一种低毒的聚合硫氰酸盐镀铜工艺镀液及在可伐材料表面电镀铜的方法

技术领域

本发明涉及继电器可伐材料表面处理技术领域，特别涉及一种低毒的聚合硫氰酸盐镀铜工艺镀液及在可伐材料表面电镀铜的方法。

背景技术

随着科技的高速发展，可伐材料和电镀铜层广泛应用于航天、航空、电子等领域。可伐材料因与玻璃具有较好的膨胀系数，常用来与玻璃组合在高温条件进行烧结，从而形成密封电子元器件，其产品包含继电器和密封连接器。在密封电子产品零部件上需要装配和焊接电子元器件以满足结构和电气性能要求。为了满足焊接性、导电性等功能要求，该类结构件需要经过镀金或镀银处理，铜镀层一般作为银镀层和金镀层与基体间的过渡层，镀铜工序在零件镀金、镀银过程中也必不可少。目前在铝合金结构件生产过程中，镀金、镀银、镀铜工序采用的为含氰电镀工艺。随着人们追求安全健康的生产环境意识不断提高，环保问题越来越被热切关注，环境友好型技术更加受到人们的重视。由于氰化物会污染环境危害人体健康，因此无氰电镀工艺的开发尤为重要。铝合金结构件所使用的含氰电镀工艺主要是氰化镀金、氰化镀银和氰化镀铜工艺，目前表面处理行业内在部分民品上有无氰镀金、无氰镀银和无氰镀铜的应用案例。由于无氰电镀工艺在工业化生产中仍然存在较多的技术问题，例如镀液稳定性问题、深度能力、众多络合剂的无氰电镀废液处理成本高，导致无氰电镀工艺在型号军品尤其是复杂结构件上应用较少。尤其对应的军用产品，产品结构复杂，完全的无氰电镀技术无法满足产品条件，制约着武器型号装备高质量发展。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种低毒的聚合硫氰酸盐镀铜工艺镀液及在可伐材料表面电镀铜的方法，本发明在不影响可伐材料电镀铜层使用的前提下，利用一种低毒聚合硫氰酸盐电镀技术替代传统含氰电镀技术，聚合硫氰酸盐电镀技术镀层厚度为5-10微米，镀层结合力、外观、焊接性能与氰化电镀技术保持着一致的性能，同时在镀层结晶方面低毒聚合硫氰酸盐施镀的电镀铜层更加细致，在电化学性能方面低毒聚合硫氰酸盐的电镀铜层较氰化电镀铜层自腐蚀电位更高，耐蚀性更加优良。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种低毒的聚合硫氰酸盐镀铜工艺镀液，由以下组分组成：聚合硫氰酸盐络合剂115-190g/L，聚合硫氰酸亚铜20-31.5g/L，Cu

优选地，所述聚合硫氰酸盐镀铜工艺镀液的pH值为12-13。

本发明还提供了一种在可伐材料表面电镀铜的方法，在施镀温度为45-55℃、电流密度为0.5A/dm

优选地，施镀后所述可伐材料的表面镀层的总厚度为5-10μm。

优选地，所述可伐材料在进行施镀前，还包括前处理步骤。

进一步优选地，所述前处理为：将可伐材料依次经过除油、弱腐蚀、强腐蚀和活化。

优选地，所述施镀完成后，还包括出缸和后处理步骤。

进一步优选地，所述出缸为：待施镀厚度满足要求后，出缸，然后进行冷纯水洗和热水洗；

所述后处理为：出缸后，将施镀出的产品放置于硫酸和铬酐溶液中浸泡，然后依次进行冷水洗、热水洗、烘干，即得成品。

进一步优选地，所述硫酸的浓度为10ml/L，所述铬酐溶液的浓度为45g/L。

有益技术效果：

本发明的聚合硫氰酸盐属于一般化学品，不含剧毒品氰化物。同时，聚合硫氰酸盐镀铜层与含氰镀铜层相比，在可伐材料施镀该镀层，与氰化电镀铜相比保持了外观一致、结合力良好、焊接能力良好的特点，低毒镀液与氰化镀液相比保持了分散能力良好、深度能力良好、电流效率高、镀液稳定性、杂质容忍度高的特点，在镀层结晶细致、耐蚀性方面以及在安全和污水处理方面较氰化电镀有着较好的优势。真正解决了完全无氰溶液无法在工业生产上完全试用，同时也解决了氰化电镀在工业生产上的安全风险点。

本发明的聚合硫氰酸盐镀铜层能够实现氰化电镀铜的替代，在可伐合金材料表面施镀聚合硫氰酸盐镀铜的腐蚀电压(-0.2～-0.1)V，比氰化镀铜层腐蚀电压(-0.3～-0.2)V更高，耐蚀性更佳优异。

附图说明

图1为实施例1和对比例1中可伐材料基座分别采用聚合硫氰酸盐镀铜和氰化镀铜工艺的实物外观图，其中，图1中a为可伐材料基座采用聚合硫氰酸盐镀铜工艺的实物外观图，图1中b为可伐材料基座采用氰化镀铜工艺的实物外观图；

图2为实施例1-2和对比例1-2的可伐材料聚合硫氰酸盐镀铜镀层和氰化工艺镀铜镀层的电化学极化曲线图，其中，图2中A为实施例1的可伐材料聚合硫氰酸盐镀铜镀层的电化学极化曲线图，图2中B为对比例1的可伐材料氰化工艺镀铜镀层的电化学极化曲线图，图2中C为实施例2的可伐材料聚合硫氰酸盐镀铜镀层的电化学极化曲线图，图2中D为对比例2的可伐材料氰化工艺镀铜镀层的电化学极化曲线图；

图3为实施例1-2和对比例1-2的可伐材料聚合硫氰酸盐镀铜镀层和氰化工艺镀铜镀层SEM微观形貌图，其中，图3中A为实施例1的可伐材料聚合硫氰酸盐镀铜镀层SEM微观形貌图，图3中B为对比例1的可伐材料氰化工艺镀铜镀层SEM微观形貌图，图3中C为实施例2的可伐材料聚合硫氰酸盐镀铜镀层SEM微观形貌图，图3中D为对比例2的可伐材料氰化工艺镀铜镀层SEM微观形貌图。

具体实施方式

在可伐材料表面电镀铜的方法，具体包括以下步骤：

(1)配制聚合硫氰酸盐镀铜工艺镀液：按照：聚合硫氰酸盐络合剂115-190g/L，聚合硫氰酸亚铜20-31.5g/L，Cu

(2)对可伐材料进行前处理：

(21)除油：将可伐材料浸泡在除油粉中，清洗40min，去除表面多余物；

(22)弱腐蚀：将除油后的可伐材料用自来水和纯水水洗后，置于400ml/L盐酸溶液中浸泡45s，去除表面的氧化物；

(23)强腐蚀及活化：将若腐蚀的可伐材料用自来水和纯水水洗后，在10％的硫酸溶液中浸泡45s，再经自来水水洗冲洗干净，进一步去除基体表面氧化物后在400ml/L盐酸溶液中进行活化45s；

(3)施镀：在施镀温度为45-55℃、电流密度为0.5A/dm

(4)出缸：施镀厚度满足5-10微米，出缸后进行两道冷纯水洗和一道热水洗；

(5)后处理：对施镀出的产品放置于10ml/L硫酸和45g/L铬酐溶液中浸泡10s后采用2道冷水洗、2道热水洗后转移至70℃的烘箱中进行烘干后，即得成品。

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

以下各实施例中，聚合硫氰酸盐络合剂、光亮剂、走位剂均购买于巴菲尔化学(衢州)有限公司。

实施例1

在可伐材料表面电镀铜的方法，具体包括以下步骤：

(1)配制聚合硫氰酸盐镀铜工艺镀液：按照：聚合硫氰酸盐络合剂190g/L，聚合硫氰酸亚铜20g/L，Cu

(2)对可伐材料进行前处理：

(21)除油：将可伐材料浸泡在除油粉中，清洗40min，去除表面多余物；

(22)弱腐蚀：将除油后的可伐材料用自来水和纯水水洗后，置于400ml/L盐酸溶液中浸泡45s，去除表面的氧化物；

(23)强腐蚀及活化：将若腐蚀的可伐材料用自来水和纯水水洗后，在10％的硫酸溶液中浸泡45s，再经自来水水洗冲洗干净，进一步去除基体表面氧化物后在400ml/L盐酸溶液中进行活化45s；

(3)施镀：在施镀温度为50℃、电流密度为0.5A/dm

(4)出缸：施镀厚度满足10微米，出缸后进行两道冷纯水洗和一道热水洗；

(5)后处理：对施镀出的产品放置于10ml/L硫酸和45g/L铬酐溶液中浸泡10s后采用2道冷水洗、2道热水洗后转移至70℃的烘箱中进行烘干后，即得成品。

对比例1

采用氰化工艺在可伐材料表面电镀铜的方法，具体包括以下步骤：

(1)配制氰化工艺铜镀液：按照：氰化亚铜30g/L，氰化钠55g/L，酒石酸钾钠60g/L，氢氧化钠10g/L，碳酸钠70g/L配制镀液，并将镀液pH调整至15.5；

(2)对可伐材料进行前处理：

(21)除油：将可伐材料浸泡在除油粉中，清洗40min，去除表面多余物；

(22)弱腐蚀：将除油后的可伐材料用自来水和纯水水洗后，置于400ml/L盐酸溶液中浸泡45s，去除表面的氧化物；

(23)强腐蚀及活化：将若腐蚀的可伐材料用自来水和纯水水洗后，在10％的硫酸溶液中浸泡45s，再经自来水水洗冲洗干净，进一步去除基体表面氧化物后在400ml/L盐酸溶液中进行活化45s；

(3)施镀：在施镀温度为45℃、电流密度为0.5A/dm

(4)出缸：施镀厚度满足8微米，出缸后进行两道冷纯水洗和一道热水洗；

(5)后处理：对施镀出的产品放置于10ml/L硫酸和45g/L铬酐溶液中浸泡10s后采用2道冷水洗、2道热水洗后转移至70℃的烘箱中进行烘干后，即得成品。

图1为实施例1和对比例1中可伐材料基座分别采用聚合硫氰酸盐镀铜和氰化镀铜工艺的实物外观图。

图2中A反映了本实施例的聚合硫氰酸盐工艺铜镀层的电化学极化曲线图，与氰化工艺铜镀层(对比例1，图2中B)进行比对，可知，本实施例的聚合硫氰酸盐镀铜工艺铜镀层的电化学工作站腐蚀电为，(-0.2～-0.1)V之间，比氰化工艺的腐蚀电位更高，耐腐蚀性能更优。

图3中A反映了本实施例的聚合硫氰酸盐镀铜工艺铜镀层的微观形貌，与氰化配方铜镀层(对比例1，图3中B)对比可知，本实施例的晶粒更细、大小均一、分布均匀、表面更平整；

实施例2

在可伐材料表面电镀铜的方法，具体包括以下步骤：

(1)配制聚合硫氰酸盐镀铜工艺镀液：按照：聚合硫氰酸盐络合剂：170g/L，聚合硫氰酸亚铜：25g/L，Cu

(2)对可伐材料进行前处理：

(21)除油：将可伐材料浸泡在除油粉中，清洗40min，去除表面多余物；

(22)弱腐蚀：将除油后的可伐材料用自来水和纯水水洗后，置于400ml/L盐酸溶液中浸泡45s，去除表面的氧化物；

(23)强腐蚀及活化：将若腐蚀的可伐材料用自来水和纯水水洗后，在10％的硫酸溶液中浸泡45s，再经自来水水洗冲洗干净，进一步去除基体表面氧化物后在400ml/L盐酸溶液中进行活化45s；

(3)施镀：在施镀温度为55℃、电流密度为0.5A/dm

(4)出缸：施镀厚度满足10微米，出缸后进行两道冷纯水洗和一道热水洗；

(5)后处理：对施镀出的产品放置于10ml/L硫酸和45g/L铬酐溶液中浸泡10s后采用2道冷水洗、2道热水洗后转移至70℃的烘箱中进行烘干后，即得成品。

对比例2

采用氰化工艺在可伐材料表面电镀铜的方法，具体包括以下步骤：

(1)配制氰化工艺铜镀液：按照：氰化亚铜40g/L，氰化钠45g/L，酒石酸钾钠50g/L，氢氧化钠15g/L，碳酸钠80g/L配制镀液，并将镀液pH调整至15.5；

(2)对可伐材料进行前处理：

(21)除油：将可伐材料浸泡在除油粉中，清洗40min，去除表面多余物；

(22)弱腐蚀：将除油后的可伐材料用自来水和纯水水洗后，置于400ml/L盐酸溶液中浸泡45s，去除表面的氧化物；

(23)强腐蚀及活化：将若腐蚀的可伐材料用自来水和纯水水洗后，在10％的硫酸溶液中浸泡45s，再经自来水水洗冲洗干净，进一步去除基体表面氧化物后在400ml/L盐酸溶液中进行活化45s；

(3)施镀：在施镀温度为50℃、电流密度为0.5A/dm

(4)出缸：施镀厚度满足10微米，出缸后进行两道冷纯水洗和一道热水洗；

(5)后处理：对施镀出的产品放置于10ml/L硫酸和45g/L铬酐溶液中浸泡10s后采用2道冷水洗、2道热水洗后转移至70℃的烘箱中进行烘干后，即得成品。

图2中C反映了本实施例的聚合硫氰酸盐工艺铜镀层的电化学极化曲线图，与氰化工艺铜镀层(对比例2，图2中D)进行比对，可知，本实施例的聚合硫氰酸盐工艺铜镀层的电化学工作站腐蚀电为，(-0.3～-0.2)V之间，与氰化工艺的腐蚀电位接近；

图3中C反映了本实施例的聚合硫氰酸盐工艺铜镀层的微观形貌，与氰化工艺镀铜层(对比例2，图3中D)对比可知，本实施例的晶粒更细、大小均一、分布均匀、表面更平整。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。