钢铁表面四种预镀工艺比较

钢铁表面四种预镀工艺比较广州二轻所赵国鹏、徐金来等人在《电镀与涂饰》第2009第28期增刊《钢铁表面四种预镀工艺比较》把我公司自主研发的酸性预镀铜与预镀镍、无氰碱性镀铜、氰化镀铜三种钢铁表面的预镀工艺的性能，从工艺配方和工艺条件、结合力、电流密度范围、分散能力、沉积速度、深镀能力、孔隙率和阴极电流效率行了比较，供选择。Thecomparisonoffourpre-platingprocessonthesteelsurface钢铁表面四种预镀工艺比较徐金来赵国鹏胡耀红刘建平摘要：钢铁表面进行电镀酸铜前必需要进行预镀。本文从工艺配方和工艺条件、结合力、电流密度范围、分散能力、沉积速度、深镀能力、孔隙率和阴极电流效率比较预镀镍、无氰碱性镀铜、酸性预镀铜、氰化镀铜四种钢铁表面的预镀工艺的性能特点。通过比较得出各自的优缺点，给广大电镀科研工作者及厂家一定的参考作用。关键词：钢铁；预镀工艺；性能比较Abstract：Itmustbepre-platedbeforeacidcopperplatingonthesteelsurface.Theperformanceandcharacteristicsofthefourpre-platingprocesswhicharepre-platednickel，cyanide-freealkalinecopperplating,acidpre-platedcopperandcyanidecopperplatingarecomparedwiththeprocessformulaandprocessconditions,adhension,thescopeofcurrentdensity,throwingpower,depositionrate,coveringpower,porosity,andcathodiccurrentefficiency.theirrespectiveadvantagesanddisadvantagesareobtainedbycomparing，whichisgoodtothevastnumberofplatingresearchersandmanufacturers.Keyword：Steel；Pre-platingprocess；Comparisonofperformance前言在五金电镀中，大部分镀件基体都为钢铁。钢铁表面预镀工艺主要有氰化镀铜、预镀镍、化学镀铜或化学镀镍等。由于环保及安全问题，氰化镀铜越来越受到限制，于是迫使表面研究工作者进行了无氰碱性镀铜的研究，但由于各种因素在生产应用上还没有得到大规模的推广［1~4］。本文对氰化镀铜、预镀镍、无氰碱性镀铜及另一种预镀工艺——酸性预镀铜进行比较，得出各种预镀工艺的优缺点。预镀配方及工艺条件

表1四种预镀工艺的配方及工艺条件工艺无畫碱性镀铜镀性预镀铜骯化镀铜NiSO^・ ：ggOg/LMi口昇6K10:45gYLHTEO:：-^Eg/L开缸剂:來Ill）忝加剂1ml/L丑缸剂:水(1：4)CuSm-5H10；'60—llOg/LCuCN:40迟ffaCN:50g/LIT®：知g/LKWiCHO:30g/LMH：10g/LPH斗.0-^469.0-^lQjl1.0—3.0LI—129250—6050—6025—50Jf（a/血：）1.0—5.02〜2卫0.5—2.0D.5—2T(min)3〜E；4^8?~102〜4阳极謀角或镖板电解飼佛铜电解铜&4Sa1:1-—i：21:1—1:^：1:2L：1.5-^1:2.5搅拌空r空气或阴极移动.空吒阴极移动阳极套涤纶涤纶涤纶.涤纶 :过滤5漁小时以上畑小时風上訂！t小时以上11u表1是几种预镀工艺的配方及条件参数比较国实验条件及方法实验时，预镀镍和无氰碱性镀铜温度为5O±1°C，酸性预镀铜和氰化镀铜温度为25±1°C；结合力测试采用弯曲法和热震法［6］,主要流程为：除油T除锈T预镀T镀酸铜T镀光亮镍T镀装饰性三价铬T吹干T测试；采用八点法测试分散能力［6］,背面绝缘赫尔槽铁片测试两次平均值；沉积速度采用不同电流密度在面积为0.325dm2背面绝缘的铁片上电镀测试中心往外11个点平均值，结果为测试两次取平均值；深镀能力测定在①8x94mm铁管上进行，通孔或封闭一端用不同条件测试；孔隙率采用贴滤纸法［6］；阴极电流效率采用库仑计测试。4实验结果结合力采用弯曲法和热震法对预镀镍、无氰碱性镀铜、酸性预镀铜和氰化镀铜四种预镀后镀酸铜、光亮镍和装饰三价铬工艺的镀层进行测试，结合力良好。电流密度及分散能力®1四种预谯铜不同工莒条件的赫尔槽试片示意圈由图1可以看出，预镀镍的电流密度范围最宽，一般电镀时选取的电流范围为2〜5A/dm2；其次为无氰碱性镀铜，电镀时选取的电流范围为0.5〜2.5A/dm2；酸性预镀铜和氰化镀铜的电流密度范围接近，电镀时选取的电流范围为0.3〜2.0A/dm2。表1不同工艺条件下匹种预镀工艺的•佥散能力比较\. 项目工艺条件各点厚度（tn）能力(H)1234S6■7■SQWi5.523.442：-471.91■1:-39■hoa0.820:510：'330.2043:42l.GAX5uiLti4-：-443.423.062:532：03■1.621.280.040.-44O>2955.7.35.313.762.612.27■1..77■1：-37■l：050..780.600.-4947.941.0AX5tniti1.231.221.1'51.Q2O：97O/-920..770..720.600：'3&75.51—预旗濂，2—无畫腻性镀铜，点一酸性预镀铜，4—孰化谨铜由表1得出，通过赫尔槽试片的8点法测定四种预镀工艺的分散能力，分散能力最好的为氰化镀铜，其次是无氰碱性镀铜，再是酸性预镀铜，分散能力最差的是预镀镍。观察第10个点的厚度可以发现，在1.0Ax5min相同条件下，厚度大小排序为酸性预镀铜（0.49ym）＞氰化镀铜（0.38ym）＞无氰碱性镀铜（0.29ym）＞预镀镍（0.20ym），证明酸性预镀铜在低的电流下具有较高的沉积速度，这一点在沉积速度的测试中得到印证。沉积速度

丄o0dll；'0.5巨瀆密度图2丄o0dll；'0.5巨瀆密度图2四种预镀铜工艺沉积逵庫的比较1预镀镉2无畫碱性儼铜王酸性预镀铜上蛊化鍍铜由图2可知，在电流密度为0.6〜1.2A/dm2时，沉积速度大小为酸性预镀铜〉无氰碱性镀铜〉预镀镍＞氰化镀铜，在赫尔槽试片测厚中也反应这一特点；在电流密度1.2〜2A/dm2时，沉积速度大小为无氰碱性镀铜〉酸性预镀铜〉预镀镍＞氰化镀铜。在0.6〜2A/dm2时，无氰碱性镀铜工件外观接近光亮，酸性预镀铜和预镀镍工件外观为半光亮，氰化镀铜为略显暗棕红色。4.4镀液深镀能力由表2可见，酸性预镀铜的深镀能力最好，其次是无氰碱性镀铜，预镀镍的深度能力最差。表2不同工艺条件下四种预镀工莒閔深覆能力比较2Astn-x江mH2Adm-x\5niLti预镀银无貳碱性镀洞预镀铜镀洞预镀银无氤碱性镀詞醸性预锻铜貳此镀洞94mm筈；通乳剩JC1II未镀上全镀上1全镀.全镀''94mm'皆•盲孔乘!jticca未镀上乘！］Jem未镀上j3cm镀层稀薄.全镀上剩3cm未餵上jg镀层稀薄4.5镀层孔隙率表3不同工艺条件F四种预镀工艺的孔隙率比较'、厚度条件\1.5#tnS.Ormin.预镀银无豆•碱性镀洞.酸性孩镀阴.氛化镀洞预镀謀无豆•碱性预镀.詞割化镀铜预镀无言碱性酸性戒镀钢気化镀洞毎1曲乳隙洽数気很多较多无数>10：1—33〜5101—20。〜3由表3可见，在预镀正常厚度下，孔隙率酸性预镀铜和氰化镀铜的差不多，预镀镍的孔隙率最高；在镀层为20“m时，预镀镍仍具有较高的孔隙率，比较下酸性预镀铜孔隙率要比其它预镀工艺低。4.6阴极电流效率表4不同工艺条件下四种预旗工艺的阴极电流效率比较\电流1密度轟.0.5Adm:1.0Adm:预镀无気「碱性•镀钢嚴性■预镀镀铜预镀•镖无鼠碱性•镀啊酸性预镀预镀无鼠•碱性•離詞酸性■预镀■铜言化镀洞电流效率(%)95.098.Q98.G5695.096.Q96.045-397.695.095.0由表4得出，在测试的各个电流密度下预镀镍、无氰碱性镀铜和酸性预镀铜的阴极电流密度远大于氰化镀铜，前三者的阴极电流效率都在95％以上。5结论预镀镍具有很宽的电流密度范围，但孔隙率高和成本相对较高，尤其是镍价在比较高的时候，其成本急剧上升；氰化镀铜具有很好的分散能力和开槽成本相对低的特点，但电流效率较低及政府限制使用，将会成为淘汰的预镀工艺；无氰碱性镀铜本身不含氰化物，对环保有利，但在实际生产中还存在一些问题有待解决；酸性预镀铜具有很好的深镀能力，孔隙率较低，维护工作量不大，可作为钢铁件无氰预镀铜的选择。参考文献［1］ 徐金来，邓正平，赵国鹏等•无氰碱性镀铜工艺实践［J］电镀与涂饰,2008,(27):7〜8［2］ 袁诗璞•路漫漫兮，无氰碱铜［J］.电镀与精饰，2