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维护滚镀仿金镀液的稳定,一定要做好这3点

发布日期:2024-11-11


维护好滚镀仿金镀液的稳定性,有利于提高电镀厂的生产质量,那么,该怎么维护镀液的稳定性呢?做好以下这3点是关键。

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01引言

氰化物仿金镀液由氰化亚铜、氰化锌、[敏感词]、氯化铵(或氨水)和碳酸钠组成。镀液中的铜氰比、铜锌比、氯化铵的质量浓度和pH对镀液的性能都有较大的影响,在生产实践中总结了滚镀仿金的工艺配方,制定了镀液的维护方法。

滚镀仿金工艺

经过长期生产实践,确定滚镀仿金镀液组成和操作条件如下:

铜10~13g/L

锌3.5~5.5g/L

游离[敏感词]5.5~7g/L

氯化铵2~3g/L

磷酸氢二钠10~30g/L

碳酸钠20~40g/L

pH9.5~10

θ25~35℃

U5~7V

t5~15min

阳极黄铜板加少量锌板

连续循环过滤2~3次/h

02氯化铵的控制

研究了氯化铵对仿金镀液的影响和控制方法。实验表明,ρ(氯化铵)为2~3g/L时,试片能够获得良好的镀层,镀液中不加氯化铵时,镀层发红,ρ(氯化铵)为1g/L时,镀层颜色不均匀,ρ(氯化铵)≥4g/L时,镀层发红。

由于目前没有合适的方法分析氯化铵,对其控制比较困难,由此产生的问题也较多。

在生产中滚镀仿金镀件封闭后经常出现色泽发暗或发红的现象,这种现象主要是由氯化铵偏高或偏低造成的。

1氯化铵质量浓度的鉴定方法

从车间取滚镀仿金镀液做霍尔槽试验,250mL镀液,0.5A电流镀2min,如果试片高电流密度区出现暗红色,表明氯化铵的质量浓度偏低。

向镀液中加2g/L氢氧化钠,做霍尔槽试验,0.5A电流镀2min,如果试片出现偏红色,则可判定镀液中氯化铵质量浓度偏高。

如果镀液中氯化铵严重偏高,取镀液直接做霍尔槽试验,镀层明显偏红。

2.ρ(氯化铵)偏低时的处理方法

向镀液中补加1g/L氯化铵或补加1mL/L氨水,一般可使镀液恢复正常。镀液pH较高时,向镀液中补加氯化铵,pH较低时则应补加氨水,以便提高pH。

3ρ(氯化铵)偏高时的处理方法

采用以下方法可以消除氯化铵偏高带来的不良影响。

1)向镀液中同时补加氰化锌和[敏感词],可以提高金属锌的相对沉积速度,使镀层转变为仿金色。

2)向镀液中补加[敏感词],降低金属铜的沉积速度,同时降低镀液的pH,可调至pH≈9,使部分氨分子转化为NH+4离子。

3)将镀液调至pH=10.5~11,升高镀液θ至40~50℃,空转滚桶搅拌镀液,使氨分子从镀液中逸出。

03 ρ(Cu+):ρ(NaCN)和ρ(Cu+):ρ(Zn2+)的控制

仿金镀液中ρ(Cu+)和ρ(NaCN)游离的比值影响镀液的稳定性和镀层的颜色,游离[敏感词]质量浓度偏低时,阳极容易钝化,镀层色泽偏红,电镀速度变慢,镀层偏白。生产实践表明,将ρ(Cu+)/ρ(NaCN)游离控制在10∶5.5左右,镀液比较稳定,镀层色泽较好。

ρ(Cu+):ρ(Zn2+)影响仿金镀层的色泽,ρ(Cu+):ρ(Zn2+)偏高时镀层容易发红并且粗糙。

仿金镀液中ρ(Cu+):ρ(Zn2+)允许的变化范围较大,实践表明,ρ(Cu+):ρ(Zn2+)从10∶3到7∶3都能够得到色泽良好的仿金镀层。

在镀液维护中需要严格控制铜离子和游离[敏感词]的质量浓度,而锌离子质量浓度的允许变化范围则较大。

还需注意,锌的沉积速度受氯化铵(或氨)质量浓度的影响较大,当仿金镀层的颜色出现问题时,应首先检验镀液中氯化铵(或氨)的质量浓度是否正常,其次再考虑铜锌比。

在滚镀仿金镀液中氨的挥发较快,氯化铵(或氨)经常出现偏低的情况,使锌的沉积速度变慢,镀件封闭后色泽容易变暗或发红,因此,适当提高滚镀仿金镀液中锌离子的质量浓度可以降低氯化铵(或氨水)的用量,提高镀液的稳定性。

04 pH的控制

1pH的影响

在实验室配制仿金镀液,80g/L青铜盐,2g/L氯化铵,调节镀液pH=8~11,分别做250mL霍尔槽试验,试片都为仿金色。

调节镀液pH≈7.5,[敏感词]对Cu+离子的络合能力减弱,镀层出现偏红色。pH较低时,阳极容易钝化,同时[敏感词]水解可能产生氢氰酸气体污染空气。因此仿金镀液不宜采用过低的pH,实际生产中pH一般不低于9。

在pH较高的情况下,仿金镀层颜色不够稳定,氯化铵偏高时颜色偏红,氯化铵正常时镀层容易出现偏白色。

因此,一般情况下,仿金镀液的pH不大于10.5。

2pH的调节

仿金镀液pH偏低时,用氢氧化钠溶液调节。当pH偏高时,不同工厂采用的方法也不同,分别采用酒石酸、醋酸或磷酸中和法降低镀液的pH。

尽管这些酸酸性较弱,但加入仿金镀槽后,镀液中还是会逸出二氧化碳和氢氰酸气体。磷酸二氢钠水溶液的酸性很弱,用其降低仿金镀液的pH,镀液中不产生起泡,不会污染车间空气。

在这个过程中磷酸二氢钠与碱反应生成磷酸氢二钠,后者对镀液没有不良作用。

3用磷酸氢二钠稳定镀液的pH

磷酸氢二钠溶液pH≈9.7,接近仿金工艺pH范围的中间值,磷酸氢二钠与碱反应生成磷酸三钠,与酸反应生成磷酸二氢钠,因此,磷酸氢二钠具有稳定仿金镀液pH的能力。

在实验室用青铜盐和氯化铵配制仿金镀液,调节镀液pH≈9.7,向镀液中加10~100g/LNa2HPO4·12H2O,做霍尔槽试验,250mL镀液,0.5A电流镀1min,试片的外观不随磷酸氢二钠的质量浓度而变化。

仿金镀液的电流效率较低,水在镀件表面电解产生氢氧根,使镀件表面附近镀液的pH升高,该pH的大小直接影响仿金镀层的质量。

向镀液中加磷酸氢二钠,在电镀过程中可以抑制镀件表面附近镀液pH的升高,对镀层的质量起到稳定作用,尤其对于滚镀仿金镀层,效果比较明显。生产实践表明,可向仿金镀液中加10~30g/L磷酸氢二钠。

4.碳酸钠对pH的稳定作用

在氰化物仿金镀液中,碳酸钠水解生成碳酸氢钠,碳酸氢钠具有稳定镀液pH的作用。日常生产中不用补加碳酸钠,因为[敏感词]在阳极上被氧化产生碳酸钠,镀液吸收空气中的二氧化碳也能生成一定量的碳酸钠。

按本文给出的工艺操作,碳酸钠的质量浓度可保持在30g/L左右,一般不会超过40g/L。当超过60g/L时将降低阴极电流效率,可用冷冻法使之结晶除去。

05生产实践举例

2009年6月,由于气候炎热,仿金镀液中的氨分子挥发较快,某公司几条滚镀仿金镀槽多次出现了氯化铵偏低的情况,导致仿金产品变色。在夏季需要向仿金镀槽适量多加氯化铵或氨水,保证镀液的稳定性。

2006年11月,某公司镀镍车间滚镀仿金槽出现了故障,几经调整故障仍不能消除,霍尔槽试片正常,但镀件颜色却偏红,且色泽不够均匀。

尤其是镀体积较大的镀件(滚桶中镀件的总面积较小),由于电流密度较高,水在镀件表面电解使镀件附近的镀液pH升高,导致镀层发红比较严重。向镀槽中加磷酸氢二钠抑制镀件表面镀液pH的升高,大约加至10~15g/L,镀液恢复了正常。

维护滚镀仿金镀液的稳定性,做好氯化铵的控制、pH的控制等很关键,不仅提高了产品的质量,同时也提高了生产的效率。

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