电镀铜锡合金

电镀铜基合金

电镀铜-锡合金电镀铜基合金概述电镀铜合金可以提高硬度（如作为装饰性的仿古镀层，仿金镀层等）以及获得其他特殊的性能。电镀铜合金在生产中应用较多的为铜锌（黄铜）、铜锡合金（青铜）和仿金镀层。铜-锡合金（俗称青铜）具有孔隙率低、耐蚀性好，容易抛光和直接套铬等优点，是目前应用最为广泛的合金镀层之一。低锡青铜合金中锡青铜合金高锡青铜合金低锡青铜含锡质量分数在8%~15%，镀层呈黄色，对钢铁基体为阴极镀层，硬度较低，有良好的抛光性，在空气中易氧化变色而失去光泽，因此表面必须套铬，套铬后有很好的耐蚀性，是优良的防护装饰性底镀层或中间镀层。低锡青铜现已广泛应用于日用五金、轻工、机械，仪表等工业中。中锡青铜含锡质量分数为15%~40%，镀层呈金黄色。其硬度和耐蚀性介于低锡于高锡之间，光亮金黄色镀层通常含30%~35%的锡。中锡青铜套铬时容易发光和色泽不均匀，故在工业上应用不多。高锡青铜含锡质量分数超过40%，镀层呈银白色，亦称白青铜或银镜合金。其硬度介于镍、铬之间，抛光后有良好的反光性能，在大气不易氧化变色，在弱酸及弱碱溶液中很稳定，它还具有良好的钎焊和导电性能，可作为代银和代铬镀层，常用于日用五金、仪器仪表、餐具、反光器械等。该镀层较脆，有细小裂纹和孔隙，不适于在恶劣条件下使用，产品不能经受变形。氰化物青铜溶液可分低氰、中氰及高氰三类，根据镀层的光亮性又可分光亮及不光亮两种。低氰、中氰和高氰青铜镀液的成分及工艺条件镀液成分及工艺参数对合金镀层的影响金属离子总浓度及金属离子浓度比的影响络合剂浓度的影响添加剂的影响温度的影响阴极电流密度的影响阳极的影响

改变电解液中金属离子的总浓度（金属离子浓度比不变），对合金镀层成分的影响不大，它主要影响阴极的电流效率。当总浓度提高时，阴极的电流效率有所提高，但总浓度不能过高，否则镀层结晶粗糙。

电解液中铜和锡的含量比，对合金镀层成分影响较大，如图7-8。通常降低电解液中铜与锡的含量比，镀层中铜含量下降，而锡含量升高。这是因为含金沉积的阴极极化增大，使沉积电位向负方向偏移，有利于锡的析出，因而，合金中锡的含量升高。为了获得含锡量为10－15％的低锡铜合金，电解液中应维持Cu：Ｓｎ为３：1。

络合剂浓度的影响

电解液中的CuCN与NaCN生成铜氰络合物，

即CuCN+NaCN=Na[Cu(CN)2]K不稳=1X10-24

在阴极上放电的是铜氰络离子

[Cu(CN)2]_+e=Cu+

2CN–

电解液中游离氰化钠的含量。影响铜氰络离子的稳定性提高溶液中游离CN-离子的含量，使络离子稳定性增加，使阴极极化增大。随着游离氰化钠含量的提高，在溶液中可能生成配位数更高、更加稳定的络离子。

Cu(CN)32-Cu(CN)43-

当几种不同形式的离子在溶液中同时存在时，直接在阴极上放电的将首先是低配位数和负电荷较少的络离子。当溶液中游离氰化钠含量足够时，[Cu(CN)3]2-络离子可能参加电极反应[Cu(CN)3]2-+e=Cu+3CN-

从而进一步提高阴极极化。因此，电解液中游离氰化钠影响着铜氰络离子在阴极上放电的速度，也必定影响镀层中铜的含量。随着溶液中游离氰化钠含量的增加，镀层中铜含量下降。

NaOH对铜氰络离子的稳定性不大，故游离NaOH浓度的变化，对Cu析出几乎没影响。实践证明，游离络合剂含量过高时，阴极电流效率下降，而且镀层针孔增加，严重时将造成镀层粗糙与疏松；游离络合剂含量过低时，阳极容易钝化。因此，合理控制游离氰化钠及氢氧化钠的浓度是获得稳定合金组成的重要条件。

温度的影响

温度对镀层成分，质量和电流效率都有影响。对于电镀低锡青

铜，温度常控制在60—65。C，这是镀层的色泽，电流效率和阳极溶解情况都较好。

升高温度，镀层中锡含量提高，

降低温度，镀层锡含量减少。电流效率下降，镀层光泽性差，阳极工作也不正常。

阴极电流密度的影响

在合金电镀中，阴极电流密度对镀层的质量和成分都有一定的影响，低锡青铜电流密度以1.5—2.5A/dm2为宜。电流密度对合金成分的影响比较复杂，还没有得到统一的规律。对铜锡合金而言，随电流密度的提高，镀层内电位较负金属（锡）含量下降，即提高电流密度，使合金中锡含量下降。

阳极的影响

电镀低锡青铜多用铜锡合金可溶性阳极，其阳极溶解曲线比较复杂。当电解液中的铜含量为18.4g/L锡28g/L、游离氰化钾27.2g/L，游离氰化钠13.2g/L时，测得的合金阳极极化曲线如图7-13所示。

在ab段电位下，铜以一价铜离子形式进入溶液，而锡则以二价锡离子形式溶解哦i，随电流密度升高，电位上升至某数值，出现电位第一次突跃，在bc段电位下，铜一一价，锡以四价形式溶解，这时阳极上出现黄绿色的膜，此时阳极处于半钝化状态。

继续提高电流密度，接近于4A/dm2

时。电位又一次

发生突跃，在cd段电位下，阳极上被一层黑色膜所覆盖。合金阳极完全钝化。溶解停止，大量氧气析出。

即4OH---4e=2H2O+O2↑

合金阳极溶解时，可能伴随有二阶铜离子和二阶锡离子生成，都是有害的：二阶锡离子能与氢氧化钠形成亚锡酸钠，亚锡酸钠易水解，生成亚锡酸沉淀而消耗金属Na2SnO2+2H2O=2NaOH+H2SnO4二阶对镀层也有不良影响，使镀层发挥或发生毛刺等，一般可加入双氧水将其氧化成四价锡。另外，由于空气中的二氧化碳或氧不断地与溶液中的氢氧化钠和氰化钠作用生成碳酸盐，过量的碳酸盐应定期的除去。

不良铜锡合金镀层的退除

1、化学法化学法退除铜锡合金镀层的溶液及工艺条件如下：

浓硝酸（工业）100毫升/升

氯化钠（工业）45克/升

温度65—75。C

退除速度约6微米/分化学退除的优点是退除速度快、范围广（基体金属可以是铁、镍、锌镍、铜及铜合金等），成本低，效果好，缺点是硝酸易分解出NO和NO2等有毒气体，需经处理后排放。2.电解法电解法退除铜锡合金镀层的溶液及土艺条件

如下：

硝酸钾（工业）

100—150g/L

PH值

7—10

温度

15—50。