无氰镀铜在防渗碳电镀中的应用

徐金来

（广州鸿葳科技股份有限公司，广东 广州 510663）

无氰镀铜在防渗碳电镀中的应用

徐金来

（广州鸿葳科技股份有限公司，广东 广州 510663）

介绍了铁基防渗碳工件无氰滚、挂镀铜工艺的镀液组成及操作条件，提出了镀液维护的手段，分享了电镀过程中遇到的一些故障的解决办法。

铁件；无氰镀铜；防渗碳；镀液维护；故障解决

Author’s address: Guangzhou Honway Technology Corporation， Guangzhou 510663， China

随着氰化物的严格监管及环境污染问题日益严峻，含氰电镀工艺将越来越受到限制，因此无氰电镀工艺是值得深入探讨和推广应用的工艺。

近年来，无氰镀铜的研究及应用取得较大进展，在装饰性电镀上已有不少研究及应用的实例［1-4］。本文着重介绍防渗碳方面功能性电镀铜。与氰化镀铜［5-6］一样，无氰镀铜也可以直接在钢铁表面上进行电镀，无需预镀。

无氰滚镀铜在均匀性和深镀能力上与氰化镀铜基本一致，在致密性上甚至超过氰化镀铜。防渗碳镀铜层有2个最为重要的指标——结合力和无漏渗（渗碳后的硬度小于46 HRC）。通常无添加剂的氰化镀铜在镀厚（40 μm以上）之后镀层会非常粗糙，需要周期换向电源加以解决，但周期换向电源在使用过程中容易损坏，给生产带来不便。无氰镀铜无论在致密性还是工艺的可操作性上均优于氰化镀铜，在防渗碳功能性电镀铜上完全可以替代氰化镀铜。

1 无氰镀铜工艺

1.1 工艺流程

化学除油（BH-13无磷除油粉）→电解除油（BH-83无磷电解除油粉）→3道水洗→酸活化→3道水洗→预浸（BH-无氰镀铜2号2% ～ 5%）→无氰镀铜（BH-无氰镀铜）→水洗→环保无铬钝化（BH-环保无铬封闭粉3% ～ 5%）→水洗→热水洗→烘干。

1.2 工艺组成及条件

其中BH-无氰碱铜1号可用于补充铜离子，每加入33 ml/L可以升高总铜约1 g/L（若铜上升则减少铜阳极面积）；BH-无氰碱铜2号用于补充总有效配位剂，其添加量根据分析结果而定。

1.3 镀液的配制

（1） 在干净的镀槽中注入1/3体积的纯水，加入所需量的BH-无氰碱铜2号，搅拌均匀，再加入BH-无氰碱铜1号。

（2） 加入纯水至所需体积，搅拌均匀。

（3） 加热至工作温度范围，以小电流电解24 h。

（4） 加入BH-无氰碱铜润湿剂和BH-无氰碱铜细化剂，搅拌均匀后即可电镀。

1.4 镀液的维护与补充

滚镀的维护与补充可参考文献［4］。

挂镀可通过控制总有效配位剂与铜离子含量之比n（一般为1.0 ～ 1.1）来维护［4］。总有效配位剂根据分析结果补加，总铜及配位剂的量可通过化学分析方法测得。不同铜离子质量浓度下n值每增加0.1所需添加BH-无氰碱铜2号的体积见表1。

表1 不同铜离子质量浓度下n值增加0.1所需添加补给剂的量Table 1 Dosage of replenishment agent for every 0.1 increase of the n value at different mass concentrations of copper ions

预浸有助于防止工件表面带酸进入镀槽，避免出现置换而影响结合力。

严禁镀槽中带入氰化物，镀液中掉入的工件要及时取出。

2 工艺应用情况

该工艺已在电子产品用螺丝、连接器等产品上得到应用，用在防渗碳上主要是连杆、曲轴等产品，如图1。

图1 几种镀铜产品的照片Figure 1 Photos of several copper-plated products

2.1 工艺应用对比

表 2为使用过程与氰化物镀铜的对比结果。从数据看，无氰镀铜可以满足防渗碳镀铜层结合力高和不漏渗这两个重要指标，同时外观还较氰化物镀铜层细致，无氰镀铜的质量完全可以与氰化物镀铜工艺媲美。

表2 氰化镀铜与无氰镀铜在防渗碳零件上的对比Table 2 Comparison of cyanide and non-cyanide copper-plated anti-carburizing parts

2.2 应用过程的故障解决

【故障现象1】工件高区粗糙。

镀液分析：铜离子6.9 g/L，pH 10.5，n = 1.2。在55 °C下做1 A × 10 min的赫尔槽试验，试片高区约有3 cm的粗糙镀层。

调整过程：从分析结果看，铜的含量较低，故初步判断为铜含量不足。通过添加 1号，提高铜离子质量浓度至10 g/L，试片高区烧焦面积明显减少，分析n值为1.09，工件生产正常。

【故障现象2】工件高区表面发黑。

镀液分析：铜离子9.5 g/L，pH 10.5，n = 1.1。

调整过程：在55 °C下做1 A × 10 min的赫尔槽试验，高区1 ～ 5 cm处发黑，镀层像黑雾，低区为正常半光亮镀层。由于溶液分析为正常，故初步判断为有机物污染，用2 g/L无硫活性炭吸附过滤后打片，高区只有0.5 cm为烧焦镀层，其余为半光亮镀层，故上述判断正确，镀槽吸炭后恢复正常生产。

3 结语

无氰镀铜工艺在国内的研究及应用已有一段历史，随着研究及使用的深入，无氰镀铜的工艺将更加成熟，其应用的范围将越来越大。只要不断改善和积累生产经验，无氰镀铜工艺的推广应用将更具优势！

［1］ 徐金来， 邓正平， 赵国鹏， 等.无氰碱性镀铜工艺实践［J］.电镀与涂饰， 2008， 27 （3）: 7-8.

［2］ 张强， 曾振欧， 徐金来， 等.HEDP溶液钢铁基体镀铜工艺的研究［J］.电镀与涂饰， 2010， 29 （3）: 5-8.

［3］ 徐金来， 赵国鹏， 胡耀红.无氰电镀工艺研究与应用现状及建议［J］.电镀与涂饰， 2012， 31 （10）: 48-51.

［4］ 徐金来， 周杰.无氰滚镀铜工艺应用及故障解决［J］.电镀与涂饰， 2013， 32 （9）: 28-30.

［5］ 文斯雄.氰化镀铜工艺［J］.材料保护， 1999， 32 （10）: 23-24.

［6］ 郭崇武， 李健强.氰化滚镀铜工艺实践与探讨［J］.材料保护， 2009， 42 （7）: 55-56.

［ 编辑：温靖邦 ］

Application of non-cyanide copper plating for anti-carburizing //

XU Jin-lai

The bath compositions and operation conditions of rack and barrel non-cyanide copper plating for anti-carburizing iron parts were introduced.The bath maintenance was presented.Some problems occurred during plating and their countermeasures were described.

iron part； non-cyanide copper plating； anti-carburizing； bath maintenance； troubleshooting

TQ153.14

A

1004 - 227X （2016） 05 - 0262 - 03

2016-01-03

2016-02-28

广州市科技型中小企业技术创新基金“铁基无氰滚镀铜研究及应用”（2014J4200025）。

徐金来（1979-），男，广东云浮郁南人，高级工程师，主要从事材料表面处理研究与应用。
作者联系方式：（E-mail） kingcome@126.com。