维普资讯 http://www.cqvip.com ２ＯＯ７年８月 涂装与电镀 硫酸盐镀铜的故障修复技术 彭宝香 吴俊伟 （１黄石理工学院环境科学与工程学院，湖北黄石，４３５００３； ２武汉大学资源与环境科学学院，湖北武汉，４３（Ｋ）７２） 摘要依据赫尔槽和小槽实验以及对黄石恒鑫金属表面处理有限公司、湖北省黄石市电镀厂多年的调研结果发 现，硫酸铜镀层出现的表面缺陷主要是由于电镀生产管理不善造成对电解液维护及添加试剂的错误。针对电镀生 产中典型的故障及电解液经常出现的问题和镀层出现的缺陷，进行了反复的实验和综合的分析，最后提出相应硫 酸盐镀铜的故障的修复技术和电解液的维护措施。 关键词电镀技术；硫酸盐镀铜；电解液修复 １前言 金属表面镀铜是装饰电镀和功能性电镀最常用 的工艺。硫酸盐镀铜以其成份简单、平整性好、电流 效率高、沉积速率快、镀层柔韧光亮、与其它金属镀 层结合力强、工作时无刺激性气体逸出等优点，在电 镀行业中得到广泛的应用。近年来新开发研究的光 亮添加剂促使酸性硫酸盐镀铜液和镀层的质量有了 较大的发展和提高，但对于硫酸盐镀铜故障进行系 统分析和修复性处理的报道［１－８］尚不多见。镀液的 日常维护和对电镀故障的及时修复能在很大程度上 提升电镀产品的生产能力和质量。因此，结合黄石 市电镀行业在生产实际中的问题进行在线分析和研 图１ 硫酸盐镀铜工作原理示意图 硫酸铜ＣｕＳＯ４－５Ｈ０２，ｇ／Ｌ １６０—２４０ 究并发挥高校技术与资源的优势，铺垫电镀生产线 上的技术保障平台，其工作意义深远。 硫酸Ｈ２Ｓ０４（ｄ＝１．８４），Ｉ１ｌ】 Ｌ ５０—８０ 氯化钠ＮａＣＩ，ｍｇ／Ｌ ２１０开缸剂，ｍ【／Ｌ ６０—１００ ５—１０ ２实验部分 硫酸盐镀铜的工作原理见图１所示。 ２．１工艺流程 ２１０Ａ光亮剂，ｍＩＪ／，Ｌ ２１０Ｂ光亮剂，ｍＬ／Ｉ ０．８ ０．５ 温度，℃ 比重，Ｂｅｏ 时问，ｒａｉｎ 阴阳极面积比 ｌ５—３５ ２０—２２ ２—１５ ｌ：２ 抛光一除蜡、去油一水洗一酸洗活化一水洗一 硫酸盐镀铜一清洗一检验。 ２．２镀液成分和工艺条件 阴极电流密度，Ａ／ｃＩＩｎ２ ｌ一６ 搅拌 收稿日期：２００７—ｏ４—２０ 基金项目：黄石理工学院资助项目（编号Ｚ２ＯＯ６ＹＤＯ１） 空气搅拌、机械移动 作者简介：彭宝香（１９８２一 ）男，黄石理工学院环境工程本科毕业，主要从事环境科学技术及研究工作，发表论文数篇． ．维普资讯 http://www.cqvip.com ３０ 涂装与电镀 ２００７年第４期 过滤方式 连续过滤 ３．２电镀工艺条件的影响 注：２１０系列光亮添加剂由安美特化学有限公 司提供。 温度：大部份镀液在室温下操作，如果温度过 低，则电流效率及电镀范围将会减少，而且硫酸铜容 易结晶析出，提高镀液温度能增加溶液导电性，但也 会使镀层结晶粗糙。如果不需要光泽性，则可将电 镀溶液的温度提升到５０￣Ｃ，应用于电铸，印刷电路 或印刷板等。 ３分析讨论 ３．１镀液成分的作用 硫酸盐镀铜液主要由硫酸铜和硫酸组成。 硫酸铜是供给电镀液中的铜离子，当其含量过 搅拌：可用空气、机械、溶液喷射或移动镀件等 高时镀层粗糙，且易析出结晶造成阳极钝化；过低时 镀层光亮度下降。 硫酸能防止铜盐水解，提高溶液导电性能，促进 镀液的均镀能力，减小阳极及阴极的极化作用。硫 酸含量偏低时镀层粗糙，阳极钝化；硫酸含量超过 １ １％则电流效率下降，同时也会使其镀层脆性增加， 镀层的光亮度下降。装饰性镀铜时硫酸含量不宜过 高。 氯离子在均镀能力及光泽镀液中，可减少极化 和消除高电流密度区的条纹电沉积现象。 光亮添加剂有整平及光亮作用，适量使用效果 明显。但含量过高会产生树枝状条纹，过低则在低 电位不光亮，平整性差。 ２０１Ａ添加剂：单独使用，只能细化镀层表面，当 与其它添加剂联用，光亮性好（低电位尤佳），但过多 时会在镀层表面产生麻点。 ２０１Ｂ添加剂（聚二硫二丙烷磺酸钠）：起光亮整 平作用，加人量太少光亮度小，会导致电流密度小， 在高电位处出现毛刺，太多时镀层会起雾。 聚乙二醇：常用的聚乙二醇分子量为６０００，若 分子量小于６ＯＯＯ，需要适当增加用量。 阳极不能选择电解铜板。电解铜作硫酸盐镀铜 的阳极时，容易在溶液中产生“铜粉”导致镀层出现 起皮脱落和不均匀的粗糙毛刺等现象，应选用含磷 的铜阳极。根据美国联邦规范ＱＱ—Ａ一６７３Ｂ的建 议，含磷的质量分数０．０２％一０．８％为佳，并要求使 用聚丙烯阳极套袋装入。 实验表明：在酸性镀铜电解液中，含磷质量分数 低的铜阳极要比高磷的铜阳极所允许使用的阳极电 流密度的范围宽，产生的Ｃｕ 离子更少，效果更好。 方法搅拌，搅拌愈好则容许电流密度范围愈大。 干扰杂质：有机杂质是酸性镀铜溶液中最常见 的，其来源有光亮剂的分解产物、槽衬、阳极袋未过 滤到的物质、防锈物质以及酸和盐中不纯物。镀液 变绿色表示有一定量的有机物污染，必需用活性碳 处理除去有机杂质，有时朋过氧化氢及高锰酸钾有 助于活性碳除去有机杂质，纤维过滤器不能使用 ４故障分析 ４．１ 硫酸盐镀铜故障的处理方法 表ｌ为硫酸盐镀铜的故障分析及处理方法。 ４．２电解液的维护 电解液的维护是电镀生产的一项重要工作．应 该严格控制镀液的组成并需派专人管理。 镀液的加料常分为例行加料、纠正故障加料和 消耗补充加料。加料的多少，应依据正确的分析结 果和电镀生产量进行充分的估算和对镀槽管理的丰 富经验，综合分析才能够做好此项工作。下面给些 建议仅供参考。 例行补充：硫酸锏：１．５—３．Ｏｇ／Ｌ；硫酸：１．０— １．５ｎｌＬ／Ｌ；２１０开缸剂：０．０ｌ一０．０９ｍＩ／Ｌ；２１０Ａ光亮 剂：５０ｍＬ／ｋＡｈ；２１０Ｂ光亮剂：５０ｍＬ／ｋＡｈ；２１０开缸剂 除了在开缸时使用外．在添加其它试剂时还需要进 行适当的补充。 活性炭处理后进行补充：硫酸铜：１．５—３．Ｏｇ／Ｌ； 硫酸：１．０—１．５ｍｉ／Ｌ；２１０开缸剂：０．Ｏｌ一０．０９ｍｌＶ１ ； ２ＩＯＡ光亮剂：０．１—０．５ｍＩ／Ｌ；２１０Ｂ光亮剂：０．１— ０．４ＩＴｌｌ／Ｌ。 以上试剂补加时都需要稀释后．分次加入电镀 池中进行补充。 维普资讯 http://www.cqvip.com ２１３０７年８月 彭宝香等：硫酸盐镀铜的故障修复技术 ３１ （１））硫酸铜、硫酸含量太少 无镀层 ；警 柔 霎 蓑嫠需络合 （４）混入铬酸 补充至标准并适当的补充光亮剂 调整ｐＨ值加温，加强搅拌除氰化物，冷却后电镀 检查电源电路及阴阳极接头并予以纠正 以次亚硫酸苏打还原，活性碳过滤 补充至标准并适当补充光亮剂 用瓦楞板进行弱电解，以活性碳过滤“清缸” 提高温度并适当补充主盐 补充氯离子至７０ｍｇ／Ｌ 连续过滤，加强阴极的摇摆并适当补充主盐 调整光亮剂和开缸剂含量 “清缸”以活性碳过滤 调整电解液的ｐＨ值，加温搅拌，除氰化物 用瓦楞板进行弱电解，以活性碳过滤 降低电流密度至２—４Ａ／ｄｉｎ 用瓦楞板进行弱电解除杂 依据分析结果补充氯离子至７０ｍｇ／Ｌ 检查，清洗电镀用水系统，用瓦楞板进行弱电解，以活性碳连 续过滤，污染严重时用碳粉过滤“清缸” Ｉ１２（Ｊ２活性碳粉搅拌过滤 活性碳粉搅拌过滤，严重时清缸 连续过滤，加强阴极的摇摆 降低电流密度至２—４Ａ／ｄｉｎ 以活性！碳过滤，用瓦楞板进行弱电解 用瓦楞板进行弱电解连续除杂，过滤 加强基材质量检查，加强除油、除腊、前处理工作 “清缸”并采用活性碳过滤电解液 换含有磷铜的阳极，用瓦楞板进行弱电解连续除杂 换阳极袋，清洗镀槽并将电解液进行过滤 补充至７０ｍｇ／Ｌ 活性碳过滤，补正更新 降低工作电流 检查基材质量并作铸造工程的材料 加强除油、脱脂、活化等前处理工序 添加湿润剂并加强镀液的搅拌 （１）硫酸铜、硫酸含量低 （２）有机物污染较严重 ２高电位有 （３）温度太低 烧灼现象 （４）氯离子太少 （５）搅拌不够 （６）光亮剂含量失调 （１）电解液受到油污染 嚣集麦现 ｉ；塞蓁 奚 笺 噻唑硫酮过高 （５）铅的混入 （１）氯离子太少 （２）含有微生物的排泄物或其它有机物的分 解产物 （３）光亮剂过剩 ４镀件出现 （４）油和胶体等杂质污染镀液 针孔和麻 （５）搅拌不充分 点现象 （６）电流密度过大 （７）光亮剂分解生成物 （８）带人杂质，铁、铅离子污染了电解液 （９）基材质量差，前处理不当，电解液污染 ５镀件出现 （１）固体颗粒污染 粗糙镀 （２）阳极铜品质不佳 层，严重 （３）阳极袋破裂泄露或同形浮游物混入 时出现毛 （４）氯离子含量不足 刺 ６ （１）光亮剂量不足 （２）光亮剂量过多 ７霪祟赭聪 盖 … （６）搅拌不均匀 （７）电解液温度上升超标 （１）锡、金污染 按光亮剂的消耗量进行补充，适当加开缸剂 减弱搅拌并加活性碳过滤 用氧化亚铜除去氯离子，连续过滤 弱电解，活性碳过滤 分析调整 加强搅拌 加冷水凋整到２０—３０ 弱电解，活性碳过滤 用氧化亚铜除去氯离子，连续过滤 加温并须适当补充主盐 加水稀释，加入主盐 换符合标准的含磷铜阳极 调整硫酸的含量 用Ｈ２【）＝２一活性碳粉搅拌过滤 极 ｉ； 耋 多 （５）阳极铜品质不合格 ９蓑 ；薹 薹蒂 偏高 说明： 加冷水降温调整到２０—３０ ，并适当加主盐 （１）瓦楞板选用薄不锈钢材料，人工弯曲成波浪板。用于弱电解除杂。 连续除杂，指杂质污染情况不严重时可直接将瓦楞 板放入电解池中，在低电流条件下长时间的进行弱电解除杂。 （２）加双氧水的用量一般都很少。要求稀释后再加入电镀池中，否则可能造成电镀事故。 （３）在生产中影响因素甚多。建议进行赫尔槽实验后决定修复工作。 维普资讯 http://www.cqvip.com ３２ 涂装与电镀 ２００７年第４期 参考文献 与环保．２００４，２４（４）：４３—４４ ［１］王爱荣．影响大面积制件镀酸性亮铜质量的因素［Ｊ］． ［５］刘烈炜，吴曲勇，卢波兰．酸性镀铜研究进展［Ｊ］．电镀 电镀与精饰，２００１，２３（４）：２８—２９ 与精饰．２００４，２６（４）：１３—１６ ［２］刘学雷，钟强，王为，等．硫酸盐镀铜溶液中铜阳极性 ［６］ 吕安敏，吕立华，石思建街，等．酸铜故障处理［Ｊ］．电 能研究［Ｊ］．电镀与精饰，２００１，２３（４）：３６—３７ 镀与环保．２００４，２４（６）：３９—４１ ［３］王士磊．酸性光亮镀铜故障的分析处理（Ｊ］．电镀与 ［７］ 刘定福．一次电镀故障的处理（Ｊ］．电镀与环保．２００４， 涂饰，２００３，２２（４）：５１ ２４（３）：３９ ［４］吴双成．浅谈酸铜镀液中的ｃｕ 产生的原因［Ｊ］．电镀 ［８］杨志强，自崇成．镀铜经验四则［Ｊ］．电镀与环保， ２０ｏ１，２１（２）：３９ Ｃｕｐｒｉｃ Ｓｕｌｆａｔｅ Ｇａｌｖａｎｉｚａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｃｏｖｅｒａｂｉｌｉｔｙ Ｐｅｎｇ Ｂａｏｘｉａｎｇ Ｗｕ Ｊｕｎｗｅｉ （１ Ｈｕａｎｇｓｈｉ ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ｔｃｅｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｕｂｅｉ Ｈｕａｎｇｓｈｉ，４３５００３；２ Ｗｕｈａｎ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｕｂｅｉ Ｗｕｈａｎ，４３００７２） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｏ ｇａｌｖａｎｉｚｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｈｅ ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ ｂｌａｓＳ ｐｌａｔｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ａｎｄ ｐｌａｔｅｓ ｔｈｅ ｑｕｅｓ－ ｔｉｏｎ ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｔｒｏｕｇｈ ｅａｓｙ ｔｏ ａｐｐｅａｒ ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｓｕ／ｎｌｌｌａ￣．Ｔｈｅ ｂａｃｋｉｎｇ “Ｈｅｌｌ ｐｌａｔｅｓ ｔｈｅ ｔｒｏｕｇｈ”ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ａｎｄ ｍａｎｙ ｙｅａｒｓ ｉｓ ｅｎｇａｇｃｘｌ ｉｎ ｔｈｅ ｇａｌｖａｎｉｚａｔｉｏｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｔｏ ｄｉｓｃｏｖｅｉ。 ｈｔａｔ，ａｆｆｅｃｔｓ ｐｌａｔｅｓ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ．Ｐｒｉｍａｒｙ ｆａｃｔｏｒ ｔｏ ｈａｖｅ ｐｌａｔｅｓ ｔｈｅ ｆｌｕｉｄ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｐｌａｔｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｌｕｉｄ ｔｈｅ ｉｌｎｐｕｒｉｔｙ， ｈｔｅ ａｇｉｔａｔｉｏｎ ｄｅｇｒｅｅ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｉｎ ｔｈｅ ｕｎｉｔ ａｒｅａ，ｕｓｅｓ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｖｏｌａｔｇｅ，ｐｌａｔｅ ｔｈｅ ｆｌｕｉｄ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈａｇ，ｔｈｅ ｐｉｔ—ａｎｄ—ｍｏｕｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｒｒｉｆｘｅｓ ｗｅｌｌ ｎｏｔ ｇｏｏｄ，ｔｈｅ ｗｅａｋ ｅｌｅｃｔｉｒｃａｌ ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｇｌｏｓｓ ｍｉｘｅｓ ｗｅｌｌ ｎｏｔ ｇｏｏｄ，ａｔｔａｃｈｅｓ ｅｘｔｅｎｄｓ ｎｏｔ ｇ０ｏｄ，ｈａｒｄｌｙ ｐｌａｔｅｓ，ｄｅｎｓｅ ｉｓ ｎｏｔ ｂｅｉｎｇ ｇｏｏｄ，ｂｕｍｓ ｉｎ ｔｈｅ ｈｉｈｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｄｅｎｓｉｙｔ ａｒｅａ，ｔａｒｎｉｓｈｅｓ，ｃｏａｔｓ ｔｈｅ ｐｉｎｈｏｌｅ ｒｏｕｇｈｌｙ，ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｉｒｃ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｏｏ ｉｓ ｌｏｗ，ｇａｌｖａｎｉｚａｔｉｏｎ ｐｈｅｎｏｍｅｎａ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ ａｎ ｄｏｉｃ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｐｒｏｐｏｓｅ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｇａｌｖａｎｉａｚｔｉｏｎ ｔｃｅｈｎｏｌｏｇｙ；ｃｕｐｒｉｃ ｓｕｌｆａｔｅ；ｐｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｆｌｕｉｄ ｔｈｅ ｒｅｐａｉｒ （上接３９页） Ｔｈｅ Ｆｏｕｒ Ｃｈａｒａｃｔｅｒ Ｐｒｉｍｅｒ ｏｆ Ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｌ／Ｆｕｎｉａｎ （Ｑｉ ｉｎｇ ａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔ ｐｌａｎｓ ｌｉｍｉｔｅｄ ｃｏｍｐａｎｙ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｓｈｕｎｄｅ，５２８０ｏ０） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｐｒｉｍｅｒ ｉｓ ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏｎｇ—ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ ｗｉｓｄｏｍ ｏｆ ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ，ａｎｄ ｉｔ ｉｓ ａｌｓｏ ｔｈｅ ＳＯｕｌ ｆｒｏｍ ｈｉｓ ｍｉｎｄ，ｌｅａｄｉｎｇ ｔｈｅ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ａ ｇｏｌｄｅｎ ｓａｙｉｎｇ，ｎａｖｉｇａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｆｏｒ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ．Ｕｎ ｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｔｈｅ ｅｓｓｅｎｃｅ ａｎｄ ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ ａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ，ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ ｃａｎ ｇｒａｄｕａｌｌｙ ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｏｐｅｒａ ｔｉｏｎ，ｓｔａｎｄａｒｄｉｚｅ ｔｈｅ ｃｏｎｄｕｃｔｓ，ｓｐｅｃｉａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｔａｌｅｎｔｓ，ａｄｖａｎｃｅ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｓｃｉｅｎｔｉｚｅ ｔｈｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ａｃｔｉｖｉｚｅ ｔｈｅ ｐｒｏｄ－ ｕｃｔｓ，ｐｅｒｓｏｎａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｐｒｏｐａｇａｎｄａｓ，ｐｏｐｕｌａｒｉｚｅ ｔｈｅ ｂｒａｎｄｓ，ｍａｘｉｍｉｅｚ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｓｕｓｔａｉｎ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｉｚｅ ｈｔｅ ｅｎｔｅｒｐｒｉｅｓｓ，ａｎｄ ｇｌｏｂａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｂｒｎａｄｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｅｎｔｅｒｐｒｉｅｓ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ；ｍａｒｋｅｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ；ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
