(1) 称取54g五水焦磷酸钠与100gCuSO4•H2O在30mL蒸馏水中溶解,溶液温度控制在40℃。反应完成时,上层溶液呈无色透明,静置30分钟后抽滤,用温水清洗焦磷酸铜。
(2) 在50℃的300mL去离子水中溶解焦磷酸钾,充分搅拌直至完全溶解。
(3)将糊状焦磷酸同加到已溶解的焦磷酸钾中,不断搅拌使之完全溶解,形成可溶性的配合盐,再倒入镀槽内。并搅拌均匀,溶液呈淡蓝色。
(4)将辅助配位剂用热水(去离子水)溶解后倒入镀槽内,搅拌均匀。再加入硝酸铵,搅拌均匀。
(5)向槽中加入1~2mL的30%的双氧水,加热至50℃(温度过高不利于活性炭吸附),搅拌1h,再加入2~3g/L活性炭,搅拌1~2h,静置过滤。
(6)加入氨水1mL。
(7)用KOH和柠檬酸调整pH
(8)把蒸馏水补至工作液面,搅匀。
4.2.2硫酸铜镀液的配制
配制500mL硫酸铜基础镀液,基础镀液基本配方:
硫酸铜CuSO4•5H2O(g/L) 200
硫酸 H2SO4 (g/L) 60
电流密度(A/dm2) 3
温度(℃) 25
(1)取配方量1/3的硫酸(5mL),溶液蒸馏水中,搅拌均匀。
(2)称取硫酸铜200g倒入稀硫酸中,搅拌使其完全溶解。可以适当加热加快溶解。
(3)控制溶液温度小于50℃,加入30%双氧水1mL,搅拌5min。加热至60~70℃,继续搅拌5min,使残余的双氧水分解
(4)控制温度小于50℃,加粉末活性炭0.5g,充分搅拌10min。
(5)静置片刻,待活性炭沉淀后过滤
(6)加入剩余的硫酸量,把溶液稀释至500mL,冷却至室温。
(7)往溶液中加入添加剂,分别加入2-巯基苯并咪唑0.001g/L,乙撑硫脲0.001g/L啊,聚二硫二丙烷磺酸钠0.018g/L,聚乙二醇0.05g/L。十二烷基硫酸钠0.08g/L,盐酸60mg/L。
4.3 镀层制备
4.3.1赫尔槽试片电镀
前处理工序:水砂纸打磨铁片→ 流水洗→蒸馏水洗→焦磷酸盐预镀铜→流水洗→蒸馏水洗→硫酸盐镀铜→流水洗→蒸馏水洗→烘干
取配制好的镀液250mL倒入267mL的赫尔槽,取无氧铜为阳极,将10cm×6.5cm马口铁试片经前处理后,根据工艺流程放入赫尔槽中进行电镀,I=1.0A,温度为25℃。
4.3.2结合力试验用试片的电镀
使用60mm×20mm×1mm的马口铁试片,阳极为磷铜板,温度为25℃,在500mL烧杯中根据工艺流程进行电镀,镀层厚度为10μm。
5 实验结果与讨论
5.1 镀液工艺
经过实验研究,获得的工艺组成为:焦磷酸铜5g/L,焦磷酸钾350g/L,柠檬酸铵25g/L,氨三乙酸30g/L,硝酸铵15g/L,磷酸氢二钠60g/L,氨水2ml/L,草酸30g/L,溶液的操作工艺条件为:电流密度0.5A/dm2,pH值为8.0~8.5,温度25℃,预镀时间10min。
5.2镀液组份的影响
5.2.1焦磷酸铜
焦磷酸铜是供给铜离子的主盐。其含量对电解液性能有较大的影响,它主要影响电解液的阴极极化作用和工作电流密度范围。
因为是预镀薄铜层,故焦磷酸铜含量较少。表5.1为焦磷酸铜含量对镀层结合力的影响。
表5.1 焦磷酸铜含量对镀层结合力的影响
焦磷酸铜含量(g/L) 结合力影响
2 薄铜镀层不完整
5 薄铜镀层全镀上,镀上酸铜镀层后结合力良好
10 薄铜镀层镀上酸铜后弯曲3次后出现起皮
20 薄铜镀层镀上酸铜后弯曲1次出现起皮
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