电铸电镀常识.docx

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电铸电镀常识

电铸电镀常识

镍电镀层厚度与电铸层厚度快速计算规则：

1000安分=0.2mm,也就是说单位面积上的电流和时间乘积为1000安培分钟时，此面积上沉积的镍厚度为0.2mm。

可以从水溶液中电铸而又应用最广的只有铜,镍,铁三种.

电铸镍主要用于工程结构件,电铸铁主要用于轴及轴承等转动零件磨损部位的修复,电铸铜则用于对导热要求高的工程结构件.

金银铂等贵金属,多数用于首饰的制造.

其中电铸镍应用最普遍.

电铸铜工艺相对简单,控制较容易,溶液维护方便,但因电铸铜的强度太低,且不同工艺获得的电铸铜层的性能差别也很大,而在工业中一般的场合应用相对较少.

电铸铁的内应力较高,对溶液的维护也比较严格,并且操作时温度高,环境较恶劣,能耗也高,因而主要应用于钢铁件磨损部位的修复.

电铸镍层强度中等,耐蚀耐磨性能较好,机加工性能和焊接性能良好;此外,还可根据需要,通过改变电铸工艺参数,加入适当的合金元素来改变其性能,适合于作结构件,因此应用更普遍.

电铸产品的性能

表面质量:

应有良好的外观,表面应无针孔,结瘤,烧焦,裂纹等缺陷.外形尺寸和表面粗糙度符合设计图纸的要求.特别是装饰性产品更应如此.

内部缺陷.内部不得有针孔,空洞,夹渣等.

化学成份.99.9%以上.

力学性能.

内应力.

硬度.对于要求电铸层表面有较高的硬度,以提高其使用寿命.在此情况下,也常采用在硬度不高的普通电铸镍的表面上,镀覆高硬度的铬或化学镀镍层的方式.

连续强度.多次电铸时,各电铸层之间应结合良好.当用着色渗透法检查时,各电铸层之间应无分层的颜色显示.当要求高时,就对电铸层之间的连接强度值提出指标要求.

芯模要求

为便于脱模,芯模表面的粗糙度应当达到Ra值0.05um,若不能达到此数值,至少也需达到0.20~0.25um.

组合式芯模,其拼接配合而的表面粗糙度Ra值应小于0.8um,其配合面的间隙应小于0.02mm,如果大于0.02mm时,应向间隙中填入石蜡,修整后在其表面涂覆细银粉或石墨粉,然后进行电铸.

刚性.

棱边和棱角倒圆.

常用芯模材料:

不锈钢.

电铸镍.

铝合金.

塑料.

碳钢镀镍,铬

不锈钢芯模

不锈钢在空气或者氧化性介质中,表面可生成氧化膜,电铸产品脱模后可再次生成.在其上的电铸层不牢而易于整体脱模,是一种优良的多次使用的芯模材料.

低熔合金芯模一般铸造成型,使芯模表面状态和尺寸精度均不太好,因而不适于精密产品的电铸.

浇铸芯模时,先向铸模型腔中注入乙二醇,甘油或聚硅氧烷并进行预热,然后将熔化了的低熔合金浇入（应注意低于乙二醇等液体的闪点,以防燃烧）.冷却后脱模取出芯模,对芯模表面的缺陷（主要是收缩凹坑,麻点,飞喧,分模线）进行修整并清洗干净后,便可直接进行电铸.

低熔合金的前处理方法.

除油:

在常规的除油剂中进行化学除油或者电解除油.

清洗.

弱浸蚀.对于不含铅的低熔合金在含硫酸或者氨磺酸10~100g/L的溶液中,浸泡2~5秒.对于含铅的低熔合金在含氟硼酸10`100g/L的溶液中,浸泡2~5秒.

清洗.

阳极处理.对于含铅的低熔合金可在硫酸30g/L的溶液中,1ASD阳极处理20秒,在芯模表面形成一层过氧化铅的分离层.对于不含铅的低熔合金,可以在常规的镀铜溶液中镀几微米的铜,作为在退模时防止合金与电铸层粘连的分离层.

铝合金芯模.

前处理.经除油和硝酸溶液出光后,在硫酸30~50ml/L溶液中浸泡3~5分钟得到分离层.

如果表面粗糙度很低时,用浸锌法（氧化锌60~70g/L,碱式碳酸镍到PH3.0~3.5,氢氟酸175~180ml/L,37%盐酸4~5ml/L）预处理0.5~1.5分钟,提高电铸层与芯模的结合力.

石膏芯模

需先封孔（石膏是多孔材料）,封孔可用蜡质材料（通常将石膏模浸入约100度的熔融石蜡中）或者涂料（通常选用室温固化的清漆或者磁漆）.导电涂料,可在任一品种的涂料中加入足够量的银,铜,镍或者石墨（300目）等导电粉末和适量的稀释剂配成.

塑料芯模

要求耐温和可镀覆性.常用材料有电镀级ABS（丙烯腈A+丁二烯B+苯乙烯S,三元共聚物组成的热塑性塑料）和电镀级聚丙烯（PP）,环氧塑料,通常用玻璃纤维增强的热固性塑料（玻璃钢）.

ABS,表面金属化可以采用真空镀,阴极溅射,离子镀,涂导电涂料和化学镀等方法,其中化学镀最常用.

ABS前处理.

除油可以在常规的钢铁件高温除油溶液中进行.

粗化（增强镀层结合力,必要时可以省略）,铬酐400~430g/L,硫酸180~220ml/L,60~70度*10~30分钟.用水将铬酐或重铬酸钾溶解,再在搅拌下倒入硫酸,再加水到需要的浓度.（如果先倒入硫酸时,铬酸酐和重铬酸钾会溶解不完全）.

中和,还原,浸酸----将残留在塑料表面的六价铬清洗干净,以防污染随后的敏化溶液.

中和:

氢氧化钠50~100g/L*1~3分钟.

还原:

水合肼2~10ml/L+盐酸10~15ml/L*1~3分钟.

浸酸:

100~200ml/L*1~3分钟.

敏化:

敏化处理是使粗化后的塑料表面吸附一层有还原性的两价锡离子,以使在随后的离子型活化处理时,将银或钯离子还原成有催化作用的银或钯原子.

二水氯化亚锡10~30g/L+盐酸40~50ml/L*3~5分钟.向溶液在加入锡条或锡粒可延缓两价锡离子的氧化.此外,两价锡易水解生成沉淀.当溶液有白色沉淀产生时,可加入盐酸,若溶液仍不澄清时,应进行过滤.

配制时需将氯化亚锡溶解于盐酸水溶液中.切不可将氯化亚锡用水溶解后加入盐酸,否则会导致氯化亚锡水解.

活化.除化学镀银可在敏化后直接进行化学镀外,其余的化学镀均应在活化后进行.活化处理是在塑料表面形成一层有催化活性的贵金属层,使化学镀能自发进行.活化处理有离子型活化和胶态钯活化两种类型.

离子型活化有两种,

一种为硝酸银活化,仅适用于化学镀铜.将硝酸银溶于水中,在搅拌下缓缓加入氨水,当溶液从褐色浑浊状态转变为透明时即停止添加氨水（若氨水过多,会使银离子形成氨银离子而影响活化效果.且保存时需避光,及防止带入敏化液而失效（失效时溶液呈褐色）.

氯化钯活化液对各种化学镀液均有催化活化性效果,且溶液稳定.

胶态钯活化是将敏化和活化两道工序合并一起进行.

配方一:

将75g氯化亚锡加入到200ml盐酸中搅拌溶解,再加入7g锡酸钠,溶解后得到魄的乳浊液B待用.再在另一烧杯中,把1g氯化钯溶于100ml盐酸和200ml水,加热溶解后在28~32度时加入2.5g氯化亚锡,搅拌12分钟即得到A液.在搅拌下将A液倒入B液中并稀释至1L便得到棕色的胶态钯液,在40~45度保温3~4H,以提高溶液的活性和延长溶液的使用寿命.

配方二,氯化钯0.5~1g/L+氯化亚锡（2水）50g/L+盐酸330ml/L*50~60度*5~10分钟.将氯化钯溶解在盐酸水溶液中,在28~32度和不断搅拌下加入氯化亚锡至完全溶解,持续搅拌12分钟便配成胶态钯溶液,然后在40~45度保温3~4H,以提高溶液的活性和延长溶液的使用寿命.

使用这类活化液时不得带入六价铬（六价铬会使二价锡氧化成四价锡而影响溶液的稳定性,当六价铬含量超过0.15g/L时,活化液便会失效）.

还原或解胶.芯模经离子型活化后,要进行还原处理,以提高其表面的催化活性和除去残留在其表面的活化液.

对于硝酸银活化的还原处理是在甲醛100ml/L的溶液中,于室温浸泡10~30秒.

对于氯化钯离子型活化的还原处理是在次磷酸钠10~30g/L的溶液中,于室温下浸泡10~30秒.

对于胶态钯活化的芯模,其表面吸附的是胶态钯微粒,它并没有催化活性,必需要将吸附在它周围的二价锡水解胶层除去而露出钯离子,为此要进行解胶处理.一般是在盐酸80~120ml/L溶液中,在35~45度下浸泡1~3分钟.经过角胶处理后的芯模表面应呈均匀的浅褐色.

化学镀:

根据要求可以进行化学镀铜或化学镀镍.

电铸铜,铜的电极电位+0.337V.

硫酸盐电铸铜溶液

硫酸含量（g/L）

0

20

40

60

100

150

硫酸铜含量（g/L）

352

330

309

294

264

230

添加剂

硬化剂,使铜层的晶粒细化,硬度大大提高,可提高使用寿命.

增强剂,主要用于提高电铸铜的力学性能,使电铸层能承受一定的栽荷.同时也可提高其导电性能.

光亮剂,使电铸层平整光亮,以达到一定的装饰效果.

实际生产中需要添加有机添加亮晶晶上,控制整个阴极反应的速度,避免铜粉的形成.

铜粉形成原理:

电铸铜的阴极过程分两步进行,第一步为Cu2++e-=Cu+,第二步为Cu++e-=Cu.第一步进行得很快,而第二步进行得较慢.因而产生歧化反应2Cu+=Cu+Cu2+,形成铜粉.因此实际生产过程中,通过有机添加剂使第一步速度减慢.

电铸电源,分直流和周期换向.其中周期换向主要用于对小孔内的铜层厚度均匀高要求时采用.

配方:

硫酸铜g/L

硫酸g/L

Cl-g/L

添加剂

温度（度）

电流ASD

直流电铸（高主盐低硫酸）

180~280

40~75

0.01~0.08

适量

15~60

0.5~10

直流电铸（低主盐高硫酸）

50~180

150~250

0.01~0.08

适量

20~60

1~10

周期换向电铸

50~180

150~250

0.01~0.08

适量

20~60

1~10

硫酸的作用,增加溶液的导电性能和增强阴极极化的作用,同时可以防止硫酸铜水解,稳定溶液.适当提高其含量,可增加溶液电导及阴极极化,改善溶液的分散能力,有利于稳定溶液及电铸层质量.过高时会降低硫酸铜的溶解度,严重时可能导致硫酸铜结晶析出;硫酸含量太低时,阳极溶解可能产生一价铜形成铜粉.

氯离子.适量的氯离子可提高电铸层的平整性,降低电铸层的内应力.含量过低时,整平能力下降,含量过高时,电铸层的光亮高明显下降.此外,还能对媒介中的一价铜离子起稳定作用,阻碍它发生歧化反应,减少铜粉,从而使电铸铜层均匀.Cu2++2Cl-+e-=CuCl2-.

杂质离子.铜的标准电极电位比多数金属杂质的标准电极电位正,其它金属离子不容易与共共沉积.砷,锑,硒,会使电铸层发暗,变脆,变粗糙,并产生红色条纹.锌离子的存在会引起电铸层产生较大的张应力,而铁,镍离子的存在会引起电铸层产生压应力.去除金属离子的方法是低电流密度电解（0.2~0.4ASD）.

有机的影响.使电铸层出现起桔皮,长毛刺,树枝状光亮条纹,光亮度不均等现象.常用处理方法:

2~4ml/L过氧化氢,40~60度,不断搅拌并保温4~6H,再加入活性碳3~5g/L,并在40~60度下不断搅拌4~5H,静置一段时间后过滤即可.

静止的溶液允许小电流密度（0.5~1.5ASD）电铸.

温度.在溶液中无添加剂或者加有木糖时,温度应当控制在35度以下.

酸性电铸铜的电流效率为100%.搅拌是快速电铸的重要辅助条件,否则,得到的电铸层会较疏松.

阳极.通常采用含磷（0.1%~0.3%）铜阳极.加速了铜在阴极表面上的溶解Cu3P+3H2O=CuHPO3+2Cu2++5H++9e-.

此反应使阳极层溶液的酸化,从而直接加速了铜在阳极表面上的溶解