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铜合金电镀的前处理技术

发表时间：2021/5/25 来源：《基层建设》2021年第2期作者：潘林山

[导读] 摘要：随着我国电子行业的飞速发展，对铜合金的需求越来越大，为了提高铜合金的耐磨性、导电性等。在使用前，需对铜合金进行电镀处理，本文主要介绍铜合金电镀的前处理技术。

        中国电子科技集团公司第三十八研究所安徽省合肥市 230011
        摘要：随着我国电子行业的飞速发展，对铜合金的需求越来越大，为了提高铜合金的耐磨性、导电性等。在使用前，需对铜合金进行电镀处理，本文主要介绍铜合金电镀的前处理技术。
        关键词：铜合金；电镀；原理；前处理技术
        1、引言
        在电镀生产中，最容易发生镀层与金属结合力不佳的情况，其中有80%是由于镀前清洁、除油等步骤处理不佳所致，从而造成所镀元件容易生锈、磨损、受到腐蚀。为了保证镀件的正常工作，还需消耗额外的润滑剂、防锈油脂等物质进行镀件的维护、保养，被镀物件丧失本身应有的抗腐蚀性、耐磨等特性，导致资源、资金的浪费。因此，为了更好发挥电镀的优势，提高镀件的使用寿命，在进行电镀前必须做好相应处理，尽可能排除影响镀层与金属进行结合的因素，并且要不断完善和提高电镀的前处理技术。
        2、铜合金电镀概述
        2.1电镀原理
        进行电镀处理主要是利用电解反应、金属电沉积、电镀反应等，通过电解作用使需要电镀的金属表面产生一层金属膜，从而起到抗氧化、耐腐蚀、增加被电镀金属表面亮度的作用。电镀时，在盛放电镀液的电镀槽中，将镀层金属或其他不溶性材料作为阳极，经过清洁处理的待电镀金属作为阴极，并与直流电源的正负极连接。通电后再电位差的作用下，电镀液中的金属离子向待镀金属形成的阴极移动，在被镀的金属表面生成镀层，而阳极的镀层金属则在电解作用下生成金属离子，进入到电镀液中发挥平衡金属离子浓度的作用。
        2.2电镀方式
        常用的电镀方式有滚镀、连续镀、刷镀、挂镀，电镀方式的选择主要是由被镀物件的尺寸、数量来决定的。其中滚镀主要适用于紧固件、小件、垫圈等小型物件；连续镀主要用于对大批量生产的带材、线材进行电镀；而想要实现局部电镀或者重新修复则最佳的电镀方式是刷镀；挂镀则适用于自行车的车把手或者汽车的保险杠等。
        2.3镀层的分类
        根据镀层的用途进行分类，可分为功能性镀层和防护装饰性镀层。其中功能性镀层是指,经过电镀后，被镀物件的表面能生成具有特殊功能的镀层，比如能提高被镀件表面的耐磨性、导电性、磁性等；而保护装饰性镀层主要是指经过电镀后，不仅不易生锈，而且提高了原本材料的耐腐蚀性，材料的外观更符合审美需求。
        根据镀层与基体之间的电化学关系，可分为阴极性镀层和阳极性镀层。阴极性镀层中，金属基体的活跃度比镀层高，因此，镀层对基体起到了很好的保护作用，比如钢铁上镀铜或镍，就是为了达到这一效果。此外，阴极性镀层要想对基体起到保护作用，镀层必须要达到一定的厚度，同时控制好孔隙率。
        3、电镀的前处理技术介绍
        为了确保被镀件的电镀质量，切实增强铜合金的亮度、耐磨性、耐腐蚀性，因此在电镀前需对被镀铜合金进行清洁、除油、浸蚀等处理。
        3.1清洁处理技术
        被镀件表面的清洁可通过抛光处理、磨光处理、喷砂处理、滚光处理、刷光处理加以实现。抛光处理主要是利用抛光机，对被镀对象表面粗糙程度要求较高的物件进行镀前处理，进而提高被镀件的可观赏性、耐腐蚀性；被镀件表面的划痕、毛刺、焊接痕迹、气泡等都会影响电镀的效果。为了提高被镀件的表面光滑度，适合用磨光技术处理，且该技术适用于所有金属材料的镀前清洁处理；喷砂处理能够有效的去除待镀物件表面的氧化皮、熔渣、毛刺杂质，镀前处理的效果主要取决于喷砂过程中，砂砾的密度和压缩空气压力的大小；滚光处理的主要适用于大批量小零件的镀前处理，一定程度上能够代替抛光、磨光、刷光处理，滚光处理的效果会受到滚筒的转速、尺寸等影响；刷光处理主要是采用金属丝轮、金属刷进行被镀金属表面的清洁，能够适当的代替滚光处理技术。
        3.2除油处理技术
        镀前除油是为了增强镀层与基体的附着强度，除油技术包括电解除油、化学除油、溶剂除油、机械除油。各除油方式的具体介绍如下：
        （1）电解除油主要是将待镀物件挂在碱性电解液的阴极或阳极，并利用电化学极化作用，能生成对油膜有撕裂作用的气体和经过机械搅拌作用后能除去待镀物件表面油污的气泡，电解除油的效果比化学除油效果更佳，是电镀前的最后一道除油步骤，并且广泛适用于所有待镀物件进行除油；
        （2）化学除油的原理主要是利用活性剂的乳化作用和碱性溶液的皂化作用实
        现油污处理，该除油技术的效果主要取决于活性剂的乳化效果和碱性溶液的含碱度；
        （3）溶剂除油主要是将待镀元件浸泡在甲醇、乙醚、汽油、煤油等有机溶剂
        或蒸汽中，让油污溶于有机溶剂中，溶剂除油的方式适用于所有待镀金属，尤其是粉末冶金制成的零件；
        （4）机械除油比较简单，主要是通过滚筒除油和擦拭除油。其中滚筒除油主要用于大批量且小件的待镀零件除油，而擦拭除油主要用在大型、复杂的待镀物除油。
        3.3浸蚀处理技术
        浸蚀的主要目的是清除被电镀物件表面上的金属氧化物，浸蚀可分为强浸蚀和弱浸蚀。强浸蚀可除去待镀物件表面的氧化层，通常采用高浓度的强酸溶液进行处理，比如:硫酸、硝酸等，同时需耗费较长的时间，而弱浸蚀主要是为了增强待镀件表面的活化度，促进镀层和基体的结合强度，该处理一般使用低浓度的酸溶液，所花费时间少。
        4、铜合金电镀的前处理
        4.1铜合金的镀前清洁
        铜合金电镀前的清洁可采用抛光、喷砂、滚光、刷光等处理方式，具体的可根据待镀铜合金制品的特征及需求选择合适的镀前清洁方式。如果待镀铜合金表面有毛刺、刮痕、不平整，可使用磨光技术处理；如果是对大批量的铜合金小零件进行镀前清洁，则最佳的清洁方式是滚光处理；而对于大型的、结构复杂的铜合金待镀件，要采用刷光技术进行清洁。
        4.2铜合金的镀前除油
        因为铜合金在较强的碱性溶液中容易发生氧化反应，因此铜合金除油除油不能再强碱溶液中进行，而化学除油与电解除油相结合的方式能实现较好的除油效果。
        铜合金进行化学除油的工艺配方为：

铜合金进行电解除油的工艺配方为：

        在进行化学除油之前，先对铜合金表面进行清洁，经过了化学除油处理还需要进行阴极电解除油。对铜合金进行短时间的阴极电解除油处理，不仅不会破坏铜基层的表面，而且能彻彻底底地将油污去除，还原变薄的氧化膜。但在除油过程中需要注意的是，在阴极完成电解除油后，还要进行阳极除油，进而除去铜合金表面的挂灰。化学除油与电解除油技术相结合，能有效的去除铜基材表面的油污，提高铜合金的电镀质量。
        4.3铜合金的镀前浸蚀
        铜合金镀前浸蚀的工艺配方为：

        为了防止铜合金因为壁薄被腐蚀掉，提高电镀效果，可利用硫酸进行浸蚀。硫酸在浸蚀过程中不仅能有效溶解、除去铜合金表面氧化物，还能使铜均匀地溶解，让铜合金表面更加光滑，并使电镀层与基材之间的结合力更好、更有光泽。
        5、总结
        通过对电镀前处理技术的介绍与分析，得出有利于铜合金电镀的前处理技术，为电子行业、工业等方面的发展提供重要参考，同时能提高镀件的耐腐蚀性、耐磨损性和使用寿命，为节约资金作出重要贡献。
        参考文献
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        [3]江胜波，李宾.专用型铜及其合金电镀前酸洗工艺【J】.电镀与精饰，2016，第38卷（9）：36-39