基本信息
- 项目名称：
- 环境友好型电镀铜配方研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 以硫酸铜为主盐，柠檬酸钠为络合剂，1,4-丁炔二醇及非离子表面活性剂为添加剂，开发了一种新型环境友好型碱性无氰镀铜工艺。镀液具有良好的分散能力和深镀能力，电流效率优于氰化镀铜，无毒，成本低；该工艺条件范围宽，操作条件易实现；所得镀层均匀、细致、与基体结合力好，适用于钢铁材料的预镀铜，也可用于材料的表面装饰，是一种清洁的可替代氰化镀铜的新工艺。
- 详细介绍：
- 为取代重污染的氰化镀铜工艺，本科技发明研制了一种新型环境友好型碱性无氰镀铜液。镀液以硫酸铜为主盐，柠檬酸盐为络合剂，1,4-丁炔二醇及非离子表面活性剂为添加剂，在碱性条件下利用柠檬酸根与铜离子的稳定配合及添加剂对阴极极化的阻化作用，克服了铁与铜离子的置换反应；实现了钢铁基体的预镀铜。 施镀工艺参数及规范为：0.1 g/L 硫酸铜，220 g/L柠檬酸钠，30 g/L硼酸，0.38 mol/L导电盐，1,4-丁炔二醇0.6g/L，OP-10：0.16mL/L；温度 21℃，pH 9~9.5，搅拌，阴极电流密度 0.2~5 A/dm2。双脉冲方波正、反方向电流比为2：1，脉宽为2：1，周期比10:1。镀液无毒，成本低，具有良好的分散能力和深镀能力，电流效率大于90%，操作条件易实现；所得镀层均匀、细致、与基体结合力好，适用于钢铁材料的预镀铜，也可用于材料的表面装饰。 该作品的创新点在于采用无毒化学原料及双脉冲电源，实现清洁生产及镀层质量的改观。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 研究思路： 采用碱性条件下，以柠檬酸盐为主络合剂、选用可溶铜盐，通过添加剂的选择及复配，提高阴极极化作用，达到细化晶粒的目的； 采用双脉冲电源，通过电源波形、周期比等参数的调节，实现镀层质量的改观； 镀液成分选用时，兼顾无毒、成本低廉的原则，最大化地实现清洁生产。 创新点： ①利用非离子表面活性剂增溶主光亮剂，实现较大的阴极过程阻化作用，达到细化结晶的目的。 ②利用双脉冲电源实现镀层质量的改观。 技术关键： ①添加剂的选择及复配； ②双脉冲电源工作参数的选择。 主要技术指标: 工艺参数：温度 21℃，pH 9~9.5 (用 NaOH调节)，搅拌，阴极电流密度 0.2~5 A/dm2。双脉冲方波电镀，正、反方向电流比为2：1，脉宽为2：1，周期比为10:1，磷铜阳极板。 用恒电流沉积法测定电流效率。根据电流大小和沉积时间计算出电镀消耗的电量，由沉积 Cu的电化学当量计算出 Cu的理论沉积量，然后与阴极片镀后增重相比较，计算出电流效率。极化曲线测定采用美国CH Instrument公司生产的CHI660电化学综合测试仪。溶液温度为21℃，采用两电极体系，阴极为铁片 (实验前以 6#金相砂纸打磨，然后水洗—酸洗—水洗)，阳极电极为φ7.0 mm铜盘，参比电极为饱和甘汞电极( SCE)，扫描速率为 5 mV/s。
科学性、先进性
- 我们所研制的无氰镀铜液能够从根本上解决氰化镀铜污染严重、废水难处理的问题，无氰镀铜镀液及施镀工艺具有无毒无害、操作简单、废液易处理及可在锌及其合金、铝及其合金、铜及其合金以及钢铁制件表面直接施镀等优点。可替代氰化预镀铜工艺，实现对基体的完美结合。具有显著的社会、经济和环境效益，符合可持续发展的要求和原则，是发展绿色镀铜的主要途径之一。
获奖情况及鉴定结果
- 该作品在2011年5月山东建筑大学举办的校内科技发明比赛中获得二等奖并颁发证书。
作品所处阶段
- 实验室实验成功，有待实际生产验证。
技术转让方式
- 合作生产
作品可展示的形式
- 照片及实物
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 我们所研究开发的无氰镀铜液具有良好的分数能力和深镀能力，电流效率优于氰化镀铜；技术工艺范围宽，操作条件易实现，镀液成本相对较低，可代替氰化镀铜作预镀层，作为钢铁件、铜合金件、锌合金件压铸件电镀酸铜/光亮镍/铬的底镀层；保护自然资源和人类的生存环境,符合国家产业发展政策，有利于实施可持续发展战略，在政策上具有较大的支持力度，因而该产品的市场潜力巨大，前景广阔。
同类课题研究水平概述
- 国内外有关无氰镀铜的工艺和理论研究已有报道，已研究的无氰镀铜工艺主要有焦磷酸盐体系镀铜，乙二胺体系镀铜，酸性的氟硼酸和氨基磺酸体系镀铜，卤素化合物镀铜，含羟基的多元醇镀铜，三乙醇胺镀铜，山梨醇镀铜和丙三醇镀铜等，还有混合配位剂体系镀铜，如柠檬酸-酒石酸盐配位剂，有机磷酸-有机胺-羧酸配位剂，EDTA-柠檬酸-酒石酸盐配位剂，酒石酸钾钠-三乙醇胺配位剂和聚磷酸盐-氨化合物-聚胺盐配位剂等。无氰镀铜工艺众多，但工艺综合性能指标基本上尚未能真正达到或超过氰化镀铜工艺。
