Cu-Zn-Sn三元无氰仿金电镀工艺研究

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解决电镀行业的环保问题,最根本的是必须控制剧毒和有毒化学物质的使用量,尽可能采用无毒或低毒的电镀代用物质,积极开发清洁电镀生产工艺。仿金电镀作为一种装饰性合金电镀,因其可获得类似金的光亮金黄色外观而备受关注,但其中最常用、最稳定的镀液是氰化镀液,而氰化物污染是电镀行业危害最大的污染项目。因此,研究无氰仿金电镀新工艺,探讨优化工艺条件,使其能真正应用于工业生产,具有重要的社会价值和环保意义。   本论文首先综述无氰仿金电镀的研究现状和存在问题,提出以焦磷酸盐为主络合剂的铜锌锡三元无氰仿金电镀工艺,此工艺是同时符合清洁生产理念和工业应用要求的最佳选择。其次,采用焦磷酸盐Cu-Zn-Sn三元碱性仿金电镀体系新工艺,尝试改进镀液配方,通过正交试验寻求最佳工艺条件。确定工艺参数如下:实验温度为37℃,pH值为8.5,电镀时间为45min,电流密度为0.20A/dm2。然后,采用仿金电镀速率和镀层外观状况作为评价标准,重点研究镀液温度和电流密度的影响,同时考察电镀时间对镀层厚度的影响。结果表明,在最佳工艺条件下,通过间歇更换阳极的方法,延长电镀时间,能够使仿金电镀双侧镀层厚度均达到20μm左右,是传统镀层厚度的20倍,从而克服传统三元仿金镀层过薄的缺点。进而,对仿金镀层性能和仿金镀液性能进行测试分析。利用SEM、EDAX+ICP、XPS和XRD等方法分别考察镀层的表面状况、元素组成、元素表面化合态和相结晶等性能。结果表明:所得仿金镀层表面平整、结晶细致;镀层元素主要是铜、锡和少量锌;从镀层表面到体相,铜和锡的含量基本保持不变,而锌含量逐渐增加:镀层表面中铜以Cu和Cu+形式存在,而锡以Sn2+和Sn4+形式存在;镀层相结晶为面心立方Cu0.64Zn0.36,其结晶性能良好,锡元素渗透到晶相晶格中。利用放置法、远近阴极法和内孔法分别考察镀液的稳定性、均镀能力和深镀能力。结果表明:仿金镀液的上述性能良好。最后,对本论文研究的无氰仿金电镀工艺进行成本核算,并和传统有氰电镀工艺进行比较。结果表明,无氰仿金电镀成本低于有氰仿金电镀,对工业生产具有显著经济效益。
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