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【簡介】
關(guān)鍵詞：鍍銅 銅離子濃度 原因 對策 鍍液 電鍍 工藝
中圖分類號：TQ 153.14
文獻標(biāo)識碼：B
在光亮酸性鍍銅工藝中，常常會出現(xiàn)銅離子濃度降低，需要補充硫酸銅的現(xiàn)象，如果是用塊狀磷銅陽極，需要在陽極棒上排滿磷銅塊，最好的辦法是用裝滿磷銅球的鈦藍作陽性，以增加陽極面積，避免銅離子濃度降低。但在高速鍍銅工藝中，情況恰恰相反。我廠高速鍍銅溶液的總體積約為l5m3，每天銅離子升高約2 g/L，即每天陽極溶
解的銅比陰極析出的銅約多30 kg。如不及時處理，當(dāng)銅離子濃度高于73 L時，鍍層粗糙、變脆，由于硫酸銅在陽極析出，使陽性鈍化，槽電壓升高，生產(chǎn)難以正常進行。
l 高速鍍銅溶液銅離子濃度上升的原因
1.1 常規(guī)鍍銅工藝的陰、陽極電流效率
酸性鍍銅溶液是一種強酸性的簡單鹽電鍍?nèi)芤海円褐袥]有使用絡(luò)合劑。硫酸銅在鍍液中完全離解成為cu 和s 一，加入硫酸既有利于提高溶液電導(dǎo)率，又有助于提高陽極的溶解能力。在正常的陰極電流密度下，陰極主要發(fā)生Cu 得到電子生成金屬銅的反應(yīng)，H 放電的機會很少，因此陰極電流效率接近100%。
一般認(rèn)為，酸銅過程的陽極反應(yīng)即金屬銅溶解形成銅離子的過程是分步進行的，
歧化反應(yīng)生成的很細(xì)的銅粉成為陽極泥，當(dāng)使用空氣攪拌時，部分銅粉進入鍍層形成毛刺。這就是鍍銅過程中常常生成銅粉并使鍍層出現(xiàn)毛刺的原因。
酸性鍍銅工藝是采用磷銅陽極，磷銅陽極中含有磷0.04% ～0.065%。如果采用磷銅作陽極，則在通電過程中叮以發(fā)現(xiàn)陽極表面生成了一層較致密的膠狀黑膜：用電子衍射、X一射線衍射法測定了黑膜的組成，發(fā)現(xiàn)其主要成份是Cu P。因此，可以認(rèn)為，由于陽極中磷的存在，使陽極溶解時生成的Cu 立即變成Cu P，阻止了歧化反應(yīng)的進
行。顯然，這只是磷抑制銅粉產(chǎn)生的可能因之一，因為這一機理尚難以說明陽極r{_I極少量的磷如何能使陽極過程中大量，生成的一價銅全部得到抑制..
進一步的研究表明，磷銅陽極在相 條件下的溶解電流比鈍銅的大，表明磷銅陽極表面的黑膜能夠加速陽極過程，可能對速度控制步驟即一價銅氧化為二價銅這一步起催化作用。Jacq等人用旋轉(zhuǎn)環(huán)盤電極研究了純銅和磷銅的陽極溶解過程。發(fā)現(xiàn)后者產(chǎn)生的環(huán)電流比前者小，且迅速衰減至零環(huán)電流是由于銅陽極溶解時產(chǎn)生的中間價態(tài)物質(zhì)的氧化，即一價銅的氧化反應(yīng)：
綜上所述，使用磷銅陽極時，陽極中的磷與生成的一價cu結(jié)合生成Cu P，而cu3p可以催化Cu 的氧化反應(yīng)，使Cu 迅速氧化為Cu2 ，避免了’生成銅粉的歧化反應(yīng)的發(fā)生，同時Cu3P的導(dǎo)電性良好，不會使陽極鈍化，這就是酸性鍍銅工藝為什么要使用磷銅陽極的原因。
但是磷銅陽極中的磷含量也不是越多越好，當(dāng)磷含量較高時，陽極上的黑膜變厚，膜的結(jié)合力下降、破裂、剝落，從而污染鍍液。因此最好使用含磷量均勻，且含磷量為0.1% 以下的陽極。
即使在電鍍時使用J，磷銅陽極，仍然有可能牛成銅粉，這又是什么原因呢?研究表明，磷銅陽極在不同極化狀態(tài)下的溶解機理不同，陽極圾化小于70 mV時，僅有Cu 溶出，無cu 產(chǎn)生，當(dāng)極化大于70 mV時，則出現(xiàn)cu-，因此，應(yīng)該避免陽極極化過高，避免陽極極化過高的方法是增大陽極面積，防止陽極電流密度過大，避免工作溫度過低。總之，防止陽極鈍化，陽極不鈍化，槽電壓不高，陽極電位就不會高，就可能避免Cu 的產(chǎn)生.
一般來說，陰極面積應(yīng)是陽極面積的2～ 3倍，最好使用鈦籃，內(nèi)裝球狀陽極，D 不超過3 A/dm2，最好1～2 A/dm2。
在生產(chǎn)過程中，我們也可以采取空氣攪拌，定期添加0.1 ml/I 左右的經(jīng)過稀釋的H202等方法來氧化鍍液中可能存在的Cu +。
由上述討論可知，常規(guī)酸性鍍銅的陽電流效率在下述任何一種情況存在時，其電流效率可能低于100% ：沒有使用磷銅陽極;使用的磷銅陽極磷含量過高或過低，或不均勻;磷銅陽極的面積太小。
當(dāng)陰極電流效率接近100% ，而陽極電流效率低于100% 時，陰極放電消耗的銅離子，不能100%地由陽極溶解得到補充，此時鍍液中的銅離子濃度下降。
