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文檔簡介
高速0201組裝工藝和特征化(2)再談硫酸鹽光亮鍍銅磷銅陽極
摘要:在裝飾性和PCB電鍍中,酸性光亮鍍銅陽極最好含磷量為0.035—0.070%,磷化銅(Cu3P)黑膜生成對陽極性能含有決定性意義。
關鍵詞:陽極磷銅0.035—0.070%磷含量
硫酸鹽光亮鍍銅含有很多優良品質:出光快、整平性好、效率高、成本低。這一鍍種被廣泛應用于裝飾性五金塑料電鍍、電鑄、制版和印制線路板(PCB)電鍍中。一個鍍種被廣泛應用,就值得我們傾心研究。
現在研究多在于光亮劑上。國外“210”、“MHT”、“PCM”光亮劑,中國“M、N、SP、P”體系和廣州“320”等光亮劑全部是應用頗為廣泛并卓有成效。然而研究陰極過程多,研究陽極狀態少,陽極常常被大家忽略。筆者曾在1987年中國電鍍協會第二屆電鍍學術年會上發表過論文《硫酸鹽光亮鍍銅陽極行為》。現將對該論題作深入敘述,敘述關鍵內容就是硫酸鹽光亮鍍銅所用銅陽極為何要含磷?其含量以多少為好?不一樣含磷銅陽極會帶來哪些后果?影響磷銅質量及其正常溶解原因有哪些?
一硫酸鹽光亮鍍銅所用銅陽極為何要含磷?
在1954年以前,硫酸鹽鍍銅采取是電解銅或無氧銅做陽極,但存在一系列問題:銅粉和陽極泥多,陽極利用率低、鍍層輕易產生毛刺和粗糙,二價銅離子濃度逐步升高鍍液不穩定,添加劑消耗快。
1954年美國NEVERS等人N[1][2][3]對銅陽極研究發覺在銅陽極中滲透少許磷,經過一定時間電解處理后,(電解產生陽極黑膜對電鍍相當關鍵,所以,提議用假陰極板或波浪板在2~3ASD內電解處理4~8小時)銅陽極表面生成一層黑色“磷膜”,它關鍵成份是磷化銅(Cu3P)。這層“黑色磷膜”含有金屬導電性,它改變了銅陽極過程一些反應步驟速度,克服了上述一系列問題。這一研究結果即在同年申請了硫酸銅鍍液所用磷銅陽極專利U.S.P2689216,它為硫酸鹽光亮鍍銅工藝發展作出了重大貢獻。
銅陽極溶解關鍵是溶解成兩價銅離子,不過也會溶解成極少許一價銅離子。這種現象不僅在實踐中得以認識,而且RASHKOV等[4—8]用旋轉環盤電極和恒電流法研究證實:銅在硫酸中陽極溶解是按下述反應分步進行:
Cu—e→Cu+
(1)
快
Cu+—e→Cu2+
(2)
慢(控制步驟)
金屬銅首先失去一個電子生成一價銅離子,這是一個快反應,然后繼續失去一個電子生成二價銅離子,這是一個慢步驟。所以銅在陽極溶解過程中不可避免地伴隨一價銅生成、積累。一價銅離子能夠陽極作用下氧化成二價銅(但反應慢),也能夠經過歧化反應分解成金屬銅和二價銅離子:
2Cu+Cu2+十Cu
(3)
一價銅很不穩定它能夠發生歧化反應,所生成銅會在電鍍過程中以電泳方法沉積于鍍層,從而產生毛刺、粗糙。當銅陽極中加入少許磷,經電解處理(香港表面處理行業稱拖缸處理)表面產生了一層黑色“磷膜”,陽極溶解過程就有了改變。
首先,這層“黑色磷膜”對陽極過程反應(2)有顯著催化作用,即加緊Cu+氧化,使慢反應變成快反應,大大降低了Cu+積累;同時,表面形成“黑色磷膜”不一樣程度阻止一價銅離子進入溶液,促進它深入被氧化成Cu2+,這么,就大大地降低了進入溶液中一價銅。
測得標準陽極磷銅黑色“磷膜”電導率為1.5×104Ω-1cm-1,含有金屬導電性,不會影響陽極導電。而且磷銅比純銅陽極極化小,有些人測得,在DA為1A/dm2,含0.02%或0.05%磷銅陽極陽極電位比無氧銅低50mV~80mV。也就是說,無須擔心,“黑色磷膜”在許可陽極電流密度下,會造成陽極鈍化。
陽極表面“黑色磷膜”會使微小晶粒從陽極脫落現象大大降低,陽極利用率顯著提升。這層正常陽極黑膜,當陽極磷銅采取陽極電流密度DA=0.4—1.2A/dm2時,在含磷量為0.030~0.075%時,陽極泥最少。Nevers等人研究了多個不一樣陽極溶解后分配百分率,見表(一)
表(一)陽極材料溶解分配百分率
分配百分率
陽極材料
成為陰極沉積
泥渣及附著膜
電解液中含銅量增加
電解銅
(空氣攪拌)
85.51
6.81
7.60
(靜止槽)
85.59
13.61
0.80
火煉銅(空氣攪拌)
97.90
0.15
1.95
含磷銅(空氣攪拌)
98.36
0.04
1.60
值得提到是,一價銅離子不僅在陽極過程中會產生,在陰極過程中也會產生。陰極反應以下:
Cu2+取得電子還原成金屬銅:Cu2+十2e→Cu
(4)
當然還存在Cu2+分步還原:Cu2+十e→Cu+(慢反應)
(5)
鍍液中存在Cu+被還原成金屬銅:Cu+十e→Cu(快反應)(6)
鍍液中一價銅是經過反應式(3)和式(5)而產生,即使產生一價銅反應是很微小,不過只要少許一價銅存在就會影響銅鍍層質量。一價銅離子進入溶液會對陰極鍍層產生危害以下。
(1)一價銅離子會造成鍍層“毛刺”(即銅粗)。
這是因為一價銅離子(以硫酸亞銅形成存在)水解產生銅粉(Cu2O):
Cu2SO4十H2O→Cu2O十H2SO4
在電鍍過程中,銅粉以電泳方法沉積在陰極鍍層上產生毛刺。在電流密度小、溫度高情況下,陰極電流效率會下降[9],氫離子放電,使酸度下降,水解反應向生成銅粉方向移動,毛刺現象將會加重。
(2)一價銅離子會造成鍍層不光亮、整平性差、鍍液混濁。
這也是因為銅粉細密地散布在陰極鍍層表面,而二價銅離子在其疏松晶體上均勻沉積,造成陰極沉積層不緊密、不平整、沒有光澤。電流密度小區域,影響就更嚴重。在一直銅粉較多鍍槽中即使加了不少光亮劑,低電流密度區域鍍層也是極難光亮整平。這時不妨加些雙氧水,將銅粉氧化,再除去殘余雙氧水,補充被雙氧水氧化掉光亮劑,低電流密度區不光亮、整平差將有顯著改善。雙氧水和銅粉反應以下表示:
Cu2十H2O2十4H+→2Cu十3H2O
反應要消耗酸,如在生產中可合適補充些硫酸。
二磷銅陽極含磷量以多少為好呢?
中國外酸性鍍銅工藝磷銅陽極含“磷”量比較表
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磷銅陽極含磷量(%)
0.040~0.060
0.040~0.065
0.020~0.070
0.020~0.080
0.020~0.070
0.035~0.040
0.020~0.040
0.030~0.060
0.020~0.060
0.040~0.065
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磷銅陽極含磷量(%)
0.030~0.080
0.020~0.060
0.040~0.050
0.030~0.050
0.020~0.040
0.040~0.080
0.040~0.065
0.020~0.040
0.040~0.065
0.015~0.040
0.040~0.060
0.020~0.030
0.1~0.3
0.024
0.042
0.044
0.050
0.056
0.058
0.042
0.044
0.044
0.046
0.052
0.063
0.065
0.036
0.040
0.056
0.030~0.080
中國以往在日用五金制品電鍍中實際使用含磷量在0.3%銅陽極為多。中國外差異頗大。依據國外研究表明,磷銅陽極中磷含量達0.005%以上,即有黑膜形成,但膜過薄結協力不好。磷含量過高,黑膜太厚,陽極泥渣多,陽極溶解不好,造成鍍液中銅含量下降。中國外試驗實踐證實,陽極含磷量在0.030%~0.075%為宜,最好值為0.035%~0.070%。
中國外這種差異關鍵是因為磷銅陽極生產設備和工藝不一樣所致。國外采取電解銅(或無氧銅)和磷銅合金為原料,用中頻感應電爐熔煉,因為原料純度高,磷含量輕易控制。尤其是因為中頻感應電爐固有特征,電磁場反復交變振蕩,攪拌很均勻,溫度控制方便,使磷分布均勻。經這么冶煉銅陽極溶解均勻、銅粉和陽極泥少、陽極利用率高,有利于鍍層光滑光亮,無毛刺和粗糙弊病。中國制造磷銅陽極廠家,一部分對含磷量標準不甚清楚,設備差、技術水平不高,正象杭天禹高級工程師在《中國電鍍化工材料(含陽極)質量問題調查匯報》中所述:“磷銅陽極熔制質量差,電鍍泥渣多——這種陽極優點消失了,或呈反常顏色,致鍍層不良,現生產這種銅陽極廠似乎不少,但有些質量不好或不夠好,不穩定。”另一部分磷銅廠家因資金有限,無法采取中頻電爐,土設備上馬,攪拌難以充足,不能確保磷分布均勻,只好采取加大磷含量方法,通常將磷含量提升到0.1%~0.3%。鑒于中國80年代磷銅陽極生產現實狀況,所以在中國編寫大部分電鍍書刊上陽極“含磷量”寫成0.1%~0.3%,只有部分電鍍工藝手冊和論文和國外介紹相同。
含磷量在0.1%~0.3%銅陽極在七、八十年代推廣應用硫酸鹽光亮鍍銅工藝是功不可沒,但時至世紀之交,是應該將磷含量改為0.035%~0.070%,和國際接軌時候了。再不應信以增大磷含量措施來填補磷分布不均勻之不足和土設備、落后工藝生產銅磷共晶組織疏松,顆粒粗大劣質磷銅陽極。用優異設備和科學生產工藝來確保磷分布均勻及銅磷共晶組織均勻致密、顆粒幼細、結構緊密,中國高品質優良陽極磷銅也能夠走出國門,進入國際市場。
改革開放后,中國引進了國外優異技術和設備,制造出質量符合美國聯邦銅發展局CDA812、122標準,并取得ISO9002質量體系認證。這家企業座落在改革開放走在前列廣東省南海市九江鎮洛口工業區——廣東省西江電子銅材。這家企業采取美國WESTERNRESERVGEMFG.CO提供專利技術,引進使用美國INDVETOTHERM企業制造、美國教授親自來華安裝中頻感應電爐全套設備(包含檢測設備、方法)生產陽極。其含磷量為0.035%~0.070%,分布很均勻,結晶顆粒細致,結構緊密,“黑色磷膜”不厚不薄結協力適中,質量可靠,有效地抑制了一價銅離子形成。使用這家企業產品,在生產中若配有空氣攪拌、循環過濾等條件,極少會出現“銅粉”引發故障。實踐證實,只要制造設備、技術過關、含磷量在0.035%~0.070%是完全可行,也是最為適宜。
三銅陽極含磷量是多些(0.3%)好,還是含磷量0.035%~0.070%,好?
讀者要問以前我們使用0.3%含磷銅陽極為何不好呢?現在這種含磷量為0.035%0.070%銅陽極好在哪里呢?
第一,現在這種含磷量少銅陽極,形成黑色磷膜不厚不薄,但結構緊密、結合牢,這層黑色磷膜不輕易“掉”下來。而以前含磷量多銅陽極,磷分布不均勻,造成陽極泥多,從而污染鍍染;還會堵塞陽極袋孔造成槽電壓升高,而槽電壓升高又更輕易使黑色磷膜“掉”下來。實際操作中,一邊電鍍、一邊更換陽極是輕易產生“毛刺”,很多廠家制訂操作規則:在生產過程中不能夠把陽極提出來,就是為了預防黑色磷膜“掉”下來,產生毛刺。
而現在這種含磷量少銅陽極因為黑色磷膜結合牢,不輕易掉下來,鍍液要潔凈得多,陽極袋孔不會被堵塞,陽極泥渣顯著降低,“毛刺”故障也大大降低。
第二,以前含磷量多銅陽極,黑色磷膜厚,銅溶解差,所以常常要把陽極掛滿,并非象一些書中介紹陰極面積和陽極面積之比為1:1。實際上,即使陽極掛得多,溶液中銅含量仍有下降趨勢,極難保持平衡。操作者還常常要補充硫酸銅,且不談補充硫酸銅麻煩和輕易帶入其它雜質,就是從電鍍成原來看,也是不合算。市售硫酸銅大約7元/Kg(含五個結晶水),含0.3%磷銅陽極大約17.50元/Kg,硫酸銅含銅量為25.4%,折算一下要買1Kg硫酸銅中銅,要花27.56元。這就是為何精明電鍍工作者寧肯多掛銅陽極原因。多掛劣質磷銅陽極,陽極泥渣多、邊角料多、費用消耗多。而廣東省西江電子銅材生產磷銅,磷分布很均勻、磷膜厚度適中、銅溶解好,這么就能夠達成銅離子平衡,無須補充硫酸銅,陽極相對也能夠少掛些,從這個意義上講降低了電鍍成本。再加上這種銅陽極選料精良、制造技術高,無夾渣、元氣孔、陽極泥渣少、陽極邊角也少,即使單價略高、細細一算還是合
算。
第三,因為含磷高銅陽極黑色磷膜厚,磷膜太厚、電阻增加,要維持原來電流,就要升高槽電壓。在槽電壓升高情況下,有利于H+放電,氫離子放電后,氫不能很快脫離陰極,就輕易造成針孔。這一現象在使用“M、N、SP、P”體系光亮劑(有還加入AEO等表面活性劑)不易多見,這是因為這一體系光亮劑中有比較多表面活性劑,降低了溶液表面漲力,從而使沉積出氫不輕易滯留在陰極表面。使用進口“210”光亮劑廠家,碰到針孔問題就比較多,這是因為“210”體系光亮劑,其中表面活性劑量不夠多或降低溶液表面漲力潤濕作用不夠強,這就比較輕易“讓”氫滯留在陰極表面造成針孔。筆者曾前后數次到幾家作用“210”光亮劑廠家處理針孔,有效措施之一就是加入少許分子量為6000以上聚乙二醇(P),并設法降低槽電壓。
使用“廣東省西江電子銅材”含磷量少這種銅陽極,黑色磷膜不厚不薄、導電性好、槽電壓較低、不輕易出現“針孔”這種故障。早期推銷進口“210”光亮劑使用說明書上,并沒有“針孔”這一故障排除說明,這可能是因為國外使用磷銅陽極含磷量低、黑色磷膜薄、槽電壓低、而極少會有氫析出吧!當然大陸電鍍條件,比如:空氣攪拌不足、過濾泵吸入空氣,陰極移動等差,也是輕易造成針孔原因。
第四,含磷量高、黑色磷膜厚、分布又不均勻還輕易造成低電流密度區“不光亮”、“細麻砂”狀。
即使含磷0.3%銅陽極其黑色磷膜是能夠降低一價銅離子進入溶液,不過因為“黑色磷膜”結構疏松,分布不均勻,其作用減弱;另外,在有金屬銅電解液中存在著化學可逆反應:
Cu+Cu2+2Cu+
在常溫下,此反應平衡常數為:[42][43]
K=C2Cu+/Ccu2+=0.5×10-4
(硫酸鹽光亮鍍銅工藝基礎上是在常溫下,當溫度升高時,Cu+濃度會增高)
以上數據能夠看出,適應此時平衡常數Cu+濃度很低。不過因為以上兩個原因,一價銅離子是存在,它常以硫酸亞銅形成存在,若有空氣攪拌,硫酸亞銅可能會在硫酸作用下被空氣氧化:
Cu2SO4+1/2O2+H2SO4→2CuSO4+H2O
若在酸度降低情況下,硫酸亞銅被水解形成氧化亞銅(銅粉)
Cu2SO4+H2Ocu2O+H2SO4
銅粉滯留在陰極高電流區域,很快被沉積銅復蓋,堆積一定量即產生毛刺;在低電流密度區,電流效率下降,氫離子放電較多,相對該區域酸度下降,水解反應向生成銅粉方向移動。較多、細密銅粉滯留在陰極表面就造成“不光亮”、“細麻砂狀”。這一故障在提升電流密度、適量補充硫酸會有所改善。若沒有空氣攪拌、電流密度開得小情況下,這種現象更輕易發生。(注意,這里是指低電流密度區故障)
若使用含磷量少這種銅陽極,因為黑色磷膜致密,一價銅離子極難從陽極區進入溶液,適應于上述平衡常數Cu+濃度本身也很低,只要我們使用空氣攪拌,控制硫酸濃度,不要偏低(寧可偏高些,但不要太高!)電流密度略高些,這種低電流密度區“不光亮”、“細麻砂”是能夠克服。
我們討論第三、第四這兩種故障恰恰是五金塑料制品硫酸鹽光亮鍍銅中常見故障,這兩種故障當然還可能有其它原因所造成。不管含磷量太低或太高,全部會增加電鍍添加劑消,造成溶液中陽極泥大量產生,影響電鍍過程,大家常常尋求陰極過程,往往忽略了陽極因,筆者僅僅指出陽極原因而已。
四影響磷銅質量及其正常溶解原因大致有以下多個方面?
第一:銅質量。
制備磷銅陽極通常見電解銅或無氧銅,磷銅合金來做,這和國外用料相仿,無氧銅含氧為3ppm,雜質極少。因為氧含量極低且固定,所以基礎不產生磷氧化物,基礎不消耗磷,所以磷含量很輕易控制,不過成本較高。電解銅純度已達99.95%,通常能夠滿足要求,所以中國外不少廠家采取電解銅為原料多。絕不能采取雜銅或回收銅為原料,不然因為氧含量不確定,而含磷量又加得少,造成磷含量失控和分布不均勻。雜銅雜質較高,如:鐵、鎳、錫、鋅、鉛、銀、氧、硫等很多有害雜質,在陽極磷銅晶界中偏析,在電鍍過程中溶解進入鍍液,積累到一定量時,形成很多陽極泥渣,造成鍍層粗糙、鍍液混濁和加速鍍液老化,影響電流效率、光亮度、光亮范圍及鍍液性能和鍍層質量。所以我們在選擇磷銅陽極時,不能單純從價格上考慮,而應考慮其純度和質量。
第二:磷含量:
對于磷銅陽極采說適量含磷量是磷銅陽極關鍵質量指標。前已述及,磷含量在0.030%~0.075%范圍全部能夠應用于裝飾性五金、塑料電鍍、電鑄、制版和印制線路板(PCB)電鍍中。通常以0.035%~0.070%為佳。磷含量過低,則Cu3P“黑色磷膜”過薄、結合不好;含磷量過大,種種弊端前已詳述。
第三:冶煉方法:
如前所述,土法加工難以確保磷分布均勻和加工金屬組織結晶細致、結構緊密,提議逐步采取中頻感應電爐和優異生產工藝,以確保陽極磷銅質量達成國際優異水平。
至于采取鑄造式還是輥軋式生產磷銅陽極好,至今說法不一。臺灣研究認為鑄態磷銅分布均勻,形成黑色“磷膜”速度快,黑膜結協力很好;輥軋式因為磷和雜質局部化分布,集中于晶界,使晶面不易溶解,另外因為有兩相腐蝕電位存在,黑色“磷膜”形成速度較慢。也有一個說法認為經軋制磷銅陽極晶粒較細、溶解較均勻。看來,制造方法還有待深入研究。不管怎樣,實踐證實:在電鍍工藝正常條件下,中頻感應電爐熔煉,原材料純度,連續鑄造密封方法方法及鑄造工藝控制條件生產全過程,實質上決定了銅磷共晶體組織顆粒細小均勻、致密,即決定了高品質優良磷銅陽極黑膜形成速度,銅磷金屬加工組織情況和電化學溶解性能。
第四:陽極電流密度:
陽極過程常常被大家忽略,對陽極電流密度更缺乏充足研究。多年經過對不少管理很嚴格PCB大企業調查發覺,對陽極電流密度重視不足,陽極面積往往偏小,陽極電流密度太大,造成“毛刺”、“銅粗”、陽極泥多,陽極利用率低,影響PCB電鍍正品率。這是過去大家極少意識到問題,即使國外PCB電鍍供給商也對此認識不足。比如,在珠江三角洲有一頗具規模PCB企業,全板電鍍和圖形電鍍自動線,鍍層質量顯著不一樣。前者鍍層出現粗糙,正品率低,后者則很正常,正品率高。經深入現場分析,發覺其它條件相同,但電流強度不一樣,前者陽極電流密度為后者四倍多。結果,前者磷銅球黑膜薄、結協力不好,磷銅球呈破碎狀;后者沒有這種情況,磷銅球半徑隨溶解變小但不變形。以后增大陽極面積,降低陽極電流密度,鍍層質量就完全正常,正品率很高,磷銅陽極情況和圖形電鍍相同。由此可見,陽極電流密度對鍍層質量影響絕不能等閑視之。但往往為大家所忽略。在現場生產中,為了確保陽極正常溶解,控制陽極電流密度很為關鍵。陽極在電鍍過程中,伴隨電流密度增加,通常有三個改變階段:第一階段,陽極電位向正方向移動時產生陽極溶解,伴隨電位變正,金屬溶解度增大;第二階段,當陽極電流密度或陽極電位超出某一定數值時,金屬溶解速度不僅不增大,反而急劇地減小(陽極電位正到某一電位時,電位發生突變,金屬溶解速度快速變小),這時陽極出現鈍化現象;第三階段,電極上伴隨金屬溶解還產生新電極反應,如OH—離子在陽極上放電析出氧氣,因為在陽極產生氧化作用,對添加劑和陽極磷銅生成黑色膜作用產生不利影響。因為電流通常是由陰極鍍件決定,提供合適陽極電流密度唯一方法是調整陽極面積。在電鍍過程中陽極不停溶解變小(面積縮小,參考:依據法拉第定律,即843安培。小時/千克銅),陽極電流密度不停地增大,當陽極電流密度過大時,黑色磷膜生成速度加緊、加厚或陽極發生鈍化或局部鈍化并同時陽極上有大量氧產生,造成黑色磷膜松脫,磷化銅黑泥增加,進入溶液多時會造成鍍層粗糙。所以陽極電流密度對磷銅陽極正常溶解起著決定影響[44][45],控制陽極電流密度上限不容忽略。磷銅陽極電流密度上限還有待試驗,就PCB電鍍而言,尤其是全板電鍍,必需常常加入磷銅球粒,以保持較大陽極面積,只要鍍液中銅離子無顯著上升趨勢,陽極板全掛滿鈦籃、放足磷銅也不為過。
生產中值得提醒是:
(1)磷銅陽極電解后肯定產生一層黑色磷膜,這是磷銅陽極關鍵特征。陽極黑色磷膜形成速度及緊密結合牢靠程度和陽極電流密度、氯離子含量、添加劑種類及添加量和連續鑄造方法、工藝控制條件全過程有著極其親密關系。在電鍍工藝條件正常情況下,陽極電流密度DA=0.4~1.2A/dm2,經4—16小時拖缸處理,磷銅陽極表面生成均勻完整陽極黑色磷膜,陽極溶解性能處于最好狀態。正常電鍍生產中,磷銅陽極不停地溶解,陽極黑膜就象蛇一樣,到了一定時候,磷銅球溶解消耗了,要脫下一層黑蛇皮,鈦籃內少則百來粒磷銅球,多則幾百粒磷銅球,并在生產中不停地補充新銅球來維持正常陽極電流密度和銅離子平衡,所以,黑色磷皮膜也就形成少許正常磷化銅黑泥。不形成黑色磷皮膜銅陽極,不叫磷銅陽極。
至于在生產實際中,那些磷銅陽極含量太高,肯定會生成很厚黑色磷膜,黑膜越厚越輕易脫落,黑泥渣也就越多。電鍍師傅們,常常一到過濾清洗槽底時,就叫職員取出磷銅陽極板,用鋼絲刷使勁去刷洗,甚至用濃酸去浸泡,費了很多清洗時間,黑膜難去掉,見不到陽極磷銅晶花銅色,這足以說明銅陽極磷含量太高所致。
還有一類劣質磷銅陽極含雜質多,組織不致密,造成不均勻溶解,形成和黑膜混合泥渣,則是我們認真研究另一類泥渣。
(2)在PCB行業中,若酸銅槽停鍍多日,應將陽極取出。這是因為磷銅會發生自溶解現象,而使硫酸銅濃度增加。按理,銅是不溶解在約有2mol/L硫酸硫酸鹽鍍銅溶液中,但在有氧條件下會發生以下反應:
2Cu十O2十2H2SO4=2CuSO4十2H2O
Cu2+/Cu和O2十4H+/H2O電正確標準電極電位分別為0.34V和1.23V。顯然上述反應能夠進行,若停鍍時還在空氣攪拌,銅溶解更顯著。
(3)磷銅陽極外袋套也有講究,應選擇耐酸滌綸布或耐酸、鹼丙綸布,選擇合適密度(經緯線密度)。陽極布袋密度和厚度規格各異,孔隙度大小,對于阻擋陽極微粒、黑膜泥和銅離子對流擴散等效果也就各有不一樣。為了保持優良鍍銅質量,選擇適宜陽極袋型號規格(經長久生產驗證,推薦應用西江737滌綸和747聚丙烯)和定時清洗、更換陽極布袋也是不可忽略。有些人介紹雙層陽極袋、以防內袋破穿,預防陽極泥進入溶液。但也有些人認為兩層陽極袋子不利于陽極溶解,也輕易引發槽電壓升高、影響“磷膜”結協力。使用陽極框,框外用陽極袋是必需,不要讓陽極布袋直接貼在磷銅陽極上。這有利于陽極溶解、更換、檢驗。
經過45年研究和生產實踐檢驗,含磷量為0.030~0.075%銅陽極到現在已被美國、英國、日本、德國、意大利、墨西哥、澳大利亞、波蘭、蘇聯、新加坡、馬來西亞、韓國、泰國和中國香港、臺灣等很多國家或地域在內世界各國電鍍行業所接收。而對中國不少電鍍廠家來說,還是一個新材料,伴隨新材料逐步被大家認識、使用,降低了故障、得到了收益,這種新材料市場將快速擴展。廣東省西江電子銅材介紹她們生產磷銅陽極現在每個月銷售超出600噸,占全國磷銅陽極使用量80%,躍居全國首位,尤其是在印制電路板、五金、塑料和電鑄電鍍中被廣泛采取,這不是沒有原因。在中國裝飾性電鍍行業,這種磷銅陽極應用起步較晚,但優勢顯著,勢必會很快拓展。
致謝:
本文工作曾得到廣州市二輕研究所總工程師袁國偉研究員幫助,在此表示感謝。
參考文件
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