环保型铜及铜合金化学抛光
2004年1月
电镀与环保第24卷第1期(总第135期) ・31・
・化学转化膜・
环保型铜及铜合金化学抛光
E nvironment 2friendly Chemical Polishing of Copper and Its Alloy
肖 鑫
(湖南工程学院化学化工系, 湖南湘潭411104)
XIAO Xin
(Dept. of Chemistry and Chemical Engineering , Hunan Institute of Engineering , 411104)
摘要: 在H 2O 22H 2SO 4体系中添加适量添加剂, ; 溶液无毒对环境无污染, 溶液维护简单, 抛光效果好。关键词: 化学抛光; 铜及铜合金; 环保; 稳定
Abstract : A new environment 2friendly chemical polishing alloys been successfully developed by adding a suitable amount of additive to H 2O 22H 2SO 4The are discussed. The solution is nontoxic , with no contamination on environment , , effect.
K ey w ords : its E nvironmental protection ; Stabilization
中图分类号::A 文章编号:100024742(2004) 0120031202
1 前言
铜及铜合金广泛用于仪器仪表、日用五金、工艺装饰品、标牌及机械配件等行业。为了提高铜合金的装饰效果和综合性能, 人们普遍采用化学抛光, 化学抛光具有操作简单、节能、适用复杂件的处理, 生产效率高等特点, 因而倍受人们的青睐。而采用H 3PO 42HNO 32CH 3COOH 体系或H 2SO 42HNO 32CrO 3体系的化学抛光液效果比较理想, 但使用过程
铜及铜合金化学抛光工艺:
ρ=1. 84) /mL ・硫酸(L -1
双氧水/mL ・L -1尿素/g ・L -1络合剂
聚乙二醇/g ・L -1铁盐/g ・L -1
双氧水稳定剂/g ・L -1θ/℃
t/s
30~45200~350
2~3
中产生大量黄烟以及有毒的CrO 3, 对环境产生严重
污染, 危害人体健康。开发环保型化学抛光液势在必行。我们在总结铜及铜合金化学抛光液成功经验的基础上, 在H 2O 22H 2SO 4体系中添加适量稳定剂和缓蚀剂, 研究开发一种环保型铜及铜合金化学抛光液, 化学抛光效果达到或接近镜面光亮, 且无毒、无污染。
适量0. 05~0. 1
1~20. 3~0. 620~4030~80
3. 2 硫酸的作用
加入硫酸的目的是溶解铜及铜合金表面氧化物。
表1 硫酸质量浓度的影响
硫酸/mL ・L -[1**********]0
1
现象与结果
反应速度较快, 表面较光亮, 有白色条纹反应速度较快, 表面较光亮, 仍有白色条纹反应速度较快, 表面接近镜面光亮反应速度快, 表面镜面光亮反应速度快, 表面镜面光亮反应速度快, 表面光亮, 但产生挂灰
2 工艺流程
洗
工序
两次水10%H2SO 4流水洗转入下一道
3 结果与讨论
3. 1 基础配方的确定
对同类型化学抛光液效果进行分析比较, 并优化筛选实验验证, 确定铜及铜合金的化学抛光液。
CuO +H 2SO 4=CuSO 4+H 2O
Cu 2O +H 2SO 4=Cu 2SO 4+H 2O
H 2SO 4的含量对化学抛光质量的影响, 如表1
Jan. 2004 ・32・Electroplating &Pollution Control
V ol. 24N o. 1
所示。
由表1可知, H 2SO 4控制在30~45mL/L 为宜。浓度过高, 易产生过腐蚀, 形成挂灰; 过低, 表面光亮度不理想, 易形成白色条纹。3. 3 双氧水的作用双氧水是化学抛光液的主要氧化剂, 与硫酸联合作用使铜件表面光亮, 抛光后的零件上能形成一层均匀透明的膜。一般来讲, 浸渍时间越长, 氧化膜的复盖性能越好, 抛光效果越好。
2Cu +2H 2SO 4+O 2=2CuSO 4+2H 2O
2Cu 2SO 4+O 2=2CuO +2CuSO 4
表2 双氧水质量浓度的影响
H 2O 2/mL ・L -[**************]
1
式反应停止。通过筛选实验, 发现酰胺类化合物和
含羟基化合物能起到很好的稳定作用, 其中以尿素和一种含羟基羧酸组合效果最佳, 其用量控制在2~3g/L 为宜。3. 5 其它成分的作用
化学抛光液中加入络合剂(选取柠檬酸) , 能与反应产生的铜离子形成络合物, 降低铜离子浓度, 提高抛光质量, 其含量控制1~2g/L 。
为了改善铜件表面润湿性, 亮表面, 。采用聚乙, 发现它们均, 。因此, , 用量控制0. 05~0. 2g/L 为宜。
, 在抛光液中加入一定量的铁盐, 可提高抛光速度, 提高抛光质量。但值得注意的是, 加入铁盐后,H 2O 2的稳定性有所下降。3. 6 操作条件的影响
铜件化学抛光必须控制好操作温度和浸渍时间。操作温度高, 反应速度快, 浸渍处理时间短, 但是温度升高, 双氧水分解速度加快, 溶液温度也升高, 从而使化学抛光液寿命缩短。经实验验证, 操作温度控制在20~40℃为宜。浸渍处理时间控制在30~80s , 时间过短, 抛光效果欠佳; 时间过长, 铜件表面易产生挂灰, 影响抛光质量。
现象与结果
反应速度较快, , 反应速度快, 表面镜面光亮, 易产生挂灰
由表2可知, 浓度应控制200~350mL/L 为宜。太低, 抛光速度慢, 效果不理想; 浓度太高, 氧化速度过快, 易产生单质铜, 并易形成挂灰。3. 4 尿素的作用
由于双氧水在溶液中存在一系列链式反应过程[1]。
H 2O 2=HO 2-+H +
HO 2-+Cu 2+=Cu ++HO 2HO 2-+H 2O 2=O 2+H 2O +OH OH +H 2O 2=HO 2+H 2O OH +Cu +=Cu 2++OH -OH -+H +=H 2O
4 结论
研究成功了一种环保型铜及铜合金化学抛光液, 具有操作简单、槽液维护方便、溶液无毒、对环境无污染、抛光效果好、可达到镜面光亮等特点, 有利于操作工人身心健康和环境保护, 因而具有较高的经济效益和环境效益。
参考文献:
[1] 马晓春, 楼程华. 铜合金光亮化学抛光新工艺[J].材料保护,
1999,32(6) :35.
由此可以看出, 双氧水在溶液中很不稳定, 极易分解, 为此, 我们必须在溶液中加入适量的双氧水稳
定剂, 以抑制其分解, 这种稳定剂能与金属离子相配位以抑制荷电子的转移或发生原子团的捕获而使链
收稿日期:2003208211
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