工藝技術 詳解硫酸銅電鍍工藝
慧聰表面處理網訊:銅既要掩蓋鋼輥的缺陷,又要為下道工序——電雕展示最好的工作面。鍍銅是一個極為復雜的過程,對其控制應極為嚴密,稍有馬虎,就需要耗費大量的時間、人力、物力來糾正所出現的問題。
(一)鍍銅工藝流程
金工滾筒→檢驗→發配滾筒→滾筒前處理→預鍍鎳→打磨清洗→鍍銅→卸滾筒→交車磨
(二)滾筒鍍銅原理
鍍銅層呈粉紅色,質柔軟,具有良好的延展性。
鍍銅槽中電解溶液的主要成分是硫酸(H2SO4)和硫酸銅(CuSO4·5H2O)。銅在這種溶液中以銅離子(Cu2+)形式存在。電解銅作為陽極,按半圓弧分布于電解溶液中,并與電源陽極相接。滾筒橫放在電解槽中,其表面有的是全部浸入電解溶液中,有的是半浸或1/3浸入電解溶液中,它與陰極相接,并以一定轉速旋轉。通電后,陰陽兩極發生化學反應,銅離子帶有正電荷,被陰極吸引,在陰極獲得電子而形成銅原子,并附著在滾筒上,完成電鍍。但事實上,由于某些原因會干擾這種反應過程,正負離子始終不會平衡,所以在實際生產中不容易制得很滿意的電鍍滾筒。針對這種情況,只能盡力做到減少干擾因素,根據本公司的條件,進行各種器材、工藝的匹配,以制得滿意的電鍍滾筒。
(三)加強導電性管理
提高銅層質量,重要的是控制好電流差,保證導電部位干凈和接觸良好,使電流值分布均勻,使滾筒兩端和中間的銅層硬度一致。
(四)鍍銅液的主要成分
凹版電鍍采用硫酸鹽鍍銅,鍍液的基礎成分是硫酸銅和硫酸。硫酸銅用來供給鍍液中的銅離子,硫酸則能起到防止銅鹽水解、提高鍍液導電能力和陰極極化的作用。由于鍍液的電流效率高(近于100%),可鍍得較厚的鍍層。當然,要保證各種化學品的純度與穩定。鍍銅液的主要成分如下:
1.硫酸銅(CuSO4·5H2O),是藍色晶體,顆粒大小如玉米粒,應盡量無黃色,工業級可用。根據生產條件和不同要求,硫酸銅的含量有的公司規范為200~250g/L,有的為210~230g/L,有的為180~220g/L。硫酸銅含量低,允許的工作電流密度低,陰極電流效率低。硫酸銅含量的提高受到其溶解度的限制,并且電鍍中隨硫酸含量的增高,硫酸銅的溶解度相應降低。所以硫酸銅含量必須低于其溶解度,以防止其析出。
2.硫酸(H2SO4),在鍍液中能顯著降低鍍液電阻,防止硫酸銅水解沉淀。其化學反應式如下:
CuSO4+2H2OCu(OH)2+H2SO4
若發出像氨水一樣的氣味,則有問題。若槽液濃度不合適,會產生Cu2+,使鍍銅面出現麻點和針眼。
硫酸含量低時,鍍層粗糙,陽極鈍化。增加硫酸含量,能提高均鍍能力,但有些光亮劑易于分解。其含量有的公司規范為40~60g/L,有的為55~65g/,有的為60~70g/L。
有的公司把硫酸銅含量控制在180~270g/L,硫酸含量控制在55~65g/L,取得了很好的效果,使銅層達到最佳硬度,并延長了存放期。
在溫度為15℃條件下,硫酸銅+硫酸含量與波美度的對應關系如表2所示。
3.氯離子(Cl-),通過加入少許鹽酸獲得。氯離子是酸性光亮鍍銅中不可缺少的一種無極陰離子。沒有氯離子便不能獲得理想的光亮銅層,但氯離子含量過高會使鍍銅層產生麻點,并影響光亮度和平整性。應根據添加劑的要求使用,如:美吉諾添加劑為50~60ppm,Hard為50ppm左右,大和G為80~120ppm。
(五)鍍液配制方法
先將計算量的硫酸銅溶解在2/3配制體積的溫水中,當硫酸銅完全溶解和冷卻后,在不斷攪拌下慢慢地加入硫酸(加入硫酸為放熱反應),靜止鍍液并過濾,再加入規定的添加劑后,試鍍合格即可投入生產。
(六)工藝條件
1.電流密度(DK)
電流密度在滾筒全浸時為15~18A/dm2,半浸時為20~30A/m2。電流密度能否提高,取決于鍍液成分和其他條件,如:提高鍍液溫度、加強攪拌、鍍液濃度高等都能提高工作電流密度。
2.溫度
鍍液溫度在全浸時為42±1℃,半浸時為38±1℃較適宜。如果鍍液溫度過低,不但允許的工作電流密度低,而且硫酸銅容易結晶析出;鍍液溫度高,則能增強鍍液導電性,但會使鍍層結晶粗糙;若鍍液溫度超過45℃,銅層會變軟,版面發白。