銅業(yè)知識：銅排表面處理的三種工藝

導(dǎo)讀： 光亮硫酸鹽鍍錫液主要成分為硫酸亞錫和硫酸，生產(chǎn)中其含量隨所采用的添加劑不同而不同。

　　銅排：又稱銅母線、銅母排或銅匯流排、接地銅排，是由銅材質(zhì)制作的，截面為矩形或倒角(圓角)矩形的長導(dǎo)體，由鋁質(zhì)材料制作的稱為鋁排，在電路中起輸送電流和連接電氣設(shè)備的作用。銅母線的質(zhì)量要求執(zhí)行的是GB/T5585.1-2005標(biāo)準(zhǔn)。

　　銅排表面處理的三種工藝如下

　　1.銅排涂漆；

　　2.銅排鍍錫；

　　3.銅排涂鍍保護(hù)劑；

　　下面將對這三種工藝作一個(gè)全面介紹。

　　1.銅排涂漆

　　1.1.此工藝屬于淘汰落后工藝，現(xiàn)很少使用。

　　1.2.三相交流電路的母線均涂黑漆，在顯眼處粘貼色標(biāo)，A相為黃色，B相為綠色，C相為紅色，零線或中性線涂淡藍(lán)色漆，安全用的接地線涂交替黃綠雙色漆，無法區(qū)分極性、相序者涂白漆。

　　1.3.直流電路的正極涂棕漆，負(fù)極涂藍(lán)色漆，接地中線涂淡藍(lán)色漆。

　　1.4.檢查母線的涂漆是否均勻，是否有流掛現(xiàn)象。

　　1.5.母線涂漆可采用噴漆或刷漆，色澤應(yīng)均勻，邊緣應(yīng)整齊，不得有漏漆、掛漆現(xiàn)象，母線連接處不得沾漆。

　　1.6.同一元件，同一端的各相母線的涂漆界線應(yīng)無明顯不整齊現(xiàn)象。

　　1.7.母線的涂漆界線平齊。

　　2.銅排鍍錫

　　2.1.工藝成熟.操作周期短，普遍采用。

　　2.2.弱點(diǎn)：時(shí)間長了表面發(fā)暗，人手做不到。不環(huán)保！

　　2.3.工藝流程

　　2.3.1.表面拋光除油等前處理→純水洗→鍍高Pb-Sn合金個(gè)自來水洗→純水洗→鍍錫→自來水噴洗→中和(Na2HPO4+Na3PO4)→自來水噴洗→浸硬脂酸→自來水噴洗→熱純水浸洗→烘干。

　　2.4.銅排表面處理工藝拋光：無論是人工還是機(jī)械都慢，而且累，粉塵很嚴(yán)重，清理表面氧化皮，微小毛刺。（用石英砂，玻璃丸）。

　　2.5.鍍液各成分作用及工藝流程

　　2.6.光亮硫酸鹽鍍錫液主要成分為硫酸亞錫和硫酸，生產(chǎn)中其含量隨所采用的添加劑不同而不同。

　　2.6.1.硫酸亞錫為主鹽，含量十般控制在40～100g/L。但生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，高濃度硫酸亞錫雖然可以提高陰極電流密度，加快沉積速度，但使鍍液分散能力明顯下降，且使鍍層結(jié)晶粗、光亮區(qū)域變小，甚至大大縮短了鍍液的處理周期。

　　2.6.2.SnSO4含量控制在20～60g/L為宜，若取下限，可以通過加快鍍液循環(huán)速度及電極(陰極或陽極)移動(dòng)速度等辦法進(jìn)行“補(bǔ)償”，仍可鍍出優(yōu)良產(chǎn)品，但不宜過低。

　　2.7.硫酸具有降低亞錫離子的活性、防止其水解、提高鍍液導(dǎo)電性能及陽極電流效率等作用。當(dāng)硫酸量不足時(shí)，亞錫離子易氧化成四價(jià)錫。

　　2.8.從動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)分析，當(dāng)有足夠的H2SO4時(shí)，可以減慢二價(jià)錫的水解，穩(wěn)定鍍液，實(shí)際生產(chǎn)中H2SO4含量一般在80～150mL/L。

　　2.9.添加劑

　　2.9.1.鍍錫光亮劑一般是由主光劑、輔助光亮劑、載體光亮劑復(fù)配制成。

　　2.9.2.主光劑

　　2.9.3.酸性光亮鍍錫光亮劑的種類繁多，歸納起來可分為兩大類：第1類主要是芳醛、芳酮、酯類及不飽和有機(jī)酸烯的衍生物，第2類主要是西佛堿類 (基本結(jié)構(gòu)單元為-CH=N—CH=CH-或-CH=CH-CH=N-)，由乙醛與鄰甲丙胺縮合而成，是酸性光亮鍍錫有效的增光劑，能單獨(dú)使用，也可與第 l類光亮劑配合使用，當(dāng)與第1類光亮劑配合使用時(shí)，能顯著拓寬光亮區(qū)，有效消除鍍層白霧。

　　2.9.4.有機(jī)光亮劑的光亮作用主要表現(xiàn)為在陰極上的吸附，陰極上的吸附過強(qiáng)或過弱均無法獲得理想的光亮鍍層。因?yàn)槲教珡?qiáng)，脫附電位太負(fù)，析氫嚴(yán)重，易形成針孔；吸附過弱時(shí)，脫附電位相對較正，鍍層結(jié)晶粗糙。只有適當(dāng)?shù)奈讲拍苓_(dá)到好的光亮效果。

　　2.9.5.所以，在配制組合光亮劑時(shí)，應(yīng)將吸附過強(qiáng)、適當(dāng)和過弱的添加劑有機(jī)配合使用，以達(dá)到吸附適度、吸附電位范圍較寬的目的，且各項(xiàng)組合量由實(shí)驗(yàn)確定。目前可用作主光劑的有：芐叉丙酮、枯茗醛、二苯甲酮、O—氯苯甲醛等，其中芐叉丙酮常用。

　　2.9.6.輔助光亮劑

　　2.9.7.因?yàn)橹鞴鈩┚荒茉谀骋浑娏髅芏确秶鷥?nèi)發(fā)揮光亮作用，所以單獨(dú)使用是不能獲得理想鍍層的，但是如果和輔助光亮劑配合使用就能起到協(xié)同效應(yīng)， 從而使鍍層結(jié)晶細(xì)化、光亮電流密度區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大。屬于這類添加劑的是脂肪醛和一些有機(jī)酸類，常用的有甲醛、丙烯酸、肉桂酸等。

　　2.9.8.載體光亮劑

　　2.9.9.大多數(shù)有機(jī)光亮劑在水中的溶解度非常小，因而在陰極上被吸附的量也少，所以不宜單獨(dú)加入鍍液；有些有機(jī)光亮劑在電鍍過程中因發(fā)生氧化、聚合 等反應(yīng)，容易從鍍液中析出。因此，如果要使光亮劑的效果得到充分發(fā)揮，就必須加入一些表面活性劑，利用其增溶作用來提高光亮劑在鍍液中的含量，這些表面活 性劑稱為載體光亮劑，亦稱為分散劑。同時(shí)它還具有潤濕和細(xì)化結(jié)晶等功能。

　　2.9.10.最早使用的載體光亮劑是一些陰離子表面活性劑，但是它們在陰極上的吸附較弱。后來又開發(fā)出非離子型表面活性劑，如聚氧乙烯、聚氧丙烯醚 等，它們既具有潤濕分散作用，又具有抑制H2析出及Sn2+放電而使鍍層晶粒細(xì)化的作用。在上述分散劑中，OP乳化劑使用廣泛。

　　2.10.穩(wěn)定劑

　　2.10.1.以硫酸亞錫為主鹽的酸性鍍錫液連續(xù)工作半個(gè)月就會發(fā)生混濁，難以鍍出合格產(chǎn)品，需加一定穩(wěn)定劑。

　　2.10.2.常用的酸性鍍錫穩(wěn)定劑大多是Sn2+的絡(luò)合劑，如草酸、檸檬酸、酒石酸等，且復(fù)配比單獨(dú)使用效果好。另外，某種催化劑也有穩(wěn)定鍍液的作用，生產(chǎn)表明，在連續(xù)生產(chǎn)的情況下，加入這種催化劑的鍍液能保持半年以上的時(shí)間清亮不濁。

　　2.11.絮凝劑

　　2.11.1.至今還沒有一種穩(wěn)定劑：能長期保持鍍液穩(wěn)定、清澈透明，因此Sn4+不可避免產(chǎn)生。隨著Sn4+的積累，鍍液逐漸變渾，沉渣增加，鍍層光亮區(qū)變小、均勻性變差，甚至出現(xiàn)發(fā)暗、發(fā)花等現(xiàn)象，此時(shí)必須對鍍液進(jìn)行絮凝劑處理。

　　2.11.2.絮凝劑分無機(jī)和有機(jī)兩類，無機(jī)絮凝劑有各種鹽類、活性硅土等，有機(jī)絮凝劑可分為陰離子、陽離子、非離子3種。陰離子型絮凝劑主要有環(huán)氧胺 系共聚物、聚乙烯亞胺、聚乙烯胺類衍生物等，陰離子型絮凝劑主要有聚丙烯酰胺水解物、聚丙烯酰胺、磺酸鈉類等，非離子型絮凝劑主要有聚丙烯酰胺、脲—醛聚 合物等。

　　2.11.3.聚丙烯酰胺和無機(jī)絮凝劑配合使用效果非常好，對鍍液的性能無任何影響，但沉降速度太慢，長達(dá)48h以上。環(huán)氧胺系共聚物的效果較好，但過 量使用對鍍液有一些影響，嚴(yán)重時(shí)影響鍍層光亮度，但沉降速度特別快，一般在2h之內(nèi)可完全沉淀下來(使用時(shí)切忌過量)。

　　3.銅排涂鍍保護(hù)劑

　　3.1.優(yōu)點(diǎn)：維持銅排原色，比鍍錫成本略低。缺點(diǎn)：操作周期長。

　　3.2.工藝流程

　　3.3.拋光前處理→純水洗→酸洗鈍化工件→烘干水分→JLR-510保護(hù)處理→流動(dòng)水洗干凈→熱水浸泡（100℃左右，要用于工件升溫，目的是讓水分自行揮發(fā)或者干燥）→烘干→包裝封閉

　　3.4.銅排表面處理工藝拋光：無論是人工還是機(jī)械都慢，而且累，粉塵很嚴(yán)重，清理表面氧化皮，微小毛刺。（用石英砂，玻璃丸）。

　　3.5.酸洗鈍化的主要流程為：前處理(凈化表面)→酸洗鈍化及沖洗→后處理(成品保護(hù))。前處理的主要內(nèi)容是凈化酸洗、鈍化物件的表面，清除表面的各 種油脂、焊接飛濺、焊疤、氧化皮等。酸洗、鈍化可以將酸洗、鈍化分開處理，也可以將酸洗、鈍化合二為一同步進(jìn)行處理。將酸洗、鈍化分開處理時(shí)，多采用將工 件整體浸泡在酸洗鈍化液中的方式，適合于小型零部件或內(nèi)部可以進(jìn)行液體循環(huán)的管線、線形設(shè)備。將酸洗鈍化合二為一處理時(shí)，可以采用液體浸泡方式(適合范圍 同上)，也可以采用膏體進(jìn)行涂抹，由于膏體涂抹方便，在不同位置都可以保持較長時(shí)間不流失及潤濕性，從而保證了酸洗鈍化必要的時(shí)間。

　　3.6.銅件防氧化保護(hù)劑JLR-510

　　銅件防氧化保護(hù)劑性能穩(wěn)定，無毒、無味、不揮發(fā)、不潮解、不分解、不升華不吸附灰塵及H2S、、、SO2等害氣體，能夠有效抵制濕熱鹽霧、霉菌等對金屬 的侵蝕，有較好的潤濕性和較高的抗蝕性能。。銅件防氧化保護(hù)劑電氣性能也極佳，而且具有脫水、防變色、防銹蝕三重作用，對金屬?zèng)]有腐蝕作用，對銅、銀及仿 金鍍層有明顯的抗蝕防護(hù)作用，，尤其對防止銅和仿金表面變色，效果顯著。本產(chǎn)品還可以加入其他助劑中配合使用，例如水性、溶劑性的封閉劑、罩光金油、防銹 劑等產(chǎn)品，對于銅、金、銀、鋅、鋼鐵等金屬的防銹起到不可估量的作用。

　　3.7.容器建議選用各種塑料容器，不得選用金屬容器，除非是銅質(zhì)容器。然后將JLR-510銅件防氧化保護(hù)液直接使用。

　　3.8.本工作液可以在常溫下和加溫的情況下進(jìn)行保護(hù)，但是建議在加溫條件下使用，這樣生產(chǎn)效率更高，而且效果更好。但是加溫的方式宜選擇合理的加溫方 式，如果采用內(nèi)置方式，加溫管一定要是銅質(zhì)的，或者采用石英及聚四氟乙烯（特氟龍）加熱管，如果是其他金屬材質(zhì)的加熱管，將改變藥液的性能，不宜采用。

　　3.9.使用方法：

　　3.9.1.工件經(jīng)過除油后化學(xué)拋光與清洗?B、電鍍光亮酸銅或其它銅出來后；選用流動(dòng)水漂洗兩次，再用去離子水清洗一次（這樣可以使藥液中盡可能帶入更少的雜質(zhì)，從而延長藥液的使用壽命）；

　　3.9.2.如果是在常溫情況下操作，一定要在工作液中處理5-10分鐘，原則上不得低于5分鐘，因?yàn)樵谑覝叵?，本液在銅層所形成的鈍化膜會在5分鐘左右，如果產(chǎn)品要求鹽霧實(shí)驗(yàn)高于8小時(shí)，建議在加溫情況下使用；

　　3.9.3.如果是在加溫的情況下使用，建議溫度控制在60-70℃之間，最好在65℃左右，在這種條件下，銅件防氧化保護(hù)只要2分鐘（建議處理時(shí)間在3分鐘）就能形成完整而均勻且有光澤的保護(hù)膜層，達(dá)到最佳的防變色效果。

　　3.9.4.通過上述方式處理以后，用流動(dòng)水洗1分鐘，甩干至工件表面無水珠，取出在70-80℃的溫度下烘干或者擦拭干表面的水珠即可。

　　3.10.槽液維護(hù)：

　　3.10.1.工作液的壽命很大程度上取決于工作前清洗干凈程度。經(jīng)酸洗的零件要水洗干凈，不能有殘酸帶入鈍化液中。（溶液酸度增高，使銅件上的膜層溶 解，起不到防護(hù)作用。）因此，鈍化液要與酸洗溶液分開，避免六價(jià)鉻、三價(jià)鉻離子的進(jìn)入，而且復(fù)雜產(chǎn)品進(jìn)入防變色槽中前，要避免有殘余的藥液存在，長期如 此，才能使溶液的壽命達(dá)到最佳狀態(tài)。

　　3.10.2.設(shè)備的選用：設(shè)備的選材至為關(guān)鍵，容器一般以塑料為主，加溫管必須是銅材的，或者選用外置的加熱方式（可以由我公司提供相關(guān)的設(shè)計(jì)與溫控裝置）。

　　3.10.3.不要讓其它金屬零件進(jìn)入溶液中。

　　3.10.4.溶液壽命的判斷一般以PH值為標(biāo)準(zhǔn)，新配槽液PH值一般為6±1，近中性，當(dāng)溶液PH超出6-7±3時(shí)，溶液應(yīng)予以報(bào)廢，如果防變色要求 時(shí)間不高，可以以試驗(yàn)為標(biāo)準(zhǔn)，一般情況下，本液在PH2-9的情況下都是有良好鈍化作用，如果質(zhì)量要求高的時(shí)候，可以將PH控制在5-7和4-8的范圍以 內(nèi)。

　　3.10.5.另外，防變色槽液前的請水槽需要經(jīng)常用PH試紙檢查其PH數(shù)值，如果發(fā)現(xiàn)清水脫離中性，建議立即更換請水，否則防變色劑將受到影響。五、廢水處理：本產(chǎn)品廢液可以直接排放。

　　3.11.銅保護(hù)鈍化液性能測試數(shù)據(jù)：處理?xiàng)l件：銅件防氧化保護(hù)溶液，溫度65-70℃，時(shí)間2分鐘。對比條件：傳統(tǒng)鉻酸處理品。