／L
添加劑 適量
焦磷酸鉀 335g／L
pH值 8．1～8．6
硝酸鉀 15g／L
溫度 55～60℃
氨水 2．5mL／L
電流密度 l．1～6．8A／dm2
焦磷酸鹽鍍銅的分散能力好，鍍層結(jié)晶細(xì)致，適合于鍍形狀復(fù)雜的模具，但是鍍層的沉積效率比較低?？梢约舆m當(dāng)?shù)膶?dǎo)電鹽和降低鍍液pH值以提高效率，但是在低pH時鍍層比較粗糙，所以有時要用到商業(yè)添加劑，以提高鍍層質(zhì)量。