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电镀铜锌合金

1308 人参与  2013年01月26日 01:13  分类 : 电镀技术 电镀工艺 电镀设备  评论

自19世纪中后期,电镀铜锌合金达到实用化以来,至今仍然是应用最为广泛的合金镀层之一。
铜含量高于锌含量的铜锌合金称为黄铜,应用最为广泛的黄铜含铜68%~75%,含铜量高于70%~80%的铜锌合金呈金黄色,具有优良的装饰效果。一般在光亮镍镀层上闪镀1~2μm厚的铜一锌合金层,即可达到装饰目的。如果还要在镀层上着色或制作花纹,则需按照零件要求增厚合金镀层。
钢丝镀铜锌合金可明显提高钢丝与橡胶的黏结力,因此常用作钢丝与橡胶热压时的中间层(0.5~2.5μm)。但要求铜含量严格控制在(71±3)%范围内,过高或过低均会影响钢丝与橡胶之间的结合力。
锌含量高于铜含量的铜锌合金称为白黄铜,它具有很强的抗腐蚀能力,可作为钢铁零件镀锡、镍、铬、银及其他镀层的中间层。
无氰镀液如焦磷酸盐、柠檬酸盐及HEDP等虽然有所研究,但生产上大规模使用的黄铜镀液为氰化镀液,因此,本节只对氰化电镀黄铜工艺作重点介绍。表4—19列出各种黄铜镀液的组成及工艺条件。

低锌、中锌和高锌黄铜镀液的组成及工艺条件

低锌、中锌和高锌黄铜镀液的组成及工艺条件

(1)镀液配制

在良好通风条件下,将氰化钠溶解在30℃~40℃所需体积的去离子水或蒸馏水中。用水将氰化亚铜和氰化锌分别调成糊状,在不断搅拌下分别慢慢地加入氰化钠溶液中,使其溶解。溶液会发热,如果温度升至60℃,需待冷却后方可继续加入,以避免溶液过热溅出。逐一加入已用少量水溶解好的其他成分,搅拌均匀,然后加入氨水、去离子水至所需体积。微氰镀铜锌合金镀液配制步骤基本同上,只是将氰化亚铜和焦磷酸锌分别溶解于氰化钠和焦磷酸钾溶液中,然后再合并。
(2)影响镀层质量的因素
①氰化亚铜与氰化锌镀液中提供铜离子和锌离子的主盐。铜与锌离子浓度直接影响镀层中各金属的含量与色泽。提高镀液中铜与锌的浓度比可适当提高镀层中铜的含量,若镀液中锌离子浓度高,铜一锌合金套铬时呈乳白色。
除了铜与锌的离子浓度影响镀层中的铜锌比例外,镀液中氰化钠、氢氧化钠和氨水的含量以及操作条件的改变亦影响镀层中金属组分。因此,必须综合考虑调整才能镀出理想色泽的镀层。
②游离氰化钠游离氰化钠可使镀液稳定,保证铜与锌按比例析出,并使阳极正常溶解。游离氰化钠过低时,镀层中铜含量增加,色泽向暗红色转变,严重时粗糙起泡,阳极钝化,镀液浑浊;过高时,镀层中的铜含量减少,呈疏松灰暗色,阴极电流效率下降,甚至镀件严重析氢。

③碳酸钠适量的碳酸钠可以提高镀液的导电性能和分散能力。生产过程中由于氰化钠的分解和镀液吸收空气中的二氧化碳,碳酸钠会逐渐增加。其含量过高时,会使阳极钝化、降低阴极电流效率,因此应定期用冷却法除去碳酸钠结晶。
④氢氧化钠加入氢氧化钠可以增强氰根的络合能力,增加镀液的导电性能。提高氢氧化钠的量,氰根络合铜离子的能力大为增强,镀层中锌的含量将有所增加;若氢氧化钠的含量过高,使锌沉积加速,镀层呈灰暗色,甚至粗糙而有脆性,锌阳极溶解也加快;如氢氧化钠不足,氰化钠的络合能力下降,铜络离子放电容易,镀层易呈浅黄色或带红色。
⑤氨水氨水能扩大镀液阴极电流密度范围,有利于获得色泽均匀的铜一锌合金镀层;能抑制氰化物水解,降低镀层中铜的含量;加入氨水可适当提高镀层的光亮度。
⑥pH值镀液的pH值一般控制在11~12之间。pH值高时,镀层中锌含量提高,反之则铜含量增加。提高pH值一般用氢氧化钠;降低pH值则用碳酸氢钠溶液或酒石酸,而且必须在良好的排风条件下操作,因反应时会产生剧毒的氰化氢。
⑦温度温度对铜锌合金镀层的组成与外观色泽均有譬影响。温度高时,合金镀层中的铜含量增加,阴极允许电流垂密度增大,电流效率提高,但同时也会加速氰化钠分解,镀q层易发灰或产生毛刺。温度过低时,镀层中锌含量高,镀层呈苍灰色。
⑧阴极电流密度 由图4—11看出,在较低的电流密度下,铜、锌两种单金属的极化曲线相近,因此有共沉积的可能。在合金极化曲线上可知,电流密度在0.3~0.6A/dm2时,阴极电位急剧负移,电流密度小于1.2A/dm2时,合金

氰化物镀液中沉积铜、锌与铜锌合金时阴极极化曲线

氰化物镀液中沉积铜、锌与铜锌合金时阴极极化曲线
极化曲线在铜、锌极化曲线的左方,电流密度大于l.2A/dm2时,合金极化曲线位于铜、锌极化曲线的中间。对于镀黄铜,一般控制阴极电流密度在0.5~1.5A/dm2,镀白黄铜时应控制阴极电流密度在2~3A/dm2。电流密度增大,阴极电流密度下降,阳极也容易钝化,镀层中铜含量降低,故改变电流密度也是控制镀层成分和色泽的有效方法之一。
⑨阳极 一般采用与铜锌合金镀层同样比例的铜锌合金作阳极,不能含有铁和铅等杂质。铸造后再经过延压的阳极效果较好,使用前先在650℃±l0℃退火1~2h,再用5%硝酸溶液浸蚀后刷净。在生产过程中,阳极与阴极的面积比控制在(2~3):1。
(3)铜锌合金镀层的后处理
铜锌合金镀层在大气中很容易变色或泛点,镀后必须立即进行钝化处理和涂覆透明有机涂料。
钝化处理可采用重铬酸钾40~60g/L,用醋酸调整pH值至3~4,在温度30~40℃下处理5~10min;
透明有机涂料种类很多,如丙烯酸清漆、聚氨酯清漆、水溶性清漆、有机硅透明树脂等。固化温度一般为80~160℃。市售专用涂料很多,可根据不同要求选用。
(4)铜锌合金电镀常见故障及排除方法

铜锌合金电镀常见故障及排除方法

铜锌合金电镀常见故障及排除方法

(5)不合格铜锌合金镀层的退除
①化学方法
a.法l:铬酐150~250g/L,浓硫酸5~l0g/L;温度10~40℃。
b.法2:浓硫酸75%(体积分数),浓硝酸25%(体积分数)。
C.法3:双氧水(30%)375mL/L,氨水(28%)625mL/L。
法4:氨水(28%)375mL/L,过硫酸铵75g/L。
②电化学方法亚硝酸钠30~40g/L,pH值为5~7,室温,阳极电流密度1A/dm2。

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