CN112410832A - 一种钢丝电化镀铜工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种钢丝电化镀铜工艺，涉及钢丝加工的技术领域。所述工艺是通过下述步骤来实现的：碱洗、酸洗、水洗、电化镀铜、镀后处理。利用本发明的工艺能够顺利在钢丝表面生成均匀、致密、平整、光洁的镀铜层，具有电镀效率高、成本低、工艺简单、镀液安全无毒的优点。
Description
技术领域
本发明涉及涉及钢丝加工的技术领域，更具体讲涉及一种钢丝电化镀铜工艺。
背景技术
在钢丝生产过程中，铜层是钢丝拉拔过程中的润滑层，镀铜层的厚度和结合力直接影响了线材的加工质量。电化镀铜工艺是通过电解化学溶液，使其与目标产品进行反应，使目标产品的表面均匀的附着一层铜镀层的工艺。传统的镀铜方式多利用氰化物溶液进行镀铜，由于氰化物本身及其副产物都具有相当强的毒性，对工人及环境会造成巨大危害，这种传统的镀铜方式正逐渐被人们放弃使用。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种钢丝电化镀铜工艺。利用本发明的工艺能够顺利在钢丝表面生成均匀、致密、平整、光洁的镀铜层，具有电镀效率高、成本低、工艺简单、镀液安全无毒的优点。
本发明的目的可通过下述技术措施来实现：
本发明的一种钢丝电化镀铜工艺是通过下述步骤来实现的：
A、碱洗：使钢丝以30～60m/min的速度通过80～95℃的碱溶液，并配合5～10A/dm2的电流密度电解清洗钢丝在包装、运输等过程中沾染的油污，进而清除钢丝表面的杂质；所述碱溶液是由下列组分混匀制成：Na2CO3 30～40g/L、NaOH 80～100g/L、Na2SiO3 8～10g/L、导电剂15～25g/L；
B、酸洗：碱洗后的钢丝以30～60m/min的速度通过80～95℃的酸溶液，并配合5～10A/dm2的电流密度、采用直进式无触点阴阳极交替电解酸洗，来中和钢丝表面残留的碱液，进一步清除钢丝表面蚀点、活化钢丝表面；所述酸溶液是由下列组分混匀制成：H3PO4240～360g/L、H2SO4 170～240g/L；
C、水洗：酸洗后的钢丝继续前移，先经过内装70～90℃热水的热水槽进行热水清洗，再经过内装10～35℃冷水的冷水槽进行冷水清洗；
D、电化镀铜：首先，在镀槽中配制镀铜溶液，所述镀铜溶液是由下列组分混匀制成：CuSO4·5H2O 170～220g/L、H2SO4 30～50g/L、导电剂8～10g/L、螯合剂5～10g/L、整平剂8～12g/L、增亮剂10～15g/L；然后，接通电源，铜块接通阳极，待镀钢丝接通阴极；接着，控制电流密度为2.0～3.5A/dm2，控制pH值为3.5～6.5，控制温度为50～70℃，使待镀钢丝在镀铜溶液中镀覆10～20min；其中所述整平剂在待镀钢丝开始镀覆1min后加入；
E、镀后处理：电化镀铜后的钢丝经过内盛有70～90℃钝化溶液的钝化槽静置2～5min，在镀层表面形成钝化膜，以便长期保持镀层的光泽度、防止镀层变色。
本发明中所述导电剂为氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钙、硫酸钾、碳酸钾、碳酸钠中的任一种或两种或两种以上的混合物。
本发明中所述螯合剂为乙二胺四乙酸二钠、羟基亚乙基二膦酸中的任一种或两种的混合物。
本发明中所述整平剂为硫脲、硫基苯并咪错，苯并三唑中的任一种或两种的混合物。
本发明中所述增亮剂为硫脲、明胶、酚磺酸中的任一种或两种的混合物。
本发明的设计原理如下：
由于CuSO4·5H2O 自身的溶解度有限，所以是铜离子提供者较好选择，而H2SO4 既能够增加导电率，又能够防止氧化亚铜的产生，因此本发明利用CuSO4·5H2O、H2SO4 和导电剂配制而成的镀铜溶液来进行电化镀铜，在电解镀铜的同时还能同步实现化学置换镀铜，提高了镀铜的效率；同时由于CuSO4·5H2O和H2SO4都无毒，具有镀液安全无毒的优点；此外，在镀铜溶液中加入螯合剂，能够与铜离子形成络合物，提高镀层结合力、光洁度，增快电镀速度，增大电镀过程中电流密度、PH值的可行性范围，保证电镀过程稳定进行；在镀铜溶液中加入有整平剂，整平剂因其较大的分子量，易于被吸附在钢丝表面，从而缓解钢丝弯折处因电流集中引起的镀层过厚，从而使钢丝表面镀铜厚度均匀平整；在镀铜溶液中加入有增亮剂，可以影响金属电沉积的过程，从而增加镀铜层的光泽和致密度，提高镀层质量。因此利用本发明的工艺能够顺利在钢丝表面生成均匀、致密、平整、光洁的镀铜层，具有电镀效率高、成本低、工艺简单、镀液安全无毒的优点。
本发明的有益技术效果如下：
利用本发明的工艺能够顺利在钢丝表面生成均匀、致密、平整、光洁的镀铜层，具有电镀效率高、成本低、工艺简单、镀液安全无毒的优点。
附图说明
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
本发明以下结合附图和实施例作进一步描述：
实施例一
实施例一的一种钢丝电化镀铜工艺是通过下述步骤来实现的：
A、碱洗：使直径为30mm的钢丝60m/min的速度通过80℃的碱溶液，并配合6A/dm2的电流密度电解清洗钢丝在包装、运输等过程中沾染的油污，进而清除钢丝表面的杂质；所述碱溶液是由下列组分混匀制成：Na2CO340g/L、NaOH 80g/L、Na2SiO38g/L、导电剂16g/L；
B、酸洗：碱洗后的钢丝以60m/min的速度通过95℃的酸溶液，并配合9.5A/dm2的电流密度、采用直进式无触点阴阳极交替电解酸洗，来中和钢丝表面残留的碱液，进一步清除钢丝表面蚀点、活化钢丝表面；所述酸溶液是由下列组分混匀制成：H3PO4 250g/L、H2SO4240g/L；
C、水洗：酸洗后的钢丝继续前移，先经过内装80℃热水的热水槽进行热水清洗，再经过内装20℃冷水的冷水槽进行冷水清洗；
D、电化镀铜：首先，在镀槽中配制镀铜溶液，所述镀铜溶液是由下列组分混匀制成：CuSO4·5H2O180g/L、H2SO430g/L、导电剂10g/L、螯合剂5.5g/L、整平剂12g/L、增亮剂10g/L；然后，接通电源，铜块接通阳极，待镀钢丝接通阴极；接着，控制电流密度为2.5A/dm2，控制pH值为3.5，控制温度为60℃，使待镀钢丝在镀铜溶液中镀覆10min；其中所述整平剂在待镀钢丝开始镀覆1min后加入；
E、镀后处理：电化镀铜后的钢丝经过内盛有70℃钝化溶液的钝化槽静置2min，在镀层表面形成钝化膜，以便长期保持镀层的光泽度、防止镀层变色。
本发明中所述导电剂为氯化钠和硫酸钠的混合物。
本发明中所述螯合剂为乙二胺四乙酸二钠。
本发明中所述整平剂为硫脲。
本发明中所述增亮剂为明胶。
实施例二
实施例二的一种钢丝电化镀铜工艺是通过下述步骤来实现的：
A、碱洗：使直径为45mm的钢丝50m/min的速度通过95℃的碱溶液，并配合7.5A/dm2的电流密度电解清洗钢丝在包装、运输等过程中沾染的油污，进而清除钢丝表面的杂质；所述碱溶液是由下列组分混匀制成：Na2CO330g/L、NaOH100g/L、Na2SiO39g/L、导电剂20g/L；
B、酸洗：碱洗后的钢丝以50m/min的速度通过80℃的酸溶液，并配合7.5A/dm2的电流密度、采用直进式无触点阴阳极交替电解酸洗，来中和钢丝表面残留的碱液，进一步清除钢丝表面蚀点、活化钢丝表面；所述酸溶液是由下列组分混匀制成：H3PO4350 g/L、H2SO4170g/L；
C、水洗：酸洗后的钢丝继续前移，先经过内装70℃热水的热水槽进行热水清洗，再经过内装10℃冷水的冷水槽进行冷水清洗；
D、电化镀铜：首先，在镀槽中配制镀铜溶液，所述镀铜溶液是由下列组分混匀制成：CuSO4·5H2O 200g/L、H2SO440g/L、导电剂9g/L、螯合剂7g/L、整平剂9g/L、增亮剂13g/L；然后，接通电源，铜块接通阳极，待镀钢丝接通阴极；接着，控制电流密度为3.5A/dm2，控制pH值为6，控制温度为70℃，使待镀钢丝在镀铜溶液中镀覆15min；其中所述整平剂在待镀钢丝开始镀覆1min后加入；
E、镀后处理：电化镀铜后的钢丝经过内盛有90℃钝化溶液的钝化槽静置3.5min，在镀层表面形成钝化膜，以便长期保持镀层的光泽度、防止镀层变色。
本发明中所述导电剂为氯化钾和碳酸钠的混合物。
本发明中所述螯合剂为乙二胺四乙酸二钠。
本发明中所述整平剂为苯并三唑。
本发明中所述增亮剂为硫脲。
实施例三
实施例三的一种钢丝电化镀铜工艺是通过下述步骤来实现的：
A、碱洗：使直径为60mm的钢丝30m/min的速度通过85℃的碱溶液，并配合9.5A/dm2的电流密度电解清洗钢丝在包装、运输等过程中沾染的油污，进而清除钢丝表面的杂质；所述碱溶液是由下列组分混匀制成：Na2CO335g/L、NaOH 90g/L、Na2SiO310g/L、导电剂24g/L；
B、酸洗：碱洗后的钢丝以30m/min的速度通过85℃的酸溶液，并配合6A/dm2的电流密度、采用直进式无触点阴阳极交替电解酸洗，来中和钢丝表面残留的碱液，进一步清除钢丝表面蚀点、活化钢丝表面；所述酸溶液是由下列组分混匀制成：H3PO4300g/L、H2SO4200g/L；
C、水洗：酸洗后的钢丝继续前移，先经过内装90℃热水的热水槽进行热水清洗，再经过内装35℃冷水的冷水槽进行冷水清洗；
D、电化镀铜：首先，在镀槽中配制镀铜溶液，所述镀铜溶液是由下列组分混匀制成：CuSO4·5H2O 220g/L、H2SO450g/L、导电剂8g/L、螯合剂9.5g/L、整平剂8g/L、增亮剂15g/L；然后，接通电源，铜块接通阳极，待镀钢丝接通阴极；接着，控制电流密度为3.0A/dm2，控制pH值为4.5，控制温度为50℃，使待镀钢丝在镀铜溶液中镀覆20min；其中所述整平剂在待镀钢丝开始镀覆1min后加入；
E、镀后处理：电化镀铜后的钢丝经过内盛有80℃钝化溶液的钝化槽静置5min，在镀层表面形成钝化膜，以便长期保持镀层的光泽度、防止镀层变色。
本发明中所述导电剂为氯化钾和硫酸钾的混合物。
本发明中所述螯合剂为羟基亚乙基二膦酸。
本发明中所述整平剂为硫基苯并唑。
本发明中所述增亮剂为酚磺酸。
Claims (5)
1.一种钢丝电化镀铜工艺，其特征在于：所述工艺是通过下述步骤来实现的：
A、碱洗：使钢丝以30～60m/min的速度通过80～95℃的碱溶液，并配合5～10A/dm2的电流密度电解清洗钢丝在包装、运输等过程中沾染的油污，进而清除钢丝表面的杂质；所述碱溶液是由下列组分混匀制成：Na2CO330～40g/L、NaOH 80～100g/L、Na2SiO3 8～10g/L、导电剂 15～25g/L；
B、酸洗：碱洗后的钢丝以30～60m/min的速度通过80～95℃的酸溶液，并配合5～10A/dm2的电流密度、采用直进式无触点阴阳极交替电解酸洗，来中和钢丝表面残留的碱液，进一步清除钢丝表面蚀点、活化钢丝表面；所述酸溶液是由下列组分混匀制成：H3PO4240～360g/L、H2SO4 170～240g/L；
C、水洗：酸洗后的钢丝继续前移，先经过内装70～90℃热水的热水槽进行热水清洗，再经过内装10～35℃冷水的冷水槽进行冷水清洗；
D、电化镀铜：首先，在镀槽中配制镀铜溶液，所述镀铜溶液是由下列组分混匀制成：CuSO4·5H2O 170～220g/L、H2SO4 30～50g/L、导电剂8～10g/L、螯合剂5～10g/L、整平剂8～12g/L、增亮剂10～15g/L；然后，接通电源，铜块接通阳极，待镀钢丝接通阴极；接着，控制电流密度为2.0～3.5A/dm2，控制pH值为3.5～6.5，控制温度为50～70℃，使待镀钢丝在镀铜溶液中镀覆10～20min；其中所述整平剂在待镀钢丝开始镀覆1min后加入；
E、镀后处理：电化镀铜后的钢丝经过内盛有70～90℃钝化溶液的钝化槽静置2～5min，在镀层表面形成钝化膜，以便长期保持镀层的光泽度、防止镀层变色。
2.根据权利要求1所述的一种钢丝电化镀铜工艺，其特征在于：所述导电剂为氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钙、硫酸钾、碳酸钾、碳酸钠中的任一种或两种或两种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种钢丝电化镀铜工艺，其特征在于：所述螯合剂为乙二胺四乙酸二钠、羟基亚乙基二膦酸中的任一种或两种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种钢丝电化镀铜工艺，其特征在于：所述整平剂为硫脲、硫基苯并咪错，苯并三唑中的任一种或两种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种钢丝电化镀铜工艺，其特征在于：所述增亮剂为硫脲、明胶、酚磺酸中的任一种或两种的混合物。
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