CN108193239A - 一种镀铜钢线及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种镀铜钢线及其生产方法。所述镀铜钢线的生产方法包括：将低碳钢预处理，预镀铜，水洗后铜前活化、酸性镀厚铜，再经后处理得到镀铜钢线。本发明通过对现有镀铜钢线的工艺改进，确定了以三种方式除油‑预镀铜‑酸性镀厚铜为主的工序；采用HEDP溶液活化、预镀铜层，大大提高铜钢的结合力；同时采用高温高电流密度高速空气搅拌下电镀，通过多方面协同作用，快速实现致密、光滑的镀层。

Description

一种镀铜钢线及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种镀铜钢线及其生产方法，属于电镀技术领域。
背景技术
随着信息化技术的不断进步，专业、有效的防雷技术在各领域和行业的需求尤为迫切；长期、可靠、稳定的接地系统是维持设备稳定运行、保证设备和人员安全的根本保障，接地系统长期安全可靠运行的关键在于正确选择合适的接地材料和可靠连接。
目前我国传统接地材料大多采用钢材质(镀锌扁钢)，但钢材耐蚀性差，接地装置的腐蚀问题不断暴露，每年需投入大量资金和人力改造镀锌钢接地装置。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种镀铜钢线的生产方法，将低碳钢线经过预镀铜层打底后进行酸性镀厚铜，所得镀铜钢线中铜钢结合力良好，铜层厚而均匀，可承受大电流冲击。
本发明采用如下技术方案实现的。
一种镀铜钢线的生产方法，包括：将低碳钢预处理，预镀铜，水洗后铜前活化进行酸性镀厚铜，后处理得到镀铜钢线。
所述预处理包括：化学除油、超声波除油、电解除油、水洗、酸洗、超声波水洗等可有利于低碳钢镀铜工艺效果的前处理工序。
其中，所述化学除油、超声波除油、电解除油是在60～80℃条件下进行，优选超声波频率为28-40Hz，电解除油的通电电流为350-500A；高温下采用多种清洗方式可加快油脂的清洗速度，强化除油的效果，使钢材表面的任何油脂都能清洗干净，并节省整体清洗时间。
所述水洗采用热水洗，热水温度以40～60℃为宜，避免在钢材表面形成碱膜。
所述酸洗用来清洗钢材表面的锈迹及氧化膜，优选使用20％稀盐酸进行酸洗。
所述超声波水洗用来清洗因酸洗而在钢材表面形成的黑灰，这些黑灰是酸蚀后留下的杂质，优选超声频率为28-35Hz。
在所述预镀铜前先进行预镀前活化，所述活化液为15～40g/L HEDP溶液，优选20-40g/L，活化温度为常温，活化时间为10-20s。所述预镀铜活化用于去除钢材表面的氧化膜，同时活化可使钢材表面带有一层HEDP(羟基乙叉二磷酸)活化液，可强化表面络合铜离子的生成，有利于预镀层的产生。所述活化液由络合剂HEDP配制而成，呈弱酸性。
所述预镀铜是利用络合铜离子在电解作用下在低碳钢表面析出致密的无空隙的预镀铜层，预镀铜层厚度为3～5μm；所述络合铜离子是由HEDP作为络合剂可与铜离子所形成的；避免了溶液中存在游离的铜离子与铁发生置换铜反应，进而导致置换铜层非常疏松，影响产品铜钢结合力。
所述预镀铜工序中，电镀液配方为：
所述预镀铜工序是以压延紫铜板为阳极，阴阳极面积比为1:(2～3)；电镀温度为50～60℃，电流密度为0.5～2A/dm2，电镀时间为70s～110s，优选80s。
本发明采用高温高电流密度下进行电镀，高温度一方面提高镀铜层的韧性，另一方面大大增加了主盐CuSO4·5H2O的溶解度，高浓度即主盐CuSO4·5H2O浓度远高于常温下的溶解度，以此来提供快速发生电子转移的Cu2+。高电流密度使Cu2+快速发生电子转移，瞬间沉积在钢铁基体上，实现高速完成镀层厚度。高效的空气搅拌消除了极端条件下严重的浓差极化的影响，得到光滑的镀层。高效的空气搅拌是在镀槽底部敷设空搅管，空搅管上均匀排布直径在1.5～2.5mm的出气孔，由风机向空搅管内提供高压力气体，气体搅动液面翻滚，实现搅拌效果。在由于高速沉积，使得钢铁圆线(阴极)周围的二价铜离子大量缺失，通过空气在液体中快速流动的作用，把阴极区缺少铜离子的溶液赶走，以快速补充铜离子，因为这种补充速度远大于电迁移的速度，可以快速的消除浓差极化，从而达到连续快速沉积的功效。
所述酸性镀厚铜的工艺条件为：以磷铜球为阳极，阴阳极面积比为1:(8～12)，优选1:10，电镀温度为50～60℃，电流密度为55～80A/dm2；电镀时间为20min～30min；镀铜厚度为254μm以上。
电镀液由如下组分组成：
其中，添加剂A选自2-巯基苯并咪唑、亚乙基硫脲、四氢噻唑-2-硫酮中的一种或几种。
添加剂B选自交联聚酰胺或其水溶液、聚乙二醇、二硫丙烷磺酸盐中的一种或几种。
本发明还提供上述方法制得的镀铜钢线，其镀层厚度为254～275μm，导电率在21％以上。
本发明所述方案取得的有益效果如下：
本发明通过对现有镀铜钢线的工艺改进，确定了以三种方式除油-预镀铜-酸性镀厚铜为主的工序；采用HEDP溶液活化、预镀铜层，大大提高铜钢的结合力；同时采用高温高电流密度高速空气搅拌下电镀，通过多方面协同作用，快速实现致密、光滑的镀层。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供一种镀铜钢线的生产方法，包括：
工序：上料→化学除油→超声波除油→电解除油→热水洗→酸洗→超声波水洗→预镀前活化→预镀铜→水洗→铜前活化→酸性镀厚铜→水洗→封闭→水洗→烘干→收料。其中：
上料：将低碳钢盘条通过旋转的上料机构开卷、拉直，并输送到镀槽。
化学除油的具体操作步骤为：在温度65℃下，使低碳钢盘条通过化学除油槽，槽液温度通过加热器始终保持在65℃。
超声波除油的具体操作步骤为：在温度65℃下，使低碳钢盘条通过超声波除油槽，槽液温度通过加热器始终保持在65℃，低碳钢盘条两侧设置超声波震板，超声波频率为40Hz。
电解除油的具体操作步骤为：在温度65℃下，使低碳钢盘条通过电解除油槽，槽液温度通过加热器始终保持在65℃，低碳钢盘条两侧设置不锈钢阴极板，低碳钢盘条接高频开关电源阳极，不锈钢阴极板接阴极，通电电流为350A。
除油后，先用45℃的热水清洗，再用20％稀盐酸进行酸洗，使低碳钢盘条通过酸洗槽，清除钢材表面的锈迹及氧化膜；最后在进行超声波水洗。其中，超声波水洗的操作参数为：超声波频率为28Hz，时间为1min。
预镀前活化工序的操作参数为：HEDP(羟基乙叉二磷酸)20g/L，常温下活化时间10s。
预镀铜工序如下：
铜前活化工序的具体操作步骤为：使低碳钢盘条通过铜前活化槽，用5％稀硫酸溶液活化。
酸性镀厚铜工序如下：
封闭工序：使铜层表面形成一层保护膜，长期暴露在空气中不会发生氧化。
收料工序：将镀铜钢线盘成盘条，节省空间，方便运输及储存。
所得镀铜钢线的镀层厚度为260μm。
实施例2
本实施例提供一种镀铜钢线的生产方法，包括：
工序：上料→化学除油→超声波除油→电解除油→热水洗→酸洗→超声波水洗→预镀前活化→预镀铜→水洗→铜前活化→酸性镀厚铜→水洗→封闭→水洗→烘干→收料。其中：
上料：将低碳钢盘条通过旋转的上料机构开卷、拉直，并输送到镀槽。
化学除油的具体操作步骤为：在温度72℃下，使低碳钢盘条通过化学除油槽，槽液温度通过加热器始终保持在72℃。
超声波除油的具体操作步骤为：在温度70℃下，使低碳钢盘条通过超声波除油槽，槽液温度通过加热器始终保持在70℃，低碳钢盘条两侧设置超声波震板，超声波频率为35Hz。
电解除油的具体操作步骤为：在温度80℃下，使低碳钢盘条通过电解除油槽，槽液温度通过加热器始终保持在80℃，低碳钢盘条两侧设置不锈钢阴极板，低碳钢盘条接高频开关电源阳极，不锈钢阴极板接阴极，通电电流为400A。
除油后，先用50℃的热水清洗，再用20％稀盐酸进行酸洗，使低碳钢盘条通过酸洗槽，清除钢材表面的锈迹及氧化膜；最后在进行超声波水洗。其中，超声波水洗的操作参数为：超声波频率为35Hz，时间为0.5min。
预镀前活化工序的操作参数为：HEDP(羟基乙叉二磷酸)30g/L，常温下活化时间15s。
预镀铜工序如下：
铜前活化工序具体操作步骤为：使低碳钢盘条通过铜前活化槽，用5％稀硫酸溶液活化。
酸性镀厚铜工序如下：
封闭工序：使铜层表面形成一层保护膜，长期暴露在空气中不会发生氧化。
收料工序：将镀铜钢线盘成盘条，节省空间，方便运输及储存。
所得镀铜钢线的镀层厚度为265μm。
实施例3
本实施例提供一种镀铜钢线的生产方法，包括：
工序：上料→化学除油→超声波除油→电解除油→热水洗→酸洗→超声波水洗→预镀前活化→预镀铜→水洗→铜前活化→酸性镀厚铜→水洗→封闭→水洗→烘干→收料。其中：
上料：将低碳钢盘条通过旋转的上料机构开卷、拉直，并输送到镀槽。
化学除油的具体操作步骤为：在温度80℃下，使低碳钢盘条通过化学除油槽，槽液温度通过加热器始终保持在80℃。
超声波除油的具体操作步骤为：在温度78℃下，使低碳钢盘条通过超声波除油槽，槽液温度通过加热器始终保持在78℃，低碳钢盘条两侧设置超声波震板，超声波频率为28Hz。
电解除油的具体操作步骤为：在温度75℃下，使低碳钢盘条通过电解除油槽，槽液温度通过加热器始终保持在75℃，低碳钢盘条两侧设置不锈钢阴极板，低碳钢盘条接高频开关电源阳极，不锈钢阴极板接阴极，通电电流为500A。
除油后，先用60℃的热水清洗，再用20％稀盐酸进行酸洗，使低碳钢盘条通过酸洗槽，清除钢材表面的锈迹及氧化膜；最后在进行超声波水洗。其中，超声波水洗的操作参数为：超声波频率为28Hz，时间为1.5min。
预镀前活化工序的操作参数为：HEDP(羟基乙叉二磷酸)40g/L，常温下活化时间20s。
预镀铜工序如下：
铜前活化工序具体操作步骤为：使低碳钢盘条通过铜前活化槽，用5％稀硫酸溶液活化。
酸性镀厚铜工序如下：
封闭工序：使铜层表面形成一层保护膜，长期暴露在空气中不会发生氧化。
收料工序：将镀铜钢线盘成盘条，节省空间，方便运输及储存。
所得镀铜钢线的镀层厚度为275μm。
产品检测：
将实施例1-3所得镀铜钢线进行性能测试，结果如下：
1、铜钢之间结合性：90°弯折5次后铜层不开裂，30°弯折23次后铜层不开裂；
2、电流冲击：导电率在21％以上；
3、镀层均匀性：铜层厚度在254～275μm之间；
4、耐腐蚀性能：耐中性盐雾腐蚀试验72小时，合格。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种镀铜钢线的生产方法，其特征在于，包括：将低碳钢预处理，预镀铜，水洗后铜前活化、酸性镀厚铜，再经后处理得到镀铜钢线。
2.根据权利要求1所述的镀铜钢线的生产方法，其特征在于，所述预处理包括：化学除油、超声波除油、电解除油、水洗、酸洗、超声波水洗中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的镀铜钢线的生产方法，其特征在于，所述化学除油、超声波除油、电解除油是在60～80℃条件下进行。
4.根据权利要求1-3任一所述的镀铜钢线的生产方法，其特征在于，在所述预镀铜前先进行活化，所述活化液为15～40g/L HEDP溶液。
5.根据权利要求1-4任一所述的镀铜钢线的生产方法，其特征在于，所述预镀铜工序中，电镀液配方为：
6.根据权利要求1-5任一所述的镀铜钢线的生产方法，其特征在于，所述预镀铜工序是以压延紫铜板为阳极，阴阳极面积比为1:(2～3)；电镀温度为50～60℃，电流密度为0.5～2A/dm2，电镀时间为70s～110s，优选80s。
7.根据权利要求1-6任一所述的镀铜钢线的生产方法，其特征在于，所述酸性镀厚铜的工艺条件为：以磷铜球为阳极，阴阳极面积比为1:(8～12)，优选1:10，电镀温度为50～60℃，电流密度为55～80A/dm2；电镀时间为20min～30min。
8.根据权利要求1-7任一所述的镀铜钢线的生产方法，其特征在于，所述酸性镀厚铜中，电镀液由如下组分组成：
9.根据权利要求8所述的镀铜钢线的生产方法，其特征在于，添加剂A选自2-巯基苯并咪唑、亚乙基硫脲、四氢噻唑-2-硫酮中的一种或几种；添加剂B选自交联聚酰胺或其水溶液、聚乙二醇、二硫丙烷磺酸盐中的一种或几种。
10.权利要求1-9任一所述方法制得的镀铜钢线。
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