专利名称：一种在铁基体上双脉冲预镀无氰碱铜的方法
技术领域：
本发明属于电镀铜的技术领域，具体的涉及一种在铁基体上双脉冲预镀无氰碱铜的方法。
背景技术：
无氰预镀铜要解决的最主要问题是提高基体与镀层间的结合力，尤其是以钢铁或锌合金压铸件为基体材料。长期以来人们通过各种 方法和途径来克服这一难题，其中常用的方法是通过选择络合能力强的络合剂形成新的络合镀液或采用预浸的方法来解决。目前电镀铜技术多采用直流电源，其中氰化镀铜也可采用周期换向电源，焦磷酸盐镀铜宜采用单向全波或单向半波直流电源。CN102234825提出的铁基体上柠檬酸盐碱性无氰镀铜的工业化方法，是在柠檬酸盐双络合体系碱性条件下采用直流电源进行电镀，而直流电镀法所允许的峰值电流密度较小，所得的镀层孔隙率高，有严重的分层，会出现起皮的现象。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在的缺陷而提供一种在铁基体上双脉冲预镀无氰碱铜的方法，该方法属于无氰碱性镀铜，采用双脉冲进行预镀铜，是通过改变脉冲电源的一系列参数来得到结合力好、孔隙率低、结晶细小的预镀铜层。以双脉冲电镀法取代直流电镀在铁基体上实现结合力良好的预镀铜层，以取代传统的有毒害的氰化预镀铜工艺，消除氰化物污染。本发明的技术方案为一种在铁基体上双脉冲预镀无氰碱铜的方法，包括以下步骤
(O配制碱性无氰镀铜液配制所得的碱性无氰镀铜液的组成为每升碱性无氰镀铜液包括40g无水硫酸铜,60 g朽1檬酸钠,50mL醇胺,30g十水硫酸钠,6g氢氧化钠,2g硫氰酸钾；
(2)铁基体预处理首先对铁基体在温度70 80°C条件下用除油剂进行除油，所用除油剂为每升除油剂包括氢氧化钠8g,碳酸钠38g,磷酸钠50g,待除油完成后先用热水清洗，再用流动水清洗；然后对除油的铁基体在温度30 40°C下用浸蚀剂进行浸蚀除锈，所用浸蚀剂包括质量分数为15% 20%盐酸溶液，O. 5 5g/L六次甲基四胺，待锈除净后经过2道冷水清洗；最后在室温下用质量分数为3%盐酸溶液对除锈后的铁基体进行浸溃活化，浸溃时间为30 60s，浸溃活化完成后水洗，预处理完成；
(3)双脉冲碱性无氰预镀铜首先在电镀槽内加入步骤(I)所配制的碱性无氰镀铜液，调节镀铜液pH为10，当pH低于10时采用质量分数为40%的氢氧化钾调至pH为10，当pH高于10时采用质量分数为10%的稀硫酸调至pH为10，然后将预处理好的铁基体与双脉冲电源的阴极相连，阳极采用电解铜板，再将连接完成的铁基体与双脉冲电源整体放入电镀槽内，室温下进行双脉冲预镀铜，电镀时间IOmin即可得到预镀铜层，其中脉冲工艺条件为正向平均电流密度O. 30(Tl. 635A/dm2，反向平均电流密度O. 10(T0. 545A/dm2，正向脉宽600 μ S，反向脉宽100 μ S，正向周期1000 μ S，反向周期3000 μ S ；
(4)待步骤(3)完成后对碱性无氰镀铜液进行废水回收，水洗预镀铜层；
(5)对步骤(4)水洗完成后所得的预镀铜层进行镀层检验。所述步骤(I)配制碱性无氰镀铜液的具体步骤如下首先分别称取五水硫酸铜、柠檬酸钠、十水硫酸钠、硫氰酸钾，然后将所称取的五水硫酸铜、柠檬酸钠、十水硫酸钠、硫氰酸钾分别溶解并混合搅拌均匀得到混合溶液，再量取醇胺加入至混合溶液中，同时称取氢氧化钠溶解后加入至混合溶液中，最后稀释并混合均匀待用。所述步骤(3)中的脉冲工艺条件为正向平均电流密度O. 400 I. 500A/dm2，反向平均电流密度O. 130 O. 500A/dm2，正向脉宽600 μ S，反向脉宽100 μ S，正向周期1000 μ S，反向周期3000 μ S。所述步骤(3)中的脉冲工艺条件为正向平均电流密度O. 3A/dm2，反向平均电流密度O. lA/dm2，正向脉宽600μ S，反向脉宽100 μ S，正向周期1000 μ S，反向周期3000 μ S。本发明的有益效果为与直流电镀铜法相比，双脉冲电镀铜具有很多优点，脉冲电镀铜所允许的峰值电流密度比直流电镀的要大许多倍，可获得孔隙率低、致密、导电率高、内应力低、镀层结合力好的沉积层，从而具有良好的防护能力；同时双脉冲电镀铜还可降低浓差极化，提高阴极的电流密度，从而达到提高预镀铜速度的作用。下面通过本发明的双脉冲预镀铜方法与直流电预镀铜方法的具体实验结果对比进行详细说明。当采用本发明预镀铜方法的双脉冲工艺条件为正向平均电流密度O. 3A/dm2，反向平均电流密度O.认/(11112，正向脉宽600^，反向脉宽100 μ S，正向周期1000 μ S，反向周期3000 μ S，室温电镀IOmin获得的预镀铜层与直流条件下阴极电流密度为O. 3A/dm2，室温电镀IOmin所得预镀铜层比较如表I。表I:双脉冲电镀与直流电镀所得预镀铜层比较。
I对比指标.g.g平缉厚《g平均《层结含允泽g, s积逸度 分I度 i:us.) . iljl*. 力·.(.ufA,:1 Λ · I
SI:冲宅+■ 6.7,3 +ff#要求.r+:14..+ 9&. 20- I本发明的在铁基体上双脉冲预镀无氰碱铜的方法，属于无氰碱性镀铜，本发明改变传统方法，采用双脉冲进行预镀铜，是通过改变脉冲电源的一系列参数来得到结合力好、孔隙率低、结晶细小的预镀铜层。以双脉冲电镀法取代直流电镀在铁基体上实现结合力良好的预镀铜层，以取代传统的有毒害的氰化预镀铜工艺，消除氰化物污染。通过脉冲工艺参数选择，提高预镀铜层与铁基体间的结合力，为取代有毒的氰化预镀铜工艺提出一种新工艺。同时双脉冲电镀还改变了镀层的结构，使镀层平滑、细致、光亮；降低镀层的孔隙率、提高镀层沉积速度。该方法适用于铁基体电镀，工艺环保无污染、无毒无害。
图I为本发明具体实施方式
中预镀铜层在扫描电子显微镜下的断面结构 图2为直流电电镀的预镀铜层在扫描电子显微镜下的断面结构 图3为本发明具体实施方式
中预镀铜层在扫描电子显微镜下的表面结构图；
图4为直流电电镀的预镀铜层在扫描电子显微镜下的表面结构图。
具体实施例方式下面通过具体实施例对本发明进行详细的描述。实施例I
(O配制碱性无氰镀铜液首先分别称取五水硫酸铜40g、柠檬酸钠60g、十水硫酸钠30g、硫氰酸钾2g，然后将所称取的五水硫酸铜、柠檬酸钠、十水硫酸钠、硫氰酸钾分别溶解于少量蒸馏水或去离子水中，之后混合搅拌均匀得到混合溶液，量取50ml的醇胺加入混合溶液中，称取氢氧化钠6g用少量蒸馏水或去离子水溶解，加入混合溶液中，将混合溶液稀释至I升，混合均匀待用；
(2)铁基体预处理首先对铁基体在温度70 80°C条件下用一定量的除油剂进行除油，所用除油剂为每升除油剂包括氢氧化钠Sg，碳酸钠38g，磷酸钠50g，待除油完成后先用热水清洗，再用流动水清洗；然后对除油的铁基体在温度30 40°C下用浸蚀剂进行浸蚀除锈，所用浸蚀剂包括质量分数为15% 20%盐酸溶液，O. 5 5g/L六次甲基四胺，待锈除净后经过2道冷水清洗；最后在室温下用质量分数为3%盐酸溶液对除锈后的铁基体进行浸溃活化，浸溃时间为30 60s，浸溃活化完成后水洗，预处理完成；
(3)双脉冲碱性无氰预镀铜首先在电镀槽内加入适量步骤(I)所配制的碱性无氰镀铜液，调节镀铜液pH为10，当pH低于10时采用质量分数为40%的氢氧化钾调至pH为10，当pH高于10时采用质量分数为10%的稀硫酸调至pH为10，然后将预处理好的铁基体与双脉冲电源的阴极相连，阳极采用电解铜板，再将连接完成的铁基体与双脉冲电源整体放入电镀槽内，室温下进行双脉冲预镀铜，电镀时间IOmin即可得到预镀铜层，其中脉冲工艺条件为正向平均电流密度O. 3A/dm2，反向平均电流密度O.认/(11112，正向脉宽600^，反向脉宽100 μ S，正向周期1000 μ S，反向周期3000 μ s ；
(4)待步骤(3)完成后对碱性无氰镀铜液进行废水回收，水洗预镀铜层；
(5)对步骤(4)水洗后所得的预镀铜层进行镀层检验。实施例2
步骤双脉冲碱性无氰预镀铜中的脉冲工艺条件为正向平均电流密度O. 4A/dm2，反向平均电流密度O. 13么/(11112，正向脉宽600^，反向脉宽100 μ S，正向周期1000 μ S，反向周期3000 μ S。其他步骤与实施例I相同。实施例3
步骤双脉冲碱性无氰预镀铜中的脉冲工艺条件为正向平均电流密度O. 8A/dm2，反向平均电流密度O. 26么/(11112，正向脉宽600^，反向脉宽100 μ S，正向周期1000 μ S，反向周期3000 μ S。其他步骤与实施例I相同。实施例4
步骤双脉冲碱性无氰预镀铜中的脉冲工艺条件为正向平均电流密度l.OA/dm2，反向平均电流密度O. 33么/(11112，正向脉宽600^，反向脉宽100 μ S ，正向周期1000 μ S，反向周期3000 μ S。其他步骤与实施例I相同。实施例5
步骤双脉冲碱性无氰预镀铜中的脉冲工艺条件为正向平均电流密度I. 2A/dm2，反向平均电流密度O. 4么/(11112，正向脉宽60(^8，反向脉宽100 μ S，正向周期1000 μ S，反向周期3000 μ S。其他步骤与实施例I相同。实施例6
步骤双脉冲碱性无氰预镀铜中的脉冲工艺条件为正向平均电流密度I. 5A/dm2，反向平均电流密度O. 5么/(11112，正向脉宽60(^8，反向脉宽100 μ S，正向周期1000 μ S，反向周期3000 μ S。其他步骤与实施例I相同。表2本发明实施例性能比较。
权利要求
1.一种在铁基体上双脉冲预镀无氰碱铜的方法，包括以下步骤 (1)配制碱性无氰镀铜液配制所得的碱性无氰镀铜液的组成为每升碱性无氰镀铜液包括40g无水硫酸铜,60 g朽1檬酸钠,50mL醇胺,30g十水硫酸钠,6g氢氧化钠,2g硫氰酸钾； (2)铁基体预处理首先对铁基体在温度70 80°C条件下用除油剂进行除油，所用除油剂为每升除油剂包括氢氧化钠8g,碳酸钠38g,磷酸钠50g,待除油完成后先用热水清洗，再用流动水清洗；然后对除油的铁基体在温度30 40°C下用浸蚀剂进行浸蚀除锈，所用浸蚀剂包括质量分数为15% 20%的盐酸溶液，0. 5 5g/L六次甲基四胺，待锈除净后经过2道冷水清洗；最后在室温下用质量分数为3%的盐酸溶液对除锈后的铁基体进行浸溃活化，浸溃时间为30 60s，浸溃活化完成后水洗，预处理完成； (3)双脉冲碱性无氰预镀铜首先在电镀槽内加入步骤(I)所配制的碱性无氰镀铜液，调节镀铜液PH为10，然后将预处理好的铁基体与双脉冲电源的阴极相连，阳极采用电解铜板，再将连接完成的铁基体与双脉冲电源整体放入电镀槽内，室温下进行双脉冲预镀铜，电镀时间IOmin即可得到预镀铜层，其中脉冲工艺条件为正向平均电流密度0. 30(Tl. 635A/dm2，反向平均电流密度0. 10(H). 545A/dm2，正向脉宽600 y S，反向脉宽IOOy S，正向周期IOOOii S，反向周期 3000 u s ； (4)待步骤(3)完成后对碱性无氰镀铜液进行废水回收，水洗预镀铜层； (5)对步骤(4)水洗完成后所得预镀铜层进行镀层检验。
2.根据权利要求I所述的在铁基体上双脉冲预镀无氰碱铜的方法，其特征在于，所述步骤(I)配制碱性无氰镀铜液的具体步骤如下首先分别称取五水硫酸铜、柠檬酸钠、十水硫酸钠、硫氰酸钾，然后将所称取的五水硫酸铜、柠檬酸钠、十水硫酸钠、硫氰酸钾分别溶解并混合搅拌均匀得到混合溶液，再量取醇胺加入至混合溶液中，同时称取氢氧化钠溶解后加入至混合溶液中，最后稀释并混合均匀待用。
3.根据权利要求I所述的在铁基体上双脉冲预镀无氰碱铜的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的脉冲工艺条件为正向平均电流密度0. 400 1.500A/dm2，反向平均电流密度0. 130 0. 500A/dm2，正向脉宽600ii S，反向脉宽IOOy S，正向周期IOOOy S，反向周期3000u S。
4.根据权利要求I所述的在铁基体上双脉冲预镀无氰碱铜的方法，其特征在于，所述步骤(3)中的脉冲工艺条件为正向平均电流密度0. 3A/dm2，反向平均电流密度0. I A/dm2,正向脉宽600 ii s，反向脉宽IOOii S，正向周期IOOOii S，反向周期3000 ii S。
全文摘要
本发明属于电镀铜的技术领域，具体的涉及一种在铁基体上双脉冲预镀无氰碱铜的方法。该方法包括以下步骤(1)配制碱性无氰镀铜液；(2)铁基体预处理；(3)双脉冲碱性无氰预镀铜；(4)待步骤(3)完成后对碱性无氰镀铜液进行废水回收，水洗预镀铜层；(5)对步骤(4)水洗完成后所得的预镀铜层进行镀层检验。该方法属于无氰碱性镀铜，以双脉冲电镀法取代直流电镀在钢铁的基体上实现结合力良好的预镀铜层，以取代传统的有毒害的氰化预镀铜工艺，消除氰化物污染。
文档编号C25D3/38GK102677116SQ20121019163
公开日2012年9月19日 申请日期2012年6月12日 优先权日2012年6月12日
发明者冯立明, 张华平, 杨红梅, 王景, 王玥, 郭晓斐 申请人:山东建筑大学