一種金屬前處理工藝方法的研究

王秋旭 胡園

（揚州虹揚科技發展有限公司 江蘇 揚州 225115）

銅材前處理就是利用化學處理或物理研磨將基材表面氧化層去除。目前全球對于電鍍前處理主要使用化學處理，其中混合強酸比例最高，其主要通過酸與金屬反應剝離一層金屬層，以此達到去除氧化和表面污垢的作用，該工藝時間長，化學穩定性差，操作難度較大，對員工技能有較高的要求。

1 電鍍前處理流程

前處理主要采用混合酸（硝酸、硫酸、鹽酸）處理金屬表面氧化層以及有機污染物，其主要反應是硫酸與銅反應 ：

Cu+2H2SO4(濃)=CuSO4+2H2O+SO2

Cu+4HNO(濃)=Cu(NO)+2NO↑+2HO

3Cu + 8HNO3(稀) == 3Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO↑

其中銅與濃硫酸需在加熱情況下完成反應，因為Cu沒有H活潑置換不出酸中的H，銅和濃硝酸反應隨著反應的進行,濃硝酸漸漸變成稀硝酸,銅與稀硝酸反應是要加熱的，隨著時間推移逐漸進行稀硝酸反應。

本工藝研究主要是對前處理液成分進行改變，使用稀酸和其他成分替代部分酸以達到去除表面氧化物及污垢的作用。

2 原前處理工藝

原工藝中電鍍銀主要利用硫酸、硝酸、鹽酸，比例為10：1:0.5，再輔以加熱處理，已完成去除氧化物目的。其中主要反應是銅與濃硫酸以及銅與稀硝酸反應。反應中銅是還原劑，硫酸和硝酸是氧化劑。原工藝主要問題是混合酸反應強烈，化學穩定性差，同時在與硝酸反應時分為兩步，第一步與濃硝酸反應，反應一定時間后再與稀硝酸反應，反應時間掌握不準。

3 新工藝

新工藝中前處理藥水主要包括硝酸、除油劑、硫酸、鹽酸、水等，其配比為：硝酸:除油劑:水:硫酸:鹽酸=1:2:10:5:0.03，去氧化過程中主要是氧化銅與硫酸、硝酸、鹽酸進行氧化還原反應，表面油脂與除油劑進行水解反應。

本研究提供了基材前處理工藝方法，通過氧化還原作用以及水解反應去除基材表面氧化層及油脂，從而獲得良好的鍍層附著力，主要反應是：

第一步，氧化還原反應：CuO+2HNO3=Cu（NO3）2+H2O

CuO+2HCl=CuCl2+H2O

第二步，水解反應：脂類→弱酸+R-OH

其中：除油劑配比為：15KG二甲笨加入2L精練劑；硫酸為30%（V）比例。

去氧化流程為：去氧化→四道溢流水洗→活化

其中每4h補加一次藥劑，主要是硫酸(30%)0-2L,硝酸0-0.4L，鹽酸0-0.012L，除油劑0-0.8L，水補加根據液位決定，浸泡時間為90-120s。

以銅錠為例，具體尺寸為L*W*H=200*80*3mm,實驗實例如下：

表1 詳細前處理時間

如表1所示，在浸泡時間低于90s時出現氧化層去除不凈現象，隨之增加浸泡時間，當浸泡時間達到90s以上時，氧化層去除干凈，由于藥水采用稀酸，所以對銅材腐蝕較小，綜合之下上限在120s以內較宜。

另，活化中藥水根據電鍍選擇，一般霧錫采用甲基磺酸，亮錫采用硫酸，含氰鍍銀采用氰化物處理。

4 結語

本研究具有反復利用（反應不足時添加即可），適時清出再生資源硫酸銅，因此節能降耗成本低，對環境污染降到了最低；采用預先配制硫酸釋放熱量，因此配制的拋光液無需降溫，操作簡便；采用預先配制除油劑加入拋光液中增強除油能力，因此除油效果好且增加了拋光液的潤滑性，從而易于操作，有效保護了產品外觀的光澤、平整；采用純水配對應電鍍溶液活化，有效地對銅材表面進行了預處理，并阻隔異物帶入鍍液；按本工藝流程無需電鍍打底層，也無需預鍍，因此達到了工藝簡化與降低成本之目的。