紅化箔耐熱層工藝改進研究

王 斌

(江西銅業加工事業部，江西 南昌 330096)

1 引言

自銅箔公司開發出紅化箔表面處理工藝以來，紅化箔的產量大約占了銅箔產品的40%左右，給公司帶來經濟效益的同時，也逐步在下游客戶的使用過程中發現了一些問題，例如色差誤報警和爆板等問題。究其原因，主要是因為目前紅化箔毛面顏色與國內主流廠家的色系有差別，且耐熱性較差所致。本文針對紅化箔用戶反饋的問題，在銅箔中試線上開展了研究。

2 紅化箔物性對比

為了找到和其他廠家紅化箔的差異，公司對紅化箔樣品的物性進行了分析和對比，表1 列出了不同廠家紅化箔樣品的測試結果，由表中數據可以看出，公司紅化箔和其他廠家的主要差異是公司的紅化箔毛面沒有鍍鎳，而其他廠家毛面鍍了鎳，這是造成毛面顏色差異以及高溫抗剝損失大的主要原因。

表1 紅化箔物性對比

3 銅箔耐熱層處理

所謂耐熱阻擋層就是在鍍銅粗化層處理之后再電鍍一層其他金屬［1-2］，以提高銅箔的耐熱性、耐化學腐蝕性和耐側蝕能力等。目前公司紅化箔耐熱層處理采用發展較早、工藝比較成熟的鍍鋅處理，該工藝具有穩定性好、操作方便、成本低等優點，但技術含量較低。隨著電子產品向“密、薄、平”方向的發展，下游廠家對銅箔產品的要求也越來越高，該工藝已經滿足不了市場發展的要求，缺乏市場競爭力。目前市場上銅箔產品的阻擋層主要有鍍鋅處理、鍍鎳處理［3］、鍍二元合金(鋅鎳合金［4］等)處理及多元合金處理等方式。在公司現有鍍鋅工藝基礎上研究出適合生產實際情況且對現場的改動及影響最小的鋅鎳合金鍍工藝，具有非常重要的意義，將對公司產品質量以及市場競爭力的提升起到很大的作用。

4 鋅鎳合金鍍研究

紅化箔毛面鍍鎳有單獨鍍鎳、鋅鎳混合鍍和鎳鉻混合鍍三種方式。針對公司紅化箔生產的實際情況，目前二期的處理機因電解槽的限制不具備單獨鍍鎳的條件，而鎳鉻混合電鍍又存在因鍍鉻槽電解液堿性過高容易導致鎳沉淀的問題，故最終選擇了鋅鎳混合電鍍的工藝。原鍍鋅電解液是由硫酸鋅和絡合劑焦磷酸鉀混合溶解而成，電解液指標為:Zn2+:2～5g/L，K4P2O7:80～150g/L，pH:9～12。通過實驗，發現將硫酸鎳溶解成水溶液后緩慢加入到鍍鋅電解液中并不斷攪拌，硫酸鎳能夠完全的溶解而不產生沉淀，可見在原鍍鋅電解液中加入硫酸鎳的方法完全可行。

針對新的鋅鎳混合電解液，公司在銅箔中試線上做了大量的實驗，表2 列出了部分實驗數據。由實驗結果可以看出，鋅鎳混合的電解液送電后鋅和鎳能夠發生共沉積，銅箔毛面顏色以及高溫抗剝離強度也明顯得到了改善。為了獲得理想的鋅鎳合金鍍層，公司還對溶液成份以及電鍍電流進行了研究。通過不斷調整溶液中鋅和鎳的濃度以及處理機鍍鋅段亮面和毛面的電流，來調整銅箔表面鍍鋅和鍍鎳的成份，并測試其對銅箔的高溫抗剝損失率、抗氧化、耐鹽酸損失率、蝕刻殘銅等特性的影響(見表2)。

表2 部分實驗數據表

通過大量的實驗數據的對比和分析，最終得到了以下結論:(1)溶液中的鎳含量過低時毛面含鎳量也偏低，高溫抗剝強度改善不明顯;而溶液中鎳含量過高時鍍液不穩定，鎳無法完全溶解，溶液會變渾濁，且存在蝕刻殘銅風險。(2)溶液中的鋅含量過低時容易造成銅箔抗氧化失敗，而溶液中鋅含量過高時又會影響到鎳的沉積。(3)將溶液中鋅和鎳的含量分別控制在2.5 ±0.5g/L 和1.0 ±0.5g/L，并且將亮面和毛面的電流分別控制在20 ±5A 和25 ±5A 時能夠獲得毛面顏色、高溫抗剝損失和抗氧化等特性都滿足要求的產品。

5 現場推廣

通過前期大量的小試和中試實驗的論證，公司最終將鋅鎳混合鍍工藝推廣到了現場。由于本工藝只是在原鍍鋅溶液中補加鎳，故基本對現場沒有什么影響，只需增加一個硫酸鎳的小配置罐，并增加一個計量泵來實現硫酸鎳的緩慢穩定加入;同時由于鍍液對pH 值的要求較高，pH 過高將直接導致鍍液變渾濁，影響電鍍效果，故調節pH 值時堿液的加入方式及位置也需要做相應的調整;為了保證鍍液的穩定性，使鋅和鎳能夠完全溶解，可以適當提高焦磷酸鉀的指標以增加絡合效果，同時需要嚴格控制溶液的pH 值，避免溶液變渾濁。實際生產中發現，pH 值控制在10～11 之間時比較合適。

自鋅鎳混合鍍工藝現場推廣以來，目前紅化箔的高溫抗剝離損失率已基本控制在30%以內，且毛面顏色也能夠滿足客戶的要求，抗氧化等特性也得到了明顯的改善。

6 結語

針對紅化箔存在的問題，公司開展了耐熱層工藝的研究，通過鋅鎳混合鍍工藝取代原鍍鋅工藝，紅化箔的耐熱性等性能得到了明顯的改善，產品的質量和市場競爭力得到了提升。接下來公司將進一步優化目前的鋅鎳混合鍍工藝，穩定各工藝參數，并在二元合金鍍的基礎上研究三元合金鍍工藝。

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