LSCuSn无氰白铜锡电镀工艺(试用版)
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LSCuSn无氰白铜锡工艺是一种碱性无氰的电镀铜锡合金(铜:锡约为45:55)镀层的新工艺,采用有机添加剂,属环保型的电镀工艺。具有镀层白亮、结晶细致、耐磨(硬度500HV)及防腐能力强的特点,是电镀镍的较理想替代工艺,适用于镀金、银、钯、铑之前的底层电镀,也可用于面色电镀。
1. 镀液组成及操作条件
成分 标准(g/L) 范围(g/L) 消耗 按镀液比重适量补加 焦磷酸钾 350 320-400 焦磷酸铜 10(以Cu计3.6) 5-12(以Cu计2--5) 50-80g/100Ah 焦磷酸亚锡 25(以Sn计14.5) 20-35(以Sn计10--20) 120-250g/100Ah 添加剂LSCuSn-A 100mL/L 80-120 mL/L 100-200mL/100Ah 添加剂LSCuSn-B 20 mL/L 10-30 mL/L 50-100mL/100Ah 光亮剂LSCuSn-C 15 mL/L 10-20 mL/L 10-50mL/100Ah 铜锡比 1:4 1:3-5 P比[P2O7]:[Sn+Cu] 8.8 8.0—9.5 镀液比重 1.25 (30波美) 25-35(波美) 操作温度(℃) 25 20-30 PH值 8.4 8.2-9.2 工件转动 需要 过滤 滤芯≤3微米,每小时过滤最小3-4次 操作电压(V) 1.5-3.5 阴极电流密度DK(A/dm2) 0.5-1 阳极电流密度DA(A/dm2) ≤1 沉积率 在1 A/dm2接近0.5um/min 电流效率(η) 接近90% 注:①每添加2.8g/L焦磷酸铜可提高铜含量1g/L;每添加1.8 g/L焦磷酸亚锡可提高锡含量1 g/L。
②调高PH值可使用20%氢氧化钾溶液,调低PH值使用络合剂LSCuSn-A。
2. 槽液配制方法(按100升计算)
2.1 用2%氢氧化钾清洗镀槽和过滤泵2小时,以纯水彻底清洗。 2.2 加入50升纯水。
2.3 加入20公斤焦磷酸钾,1公斤焦磷酸铜,搅拌使溶解完全,加入添加剂LSCuSn-A10升,此
为A溶液;在另一清洁容器中加入15公斤焦磷酸钾,2.5公斤焦磷酸亚锡搅拌至完全溶解,此为B溶液。溶解后,于搅拌下将B溶液缓慢加入A溶液中,活性炭处理至镀液清澈。 2.4 加入2公升添加剂LSCuSn-B,1.5公升光亮剂LSCuSn-C。 2.5 用纯水加至工作液面,混匀,恒温25℃,然后试镀。
3. 设备要求
镀槽:PP、PE等塑料制造;
电源:高頻开关电源或波纹小于2%的标准直流电源并加滤波,附有安培分钟计等;
过滤泵:用PP滤芯(孔隙率3微米)连续过滤,滤芯先在10%氢氧化钾溶液中浸泡数小时,
然后用流动水冲洗干净才可使用,滤泵必须达到每小时4个循环。
搅拌:机械搅拌与溶液过滤搅拌一起进行。
温度:溶液温度应保持在20-30℃之间,必要时需冷却降温。
阳极:316不锈钢板或铂钛合金阳极。
4. 故障及解决方法
故障现象 镀层不够光亮甚至白朦 镀层高位发白不够清亮 可能产生原因 铜盐不够 光亮剂LSCuSn-C不够 PH偏低 PH不在范围内 工作电流太小 焦磷酸亚锡偏低 温度过高 铜含量偏低 PH偏低 焦磷酸钾不够 光亮剂LSCuSn-C偏少 铜盐不够 PH偏低 光亮剂LSCuSn-C偏少 工作电流偏大 镀件移动太慢 光亮剂LSCuSn-C偏少 LSCuSn-B平时补充少 温度太低 PH偏低 焦磷酸亚锡含量偏低 焦钾不够,PH太低 解决方法 分析添加 补充光亮剂LSCuSn-C 1-5 ml/L 补充KOH1-5g/L 分析调整 分析补充 提高工作电压 补充焦磷酸亚锡1-10 g/L 降温至20-30℃ 补充焦磷酸铜1-2 g/L 补充1-2 g/L 补充焦磷酸钾10-20 g/L 补充光亮剂LSCuSn-C 1-5 ml/L 补充焦磷酸铜1-2 g/L 补充KOH1-5 g/L 补充光亮剂LSCuSn-C 1-5 ml/L 减小工作电流 加强搅拌 活性碳吸附并电解 补充光剂LSCuSn-C 1-5 ml/L 补充添加剂LSCuSn-B,1-2ml/L 提高温度至20-30℃ 补充焦钾10-20 g/L,KOH 1-5g/L 分析补充 补焦钾5-15g/L,KOH1-5 g/L 补充光亮剂LSCuSn-C 1-5 ml/L 降低操作电压 冲稀调整,补焦钾和焦磷酸亚锡 补充光亮剂LSCuSn-C 1-5ml/L 补充络合剂LSCuSn-A 1-5ml/L 镀层走位差,低位有漏镀现象 镀液中铜和锡比失调 光亮但偏黄 灰暗且带黑,高中位有暗云. 够光亮但离水马上变黄黑斑 镀层高电位有针孔 高区正常,低位有黑云、漏镀 光亮剂LSCuSn-C过量 镀层偏黑 镀层高区烧焦并呈现云雾状,光亮剂LSCuSn-C偏低 低位发黄及漏镀现象 电流密度过大 铜含量太高 光亮剂LSCuSn-C偏低 高区烧云雾状,中低电位正常 PH过高
附录一 无氰白铜锡电镀溶液分析方法
1. 铜和锡的测定
1.1 试剂
1.1.1 盐酸溶液(1+7)
1.1.2 EDTA溶液(0.05mol/L) 1.1.3 硫脲溶液(饱和)
1.1.4 六次甲基四胺溶液(30%) 1.1.5 二甲苯酚橙指示剂(1%) 1.1.6 氟化铵溶液(20%)
1.1.7 锌标准溶液(0.020.05mol/L):称取纯锌1.308g,以盐酸(1+1)溶解,移入1000mL
容量瓶中,用水稀至刻度,混匀。
1.2 分析方法
1.2.1 吸取1.00mL电镀溶液二份,分别置于300mL三角瓶中; 1.2.2 各加盐酸溶液(1.1.1)20mL;
1.2.3 加热至沸,在近沸点保温2—3min;
1.2.4 各加EDTA溶液(1.1.2)20mL,水20mL; 1.2.5 加热至沸,在近沸点保温2—3min; 1.2.6 流水冷却至室温;
1.2.7 一份加硫脲溶液(1.1.3)5 mL,混匀,放置1--2 min。另一份不加硫脲溶液。
1.2.8 各加水50 mL,六次甲基四胺溶液(1.1.4)40 mL,二甲苯酚橙指示剂(1.1.5)数滴; 1.2.9 加硫脲的一份溶液,用锌标准溶液(1.1.7)滴定,终点由黄变红,记录锌标准溶液消耗
的毫升数(V1)。接着,加氟化铵溶液(1.1.6)10 mL,混匀,放置10min,再用锌标准溶液(1.1.7)滴定,终点由黄变红,记录锌标准溶液消耗的毫升数(V2);
1.2 10 不加硫脲的一份溶液,用锌标准溶液(1.1.7)滴定,终点由草绿色变为紫红色,记录
锌标准溶液消耗的毫升数(V3)。
1.3 计算
Cu(g/L) = M×(V1-V3)×0.0635×1000
Sn(g/L) = M×V2×0.1187×1000
式中:M——锌标准溶液的摩尔浓度;
V1——滴定含硫脲的一份溶液时第一次所耗用锌标准溶液的毫升数; V2——滴定含硫脲的一份溶液时第二次所耗用锌标准溶液的毫升数; V3——滴定不含硫脲的一份溶液所耗用锌标准溶液的毫升数。
2. 焦磷酸钾(总)的测定
2.1 试剂
2.1.1 乙酸溶液(1mol/L)
2.1.2 硫酸镉溶液(0.02 mol/L)
2.1.3 缓冲溶液(pH=10):溶解45g氯化铵于水平,加350mL氨水(ρ0.89),稀至1L。 2.1.4 盐酸溶液(1+7)
2.1.5 PAN指示剂:0.1%乙醇溶液 2.1.6 EDTA标准溶液(0.05mol/L)
配制:称取分析纯EDTA20g,以水加热溶解后,冷却,稀释至1L。 标定:称取分析纯金属锌粒0.4g(四位有效数字)于250ml锥形瓶中,以少量盐酸(1+1)溶解,加热使溶解完全,冷却,移入100ml容量瓶中,加水稀释至刻度,摇匀,用移液管吸取20ml于250ml锥形瓶中,加水50ml,以氨水调节至微氨性,加入PH=10的缓冲溶液10ml,铬黑T指示剂数滴,摇匀,以配制好的EDTA标准溶液滴定至由红变蓝为终点。 C=[G×20/100] / [V×0.06538]
式中:C――标准EDTA溶液的摩尔浓度;
V――耗用标准EDTA溶液的毫升数 G――锌的质量(g)。
2.2 分析方法
2.2.1 吸取镀液1.00mL于300mL三角瓶中;
2.2.2 加水50mL,加乙酸溶液(2.1.1)10--10 mL,使溶液pH=3.8—4.0(第一次用酸度计校
正后得出乙酸溶液用量,以后不必每次测定);
2.2.3 加入硫酸镉溶液(2.1.2)30 mL,混匀,煮沸1—2min(注意勿使溶液冲出); 2.2.4 抽滤,用水冲洗瓶壁,洗涤沉淀数次;
2.2.5 将布氏漏斗移置原来的三角瓶上,以盐酸溶液(2.1.4)20 mL溶解沉淀并冲洗数次; 2.2.6 加水50mL,缓冲溶液(pH=10)(2.1.3)10 mL,PAN指示剂(2.1.5)数滴; 2.2.7 以EDTA标准溶液(2.1.6)滴定到由红变绿为终点。
2.3 计算
K4P2O7(g/L) = M×V×0.1652×1000
式中:M——EDTA标准溶液的摩尔浓度; V——耗用EDTA标准溶液的毫升数。
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