一種edta鹽無氰鍍銅的電鍍液及電鍍方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電鍛銅工藝的技術領域，尤其涉及一種邸TA鹽無氯鍛銅的電鍛液及 電鍛方法。
【背景技術】
[000引銅具有良好的導電性和導熱性，較為柔軟，容易拋光，易溶于硝酸，也易溶于加熱 的濃硫酸中，在鹽酸和稀硫酸中作用很慢。在空氣中易于氧化（尤其在加熱條件下），氧 化后將失掉本身的顏色和光澤，在潮濕空氣中與二氧化碳或氧化物作用生成一層堿式碳酸 銅，當受到硫化物作用時，將生成蹤色或黑色薄膜。
[0003] 由于銅電位較正，因而它很容易在其它金屬上沉積。W銅作為底層，連同光亮媒 和微裂紋鉛一起使用時，能得到非常良好的抗蝕性鍛層。銅鍛層能有效地保護鋒壓鑄件不 受酸性鍛媒溶液的浸蝕而溶解，并由此防止了置換鍛，當電鍛鋒壓鑄件時，銅作為底層是必 不可少的。同樣，鋼件鍛媒鉛之前鍛銅，容易被拋光到很高的表面光度，從而可W降低某些 鋼件的磨光及拋光成本。所W，銅鍛層通常用來作為金、銀、媒及鉛鍛層的底層。另外，由于 具有良好的導電性，銅鍛層也廣泛的應用于印刷線路板上。銅能有效地阻止碳、氮的擴散滲 透，低孔隙率的銅鍛層作為一種阻擋層，也廣泛應用于鋼基體零件的滲氮和滲碳工藝。
[0004] 氯化鍛銅鍛液的均鍛能力及整平能力好，鍛層結晶細致、與基體的結合力好，技術 成熟，工藝操作簡單，長期W來已廣泛應用于各種金屬基體材料的打底鍛層。但是氯化物的 毒性大，致死量僅為50mg，我國已經出臺相關法令政策禁比使用氯化物電鍛。因而，無氯鍛 銅成為未來電鍛銅發展的一個趨勢。
[0005] 現有無氯鍛銅普遍存在鍛液的性能不夠理想，鍛層質量不強的技術缺陷，該些嚴 重制約了無氯鍛銅在工業上完全取代有氯鍛銅。
【發明內容】
[0006] 有鑒于此，本發明一方面提供一種邸TA鹽無氯鍛銅的電鍛液，該電鍛液的鍛液性 能優異，鍛層質量良好。
[0007] -種邸TA鹽無氯鍛銅的電鍛液，包括含量為15~25g/L的化2(0H)2C03、含量為 120~160g/L的邸TA鹽、含量為20~40g/L的二己撐H胺和含量為2~8g/L的硝酸鹽。 [000引其中，所述邸TA鹽為邸TA二軸和/或四軸。
[0009] 其中，包括含量為22g/L的化2(0H)2C03、含量為150g/L的邸TA二軸、含量為32g/ L的二己撐H胺和含量為4g/L的硝酸鹽。
[0010] 其中，所述硝酸鹽為硝酸饋。
[0011] W上電鍛液的技術方案中，選用邸TA為配位劑。邸TA中文名字叫己二胺四己酸。 邸TA是W氨基二己酸基團為基體的有機絡合劑，有六個可與金屬離子形成配位鍵的原子， 即兩個氨基氮和四個竣基氧，氮、氧原子都有孤對電子，能與金屬離子形成配位鍵。它能與 中也離子形成五元環的藝合物，是一種配位能力很強的藝合劑。二價銅的標準電極電位 為+ 0.340V，簡單銅離子鍛液的極化程度較低，銅的放電速度很快。若采用簡單鹽鍛液進行 電鍛得到的鍛層粗趟、結合力不好。加入邸TA，它能與二價銅離子配位形成穩定的絡合離 子，絡合離子在陰極沉積時的放電電位較簡單的二價銅離子更負，即極化程度更大。因而， 絡合離子放電更為平穩，使得鍛層的更為細致平整。
[0012] 選用二己撐H胺作為輔助配位劑。二己撐H胺優選為巧樣酸鐘、巧樣酸軸或硝酸 饋。二己撐H胺可與邸TA-起與二價銅離子形成混合配位體的絡合離子。二己撐H胺可 改善鍛液的分散能力，增強鍛液的緩沖作用，促進陽極溶解，增大容許電流密度和提高鍛層 的光亮度。二己撐H胺進一步優選為硝酸饋。硝酸饋含有的饋離子能改善鍛層外觀。
[0013] 選用硝酸鹽作為導電鹽。硝酸鹽可W提高工作電流密度的上限、減少針孔、降低鍛 液的操作溫度、提高分散能力，但明顯降低電流效率。硝酸鹽優選為硝酸饋，硝酸饋比加入 硝酸鐘或硝酸軸能有效地提高容許的電流密度和改善鍛層質量。
[0014] 選用化2的巧2〔〇3 (堿式碳酸銅）為銅主鹽。化2的巧2〔〇3含有的氨氧根可維持鍛液 的堿性環境，碳酸根可改善鍛層的晶體結構。相比于硫酸銅和硝酸銅的銅主鹽，CU2(OH)2〇)3 不會給鍛液引入陰離子雜質，該是因為氨氧根為鍛液堿性環境所必需，碳酸根在酸性條件 下W二氧化碳的形式逸出。W此，避免了硫酸根和硝酸根的過量造成的鍛層結合力的下降。
[0015] 本發明另一方面提供一種電鍛方法，該方法可W使由性能優異的鍛液電鍛獲得的 鍛層質量良好。
[0016] 一種使用上述電鍛液進行電鍛的方法，包括W下步驟：
[0017] (1)配制電鍛液；在水中溶解各原料組分形成電鍛液，所述每升電鍛液含有15~ 25g Cu(OH)2C〇3、140 ~170g 邸TA、25g 二己撐H胺和 6g 硝酸鹽；
[001引（2) W預處理過的陰極和陽極置入所述電鍛液中通入電流進行電鍛。
[0019] 其中，所述電流為單脈沖方波電流；所述單脈沖方波電流的脈寬為1~3ms，占空 比為5~30%，平均電流密度為1~3A/dm 2。
[0020] 其中，所述步驟（2)中電鍛液的抑為9~10。
[0021] 其中，電鍛液的溫度為40~60°C。
[0022] 其中，電鍛的時間為40~60min。
[0023] 其中，所述步驟（2)中陰極與陽極的面積比為（1/2~2) ;1。
[0024] W上電鍛方法的技術方案中，單脈沖方波電流定義為在ti時間內通入電流密度為 Jp的電流，在t2時間內無通入電流，是一種間歇脈沖電流。占空比定義為ti/ (ti+t2)，頻率 為l/(ti+t2)，平均電流定義為Jpti/(ti+t2)。同直流電沉積相比，雙電層的厚度和離子濃度 分布均有改變；在增加了電化學極化的同時，降低了濃差極化，產生的直接作用是，脈沖電 鍛獲得的鍛層比直流電沉積鍛層更均勻、結晶更細密。不僅如此，脈沖電鍛還具有；（1)鍛 層的硬度和耐磨性均高；（2)鍛液分散能力和深鍛能力好；（3)減少了零件邊角處的超鍛， 鍛層分布均勻性好，可節約鍛液用量。
[002引鍛液的抑值為11~13。該種強堿性的環境一方面為了使得邸TA有較好的溶解 性；另一方面，也是更重要的是，使得邸TA發生氨離解的程度較大，從而提高邸TA與銅離子 形成馨合物的馨合環數較多W提高其穩定性。同時，該些穩定性較高的馨合物可有效防止 氨氧化銅沉淀的生成，提高陰極電流密度效率。
[0026] W低碳的鋼板作為陰極，W紫銅板為陽極。對陰極的預處理包括對陰極用砂紙打 磨及其后的除油。該用砂紙打磨可W打磨兩次，第一次可W用粗砂紙例如200目的砂紙打 磨，第二次可W用細砂紙，例如可W用WC28金相砂紙。該除油可W先采用化學堿液除油而 后采用95%的無水己醇除油。其中，化學堿液組成為；40~60g/L化0H、50~70g/L化3PO4、 20 ~30g/L 化2〇)3 和 3. 5 ~10g/LNa2Si〇3。
[0027] 本發明中電鍛液在通電電鍛過程中進行攬拌，攬拌的轉速控制在低速攬拌，為 100~4(K)巧m。攬拌能減小了電極表面附近銅絡合離子和濃度梯度、擴散層厚度W及大量 析氨造成陰極區抑值的增加，有利于金屬離子的沉積；又可W促進鍛層連續增厚和鍛層的 成分均勻；還可W使電解初期產生的銅絡合離子迅速移出陰極區，從而改善鍛層質量。
[0028] 本發明鍛液W邸TA為配位劑，W二己撐H胺為輔助配位劑，使得鍛液具有較好的 分散力和深度能力，陰極電流效率高，鍛液性能優異。采用在鍛液在堿性條件下電鍛獲得的 鍛層的孔隙率低，鍛層質量良好。
【具體實施方式】
[0029] 下面結合實施例對本發明作進一步的詳細說明。
[0030] 按照實施例1~6所述配方配制電鍛液，具體為：
[0031] 根據配方用電子天平稱取其他原料組分的質量。用適量水分別溶解該組分原料并 將其混合均勻倒入燒杯中，然后，加水調至預定體積，加燒堿調節pH至11~13。
[0032] 使用實施例1~6及對比例所述配方配制的電鍛液進行電鍛的方法：
[003引 （1)陰極采用lOmmX lOmmXO. 2mm規格的Q235鋼板。將鋼板先用200目水砂紙 初步打磨后再用WC28金相砂紙打磨至表面露出金屬光澤。依次經溫度為50~7(TC的化 學堿液除油、蒸觸水沖洗、95%無水己醇除油、蒸觸水沖洗。化學堿液的配方為40~60g/L 化0H、50 ~70g/L 化3P化、20 ~30g/L 化20)3 和 3. 5 ~lOg/L NaaSiOs。
[0034] (2) W lOmmX lOmmXO. 2mm規格的紫銅板為陽極，電鍛前將砂紙打磨平滑、去離子 水沖洗及烘干。
[00巧](3)將預處理后的陽極和陰極浸入電鍛槽中的電鍛液中，將將電鍛槽置于恒溫水 浴鍋中，并為電鍛槽安裝電動攬拌機，將電動攬拌機的攬拌棒插于電鍛液中。待調節水浴溫 度使得電鍛液溫度維持在40~6(TC，機械攬拌轉速調為100~40化pm后，接通脈沖電源， 脈沖電流的脈寬為1~3ms，占空比為5~30%，平均電流密度為1~3A/dm 2。待通電40~ 60min后，切斷電鍛裝置的電源。取出鋼板，用蒸觸水清洗烘干。
[0036] 實施例1
[0037] 電鍛液的配方如下：
[0038]
【主權項】
1. 一種EDTA鹽無氰鍍銅的電鍍液，其特征在于，包括含量為15~25g/L的 Cu2 (OH)2CO3、含量為120~160g/L的EDTA鹽、含量為20~40g/L的二乙撐三胺和含量為 2~8g/L的硝酸鹽。
2. 根據權利要求1所述的電鍍液，其特征在于，所述EDTA鹽為EDTA二鈉和/或四鈉。
3. 根據權利要求1所述的電鍍液，其特征在于，包括含量為22g/L的Cu2 (OH)2CO3、含量 為150g/L的EDTA二鈉、含量為32g/L的二乙撐三胺和含量為4g/L的硝酸鹽。
4. 根據權利要求1所述的電鍍液，其特征在于，所述硝酸鹽為硝酸銨。
5. -種使用權利要求1所述的電鍍液電鍍的方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 配制電鍍液：在水中溶解各原料組分形成電鍍液，所述每升電鍍液含有15~25g Cu2(0H)2C0 3、120~160g EDTA鹽、20~40g二乙撐三胺和2~8g硝酸鹽； (2) 以預處理過的陰極和陽極置入所述電鍍液中通入電流進行電鍍。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述電流為單脈沖方波電流；所述單脈沖 方波電流的脈寬為1~3ms，占空比為5~30%，平均電流密度為1~3A/dm 2。
7. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟（2)中電鍍液的pH為11~13。
8. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，電鍍液的溫度為40~60°C。
9. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，電鍍的時間為40~60min。
10. 根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟（2)中陰極與陽極的面積比為 (1/2 ~2) :1。
【專利摘要】本發明公開了一種EDTA鹽無氰鍍銅的電鍍液及電鍍方法。該電鍍液包括含量為15～25g/L的Cu2(OH)2CO3、含量為140～170g/L的EDTA、含量為20～40g/L的二乙撐三胺和含量為4～8g/L的硝酸鹽。本發明鍍液以EDTA為配位劑，以二乙撐三胺為輔助配位劑，使得鍍液具有較好的分散力和深度能力，陰極電流效率高，鍍液性能優異。采用在鍍液在堿性條件下電鍍獲得的鍍層的孔隙率低，鍍層質量良好。
【IPC分類】C25D3-38, C25D5-18
【公開號】CN104630846
【申請號】CN201310557212
【發明人】曾雄燕
【申請人】無錫市雪江環境工程設備有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2013年11月8日