光亮酸性镀铜常见故障分析和排除.doc

光亮酸性镀铜常见故障分析和排除一.杂质的影响和去除1有机杂质的处理对镀铜液中的光亮剂，通常是采取勤加、少加的原则，避免一次性加入过多的光亮剂。如果光亮剂加入量过多，或者在镀铜液温度高时光亮剂足量，但在镀铜液冷下来后则光亮剂就显得过量了，这时的光亮剂就起到了有机杂质的影响。在电镀零件的低电流密度区出现亮与不亮的明显分界，复杂零件的深凹处镀铜层发花，甚至镀层上有铜粉末状析出物等故障。镀液中的光亮剂(有机杂质)如果稍多可以通过电解的方法消耗，也可以通过加入少量双氧水破坏部分光亮剂，再行调整。但一次双氧水加入量不宜大于0ImLL，且应在强烈搅拌下稀释10倍以上加入。需要注意的是双氧水对镀液中M、N光亮剂的破坏，可能会造成镀液中整体光亮剂比例的失调。如果有机杂质过多，这时只能采取停产大处理的方法来除去镀铜液中的有机杂质。在大处理时应注意：(1)能不加氧化剂只加活性炭吸附即可时，则尽量避免在镀铜液中加氧化剂。因为加入的氧化剂稍不慎可能未除尽有机杂质，甚至会使后加入的光亮剂再度被破坏，短时间很难调至正常。(2)双氧水氧化性比高锰酸钾弱，其分解产物为无害的水。因此，非必要时，仍以加双氧水为好。若镀铜液中双氧水稍多又急于电镀生产时，可通过加入适量的高锰酸钾来氧化破坏双氧水(此时双氧水成为还原剂)，加入量由试验确定。(3)加入氧化剂破坏镀铜液中有机杂质时，务必加热到5565，强烈搅拌05h以上，否则一是氧化不彻底，二是残存物除不尽。因此，必须备有钛质蒸汽管或电加热器用于加热。(4)一般来讲，大处理要采用优质活性炭，在处理彻底后应补加开缸电镀的光亮剂。但有时处理并不彻底，则应通过霍耳槽试验来决定添加开缸光亮剂还是加补充剂和加人量的多少。2氯离子的处理在光亮硫酸盐镀铜液中，氯离子可以降低镀铜层的应力，提高镀铜层的韧性，同时适量的Cl-离子还能提高镀铜层的光亮度和整平性，使零件的低电流密度区镀层更亮。但它的含量过高时(120mgL)，就会使镀铜层粗糙，产生树枝状条纹并失去光泽等。去除氯离子的方法是：锌粉处理：用锌粉处理光亮酸性镀铜溶液，可以降低镀液中Cl-离子的含量。经工厂实际应用，锌粉确有降低镀铜溶液中C1-离子的效果，处理步骤如下：在搅拌条件下，加入lgL3 gL试剂级锌粉，使用时先调成糊状再加入，加入后搅拌30min左右；加人2gL3 gL活性炭，搅拌3h左右；静置片刻，过滤；加入溶液配方规定的所有光亮添加剂，搅匀后即可电镀。用不溶性阳极电解处理：将铜阳极改为不溶性钛或石墨阳极。在加热镀液为4050条件下，进行电解处理，使镀液中Cl-离子在阳极上氧化(2C1-一2eCl2)。电解处理时，加温镀液可降低Cl2在溶液中的溶解度，避免Cl2溶解在镀液中(C12+H2OHCl+HClO)而影响镀液性能；同时需搅拌镀液，使 Cl-到达阳极表面，在阳板上发生反应而被除去，还需适当提高阳极电流密度，加快Cl-离子的氧化。3油类杂质的处理镀铜液中油类杂质会使镀铜层发花或发雾，产生针孔，严重时影响镀铜层的结合力。去除油类杂质一般先用乳化剂将油乳化，然后用活性炭将乳化了的油和过量的乳化剂吸附除去。处理步骤如下：(1)将镀液加热至5060，在搅拌下加人溶解好的十二烷基硫酸钠03gL05gL(用量视油污的多少而定)，搅拌60min左右；(2)在搅拌下加入3gL5gL活性炭，继续搅拌30min左右，接下来静置过滤，按照镀液配方补充光亮添加剂，试镀。4铁杂质的处理酸性镀铜液中铁杂质的来源，主要是钢铁零件不慎掉人镀槽，在酸性镀液中溶解而产生铁杂质。铁杂质会降低镀铜液的阴极电流效率，较多的铁杂质会影响镀铜层的结构，形成不均匀的光亮镀铜层。去涂镀铜液中铁杂质目前没有太好的方法，当镀液中铜含量偏低(硫酸铜100gL)时，可用下法处理：(1)向镀液中加入lmLL2mLL 30的双氧水，使镀液中Fe2+离子氧化为Fe3+；(2)将镀液加热至5060，在搅拌条件下，用Cu(OH)2提高镀液的pH=50，使镀液中Fe3+生成Fe(OH)3沉淀；可用CuS045H20和NaOH(CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2+Na2S04)制备Cu(OH)2；(3)加人lgL2gL活性炭，搅拌30min；(4)静置后过滤；(5)用硫酸提高溶液的酸度(降低镀液pH)，按分析调整镀液成分；(6)加人配方量的所有光亮剂，搅匀后即可电镀。此法在提高镀铜溶液pH值时，相当于补充了硫酸铜(H2S04+Cu(OH)2=CuSO4+2H20)，但也中和了镀液中的硫酸，所以在沉淀除掉铁杂质以后，还需补充硫酸，使溶液保持足够的酸度。此法适用于镀铜液中硫酸铜含量偏低的情况，其他情况可用稀释镀液来降低铁杂质的含量(稀释后再补充其他成分)。二.镀铜层上有条纹出现这类故障的原因有：预镀镍溶液中有胶类杂质，使预镀镍层产生条纹，从而使镀铜层反映出条纹；镀铜液中Cr过多；光亮剂N或四氧噻唑硫酮过多；镀液中硫酸铜含量过低等。排除这类故障的措施有：加强预镀液管理或镀前处理，取一些铜零件或铜片，手工擦刷除油和活化后，跳越预镀镍槽，直接进入光亮硫酸盐镀铜液中电镀。如果镀铜层上没有条纹了，说明光亮镀铜液没有问题，应该从预镀镍液或镀前处理中寻找原因；向镀液中补充N光亮剂或四氢噻唑硫酮后出现光亮的树枝状条纹，是由于N光亮剂或四氢噻唑硫酮过量引起的。这时可向镀液中加入适量的双氧水(一般加30的双氧水005mLL01mLL)，再加入适量的聚二硫二丙烷磺酸钠进行调整，或者电解一段时间就可消除；控制镀铜液中Cr含量，发现Cl-含量过多，必须进行除Cl-处理；分析控制镀液中硫酸铜含量在工艺规范内。三.低电流密度区镀层不亮当光亮硫酸盐镀铜出现低电流密度区镀层不亮时，如果接着镀光亮镍和装饰铬，低电流密度区也不容易获得光亮的镀层。引起这类故障的原因有：预镀层低申流密度区镀层粗糙；挂具导电性不良；镀铜液中N、M光亮剂或十二烷基硫酸钠含量偏低或者聚二硫二丙烷磺酸钠含量过多(使用其他光亮添加剂的应当按照工艺说明书故障说明进行分析)；镀液中一价铜较多；镀液温度过高、硫酸含量偏低等都会使低电流密度区镀铜层不亮。虽然这类故障多是镀液成分失调或镀液中杂质引起的，但首先应检查预镀层的质量和挂具接触点的导电性。有时由于挂具装零件的钩子上镀层很厚，导电性很差，或是挂具各接触点的接触电阻较大，使零件表面上的真实电流密度太小而使低电流密度区镀层不亮。这些因素引起的故障与镀液成分无关，所以先检查预镀层和挂具导电情况，可以防止本来镀液没有问题而盲目地处理镀液。在实际生产中，根据霍耳槽试验调整镀液成分的失调或光亮剂比例的失调。如果是镀液中一价铜引起了低电流密度区镀层不亮，可在霍耳槽内加入适量双氧水，观察低电流密度区镀层的光亮度有否改善，如有改善，就表明镀液中一价铜较多，否则就不是一价铜的问题。如果添加双氧水后故障消失，但过了一会儿故障又重新出现，需要再加双氧水才能消除故障。这表明镀液中很容易产生一价铜，那就要检查阳极，如果阳极在正常电流密度下，其表面没有棕黑色膜存在，就说明该阳极质量不好或含磷量太少，应于更换。镀液温度过高(一般光亮硫酸盐镀铜液在28以上，宽温度镀液在38以上)，也会使低电流密度区镀铜层不亮。所以要采取降温措施。四.镀层粗糙酸性镀铜层表面粗糙的原因主要有：零件表面预镀镍层太薄或粗糙；预镀镍进入硫酸盐镀铜液中未及时通电；挂具钩子上的铬层未彻底退除掉；阳极含磷量少；镀液中硫酸铜含量过高、温度过高或有铜粉及其他悬浮物存在等都会使镀铜层出现粗糙等。导致这种故障的原因很多，到底是哪种原因引起的，在实际生产中，人们积累了一定的经验，如预镀镍层太薄造成的镀铜层粗糙是点状的，由于它与基体结合不牢，可用小刀将点状的粗糙刮破后观察现象，还可以从延长预镀镍的时间，看看镀铜层粗糙现象是否消失来判别。预镀镍在镀铜液中未及时通电造成的粗糙是结合不牢的，一擦即能把镀层擦去。出现这种现象时，应刷洗所有的接触点，降低接触电阻，使各导电部位接触良好。另外预镀镍零件进入硫酸盐镀铜液，若不及时通电，镍也能置换铜，形成疏松、粗糙的置换层。挂具钩子上若有铬层，因铬层上再镀上去的镀层结合不牢，它会以小颗粒的形式脱落下来，落在挂具下部的零件表面上，使下面的零件镀铜层粗糙。这些因素造成的铜层粗糙应首先仔细检查。如果镀铜液中含有铁杂质，铁可以通过预镀镍层(太薄或粗糙)的孔隙置换溶液中的铜，形成点状疏松的置换，使镀铜层呈现粗糙的外观。正常的铜阳极在电镀时，表面会形成一色的膜，它可以使铜阳极以二价铜的形式溶解，抑制铜粉和一价铜的产生。如果铜阳极中含磷量低，电镀时阳极表面难以形成棕黑色的膜，这样，铜粉就多，并会有一价铜溶解进入溶液，它较容易在阴极上还原而形成粗糙的镀层，所以含磷量少的阳极不宜使用。铜粉或固体悬浮物会使镀铜层粗糙是众所周知的。仔细观察镀层粗糙的现象会发现溶液中悬浮的固体微粒或铜粉造成的粗糙，多出现在零件的向上面，因为这些粒子密度较大，容易沉积在零件向上面上。当出现这样的粗糙时，应检查阳极袋是否破裂，同时过滤镀液，除去溶液中的固体微粒。铜粉是铜镀液中的一价铜离子所形成的，会引发镀铜层粗糙、毛刺和铜粉脱落形成的针孔现象。镀铜层粗糙是否由一价铜离子产生的呢?可向镀液中添加003mLL005mLL的30双氧水后试镀，如果是一价铜离子引起的，过一段时间又会出铜粉，说明镀液中一价铜离子很容易产生。此时应检查铜粉的产生途径。铜粉的产生途径之一是磷铜阳极，先检查磷铜阳极的表面是否有黑膜和磷铜阳极的含磷量是否合适。还要检查磷铜阳极不能超出镀铜液液面，超出液面的磷铜阳极没有黑膜保护，当钛篮内的磷铜阳极渐渐下降时，没有黑膜保护的磷铜阳极落人镀铜液时，很快产生一价铜离子，形成铜粉，造成铜镀层粗糙；另外，没有黑膜保护的磷铜阳极表面易生成硫酸亚铜结晶，落人铜镀液也很快产生一价铜离子，形成铜粉，造成铜镀层粗糙。再有观察导电棒上不能有铜结晶粘附，导电棒上的铜结晶本身就是一价铜离子，落人镀液，会迅速产生一价铜离子，形成铜粉，造成镀铜层粗糙。铜粉的产生途径之二是镀液中氯离子的含量，氯离子太低就不能充分与一价铜离子结合，铜在形成二价铜离子的过程中就不能充分将一价铜离子(氯化亚铜)转换成二价铜离子(硫酸铜)，形成铜粉，造成镀铜层粗糙；氯离子的减少主要是来自大阳极面积与小阴极面积造成的。镀液中氯离子太高时，会形成过量的氯化亚铜，产生歧化反应2Cu+=Cu+Cu2+，形成铜粉，造成镀铜层粗糙，镀液中氯离子的含量的增加主要来自清洗水、添加水等。歧化反应生成的很细的铜粉成为阳极泥，当使用空气搅拌时，部分铜粉进入镀层形成毛刺类型的粗糙。挂具钩子上有铬层时，虽然会使零件的向上面出现粗糙，但现象略有不同，它除了使零件向上面产生粗糙外，挂具上的镀层也粗糙疏松，用手一摸挂具上的镀层即以粉末状的细粒脱落下来。发现这种现象，就应加强镀前挂具的退铬处理。镀铜液温度过高或硫酸铜含量过高，都会使镀液的阴极极化降低，而且镀液温度过高，不利于光亮添加剂在阴极表面的吸附，使光亮添加剂的作用减弱，从而使镀铜层结晶粗糙。镀液温度过高或一价铜的影响特征除了使镀铜层粗糙外，还使零件的低电流密度区镀层不亮。排除上述故障的主要措施有：控制磷铜阳极的磷含量，保证阳极袋和阳极挂篮在溶解过程中阳极泥和小的铜颗粒不