电镀黄铜工艺.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：第六章电镀黄铜工艺第一节概述在第二章中已经介绍了黄铜镀层对钢帘线与橡胶粘合的至关重要的作用本章将阐述获得黄铜镀层的方法即电镀黄铜工艺。铜含量高于锌的铜锌合金通常称为黄铜1841年就已发明了镀黄铜。最早的镀黄铜槽液是把硫酸铜和硫酸锌转换成碳酸盐然后再在氰化钾溶液中溶解使用低电流密度进行电镀。这种方法一直沿用到1915年随着科技的进步发展成为现代的氰化电镀工艺。1974年第三版《现代电镀》中提到专家们“研究了在1960年之前研究过的所有不同类型镀黄铜槽液之后下结论说迄今为止还没有一种槽液能满意地代替氰化黄铜槽液”。因为氰化物剧毒人们总想摆脱它一直在研究非氰电镀黄铜工艺。60年代一些欧洲国家(如前苏联、意大利等)对“两步法”(先镀铜后镀锌再热扩散而形成铜锌合金的方法又称热扩散法)非氰电镀黄铜工艺进行了工业性试验并于70年代投入了规模生产。值得一提的是我国从60年代末开始曾探索过“一步法”(直接镀铜锌合金的方法)非氰电镀黄铜工艺选用焦磷酸盐一草酸镀液体系从实验室试验到中间试验反复进行了几年时间先后生产了Φ0.8mm镀黄铜钢丝10余吨捻制成7×3×0.147和3+9+9×3×O.147两种结构钢帘线用于子午线轮胎进行了里程试验并与氰化电镀产品对照所得数据表明其质量与氰化法不相上下。后来投入大生产时仅连续运行几天时间便发现阳极钝化严重经试验分析初步认定是镀液中派生物磷酸氢二钠过多所致最后高达lOOg／l以上而且很难除去。工程技术人员做了大量工作企图复苏焦磷酸盐一草酸电镀液限于当时的条件工作未能继续下去最后不得不终止它的应用。这种独创性的电镀黄铜工艺虽未取得最后成功但对后人有借鉴作用。目前钢丝电镀黄铜工艺处于氰化法和热扩散法并存在的局面。据国外考察意大利几乎所有的钢帘线生产厂都采用热扩散法电镀工艺;而法国米其林公司年产18.5万吨钢帘线则全部采用氰化法电镀工艺只有在泰国所建的一个分厂采用热扩散法。世界上许多国家包括我国在采用热扩散法的同时仍保留了氰化法电镀工艺。我国自80年代以来引进两步法热扩散电镀黄铜作业线至少有6条(包括单丝电镀作业线即单根钢丝在镀槽中来回走镀多圈以达到所需的镀层厚度线速可达200--300m／min)几乎无一例外地费了很长的时间进行调试方达基本正常。关于氰化法和热扩散法两者的利弊将在对两种工艺作系统阐述后再进行比较。钢丝电镀不同于零件电镀钢丝是在镀槽中不断前进的俗称“走镀”。图6--1所示钢丝在镀槽中是曲折前进的钢丝所遇阻力较大限制了线速度影响生产率但设备比较简单；图6—2所示钢丝在镀槽中是直线前进的钢丝所遇阻力较小线速度可以大幅度提高生产率也随之提高但设备比较复杂。在设计电镀作业线时必须考虑两个重要参数：一是dv值即钢丝线速(m／min)与钢丝直径(mm)的乘积；二是穿线根数(n)。DV值与n数越大生产率便越高。目前国外多丝电镀黄铜作业线dv值可达60n数可达50我国尚未达到这个水平。·97·图表1图6—2直线电镀装置示意图先就图6—1及图6—2所示简述钢丝电镀过程。电镀时电流从直流电源的正极经导线、汇流排进入镀槽内的阳极再从阳极进入镀液然后从镀液到达作为阴极的钢丝最后经阴极辊、导线、汇流排返回到直流电源的负极构成一个回路。在外电路(汇流排、导线、阴极辊等)电流的流动是靠自由电子的定向移动来实现的这种凭借物质中自由电子的定向运动来完成导电过程的导体称为第一类导体。在电镀液中电流的流动是靠阴、阳离子的定向迁移来实现的这种凭借阴、阳离子的定向运动来完成导电过程的导体称第二类导体。在任何电镀过程中都存在这两类导体的导电作用所有电镀的电流回路都由这两类导体共同构成电镀槽阳极金属与阴极金属的电位差即包括第一类导体和第二类导体在内的整个回路的电压降称为槽电压。在电极上是电子导电而到了镀液就变成了离子导电。显然自由电子消失和出现的过程就发生在电极导体和镀液的交界面处。当自由电子从直流电源移动到阴极(钢丝)上以后就在阴和镀液的交界面处被镀液中的金属离子M’得到使它成为金属原子M并覆盖在钢丝表面·98·即在钢丝表面镀上一层金属M其反应式为：M++e-→M这是一个电化学反应属于还原反应。它发生在电极表面故可称为电极反应。又由于它是在阴极上发生的故可称之为阴极反应。正是由于阴极发生的电化学反应才使得从电源流到阴极的电子和镀液中向阴极迁移过来的金属离子都有了去路正是阴极反应实现了电子导电与离子导电的相互转化。阳极所发生的情况与阴极相反在外电源的作用下阳极金属M的电子不断流入电源即阳极金属M在极板与溶液交界的表面放出电子这样金属M由原子变为金属离子而进入