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        硫酸鹽鍍銅添加劑簡述
        作者:吉和昌            發布時間:2014-05-09

        摘要:介紹了硫酸鹽鍍銅添加劑的研究歷史、分類、作用機理,概括了酸性鍍銅添加劑的研究現狀,染料型酸性鍍銅光亮劑的組方原則,并進行了展望。

        關鍵詞:硫酸鹽鍍銅;添加劑;染料:光亮劑

        Abstract:The research history, classification, mechanism and application of acidic copper plating additives were reviewed. Generalize the research status, and the prescription principles of dye type brightener. Forecasts the prospect.

        Key words: Acidic copper; additive; dye; brightener.

        1 前言

        硫酸鹽鍍銅的鍍液具有成分簡單,電流效率高(可達98%),沉積速度快,成本低、維護方便等優點,但電解液存在分散能力差、鍍層結晶粗糙、沒有光亮度等缺點。而在鍍液中加入適當的添加劑后就可以得到高光亮、高整平性、高均鍍性能的鍍層,因此國內外對硫酸鹽鍍銅的添加劑進行了大量的研究。

        從20世紀30年代起,國外就開始對硫酸鹽鍍銅進行了大量的添加劑研究工作,到70年代時發達國家開發了很多新型的鍍銅光亮劑,使硫酸鹽鍍銅獲得高整平性能并且達到了鏡面光澤度的良好鍍銅層。而我國也于上世紀70年代中期研制成功MN型酸性鍍銅光亮劑。此種光亮劑以聚二硫二丙烷磺酸鈉(SP)、2-巰基苯并咪唑(M)、乙撐硫脲(N)等為主要成分的組合而成,曾得到廣泛應用。但此類組合光亮劑存在出光慢、整平差、低區光亮整平不足等缺點。致使人們在實際生產過程中開始選用國外新研制的染料體系光亮劑。染料型光亮劑能在寬電流密度范圍內獲得均勻的光亮整平鍍層,更適用于復雜件的電鍍,鍍液調整也較為簡單。以優質染料與復合表面活性劑為主的酸銅光亮劑,與MN非染料型光亮劑相比具有一定的質量優勢。因此目前市面上主流的硫酸鹽鍍銅光亮劑多為染料型光亮劑。

        2 酸性鍍銅光亮劑的中間體

        酸性鍍銅光亮劑由載體、光亮劑、整平劑、潤濕劑及穩定劑等組成,這些物質概稱為中間體。其中,由于功能與結構的不同可能有交叉。

        2.1 載體

        在酸性鍍銅溶液中,加入的光亮劑必須在表面活性劑的協同作用下才能使鍍層光亮、整平,這些表面活性劑即為載體。目前市面上常見的酸銅載體主要為聚醚類化合物,主要為聚乙二醇型非離子表面活性劑。即分子結構中含有—(CH2OCH2)—結構的聚醚。如聚乙二醇(相對分子質量1000-6000或者更高)、脂肪族聚乙二醇醚、芳香族聚氧乙烯醚、聚乙二醇縮甲醛等。吉和昌公司的聚醚中間體系列中,聚醚-8為醇類聚氧乙烯醚,聚胺-9為胺類聚氧乙烯醚,此兩種聚醚類中間體在分散染料,增強走位方面都有非常良好的效果。

        聚醚類化合物屬載體光亮劑,其本身可以提高鍍液的超電壓,使鍍層晶粒細化,擴大光亮電流密度范圍,同時它又是其他光亮劑成分不可缺少的分散劑。

        2.2 光亮劑

        光亮劑主要為二硫或聚二硫化合物,其結構通式為R1-S-S-R2,式中R1為芳香烴(苯基)、烷烴、烷基磺酸鹽或雜環化合物,R2為烷基磺酸鹽或雜環化合物。此類化合物有烷基二硫代氨基甲酸鹽、N,N-二甲基-ω-硫丙基二硫磺酸鈉、N,N-二甲基-3-硫丙基二硫代氨基甲酸醚、聚二硫二丙烷磺酸鈉(SP)、苯基聚二硫丙烷磺酸鈉(S1)、2-噻唑啉基聚二硫丙烷磺酸鈉(SHl10)、二羥基聚二硫二丙烷磺酸鈉等。目前,市面上常見的光亮劑主要使用SPS(聚二硫二丙烷磺酸鈉)為主要的光亮劑成分,其具有使銅鍍層結晶細化,并提高電流密度的作用,是目前市面上主流光亮劑的主要成分之一。

        2.3 整平劑

        整平劑一般為有機染料與一些雜環化合物。雜環化合物可以加強低區的走位能力,改善和加強整平能力。有機染料由于其結構不同,有些起光亮作用,有些起低電流密度區光亮作用,有些起整平劑作用。常用的染料有吩嗪染料、噻嗪染料、三苯甲烷染料、二苯甲烷染料、惡嗪染料、酞菁染料、酚紅染料等。

        (1)    吩嗪染料是指分子結構中含有 吩嗪基的染料,如二乙基藏紅偶氮二甲基苯胺、藏紅偶氮萘酚等。

        (2)    噻嗪染料指分子中含有氮和硫的六元芳環——噻嗪環的染料,如亞甲基藍( )、甲基胺藍、亞甲基綠等。

        (3)    惡嗪染料指分子中含有氮和氧的六元芳環——惡嗪環的染料,如凱里藍、尼羅藍等。

        (4)    三苯甲烷染料指分子中含有三苯甲烷基團(C6H5)3C- 的染料,如龍膽紫、甲基藍等。

        (5)    二苯甲烷染料指分子中含有二苯甲烷基團(C6H5)2C-的染料,如維多利亞藍、堿性槐黃等。

        (6)    酞菁染料為分子中含有酞菁( )結構的染料,如愛爾信藍等。

        (7)    酚紅染料,寄酚酞、酚紅等染料。

         

        目前堿性黃(如吉和昌公司BY-1)為市售酸銅光亮劑的主要組成中間體一,具有改善低區走位和提高填平度的作用。

        另外,吉和昌公司的藍紫染料NPZ-1以及紫紅染料NPZ-2都為吩嗪類染料,NPZ-1是非常好的整平劑,而NPZ-2對中低區的填平度有很好的效果。

        2.4 潤濕劑

        潤濕劑一般為表面活性劑。表面活性劑的潤濕作用可以消除銅鍍層上產生的針孔與麻點,此外,其還能夠在陰極與鍍液界面上定向排列及產生吸附作用,從而提高陰極極化作用,這使得鍍層的結晶更加致密、均勻和細致。

        2.5 穩定劑

        穩定劑是能使復配的光亮劑產品在相對長的時間內保持產品功能的物質,某些潤濕劑具有此作用。如MPS(3-巰基丙烷磺酸鈉),可以增強銅鍍層表面防腐能力,如與聚醚配合使用還可獲得光亮延展性好的鍍層。

        3 染料型酸性鍍銅光亮劑的組方原則

        染料型酸性鍍銅光亮劑一般分為開缸劑MU、整平劑A、光亮劑B。

        3.1 開缸劑MU

        開缸劑MU由載體、低電流密度區光亮劑、潤濕劑及穩定劑等組成。開缸劑MU的主要作用是保證鍍液的分散能力與走位能力,防止中、高電流密度區樹枝狀鍍層的產生,防止和消除鍍層的針孔及麻點,平衡整平劑?;蛘哒f,開缸劑MU是整平劑A工作的保證。

        常見的MU劑配方配比方式多為:

        98%濃硫酸         10 ~20 g/L

        SPS                3 ~ 4 g/L

        堿性黃             1 ~ 2 g/L

        一種或多種載體      根據最佳值參考添加

        3.2 整平劑A

        整平劑A由染料、低電流密度區光亮劑、整平劑、染料分散劑及穩定劑等組成。整平劑A的主要作用是使鍍層光亮、豐滿、平整。

        常見染料型A劑主要由2種或以上的液體(固體)染料復配而成。

        下面以吉和昌公司的酸銅光亮劑A劑配方為例:

        98%濃硫酸          10g/L

        BY-1                2g/L

        NPZ-1               100g/L

        NPZ-2               200g/L

        PAX                 30g/L

        3.3 光亮劑B

        光亮劑B由載體、高電流密度區光亮劑、潤濕劑及穩定劑等組成。其主要作用是使高電流密度區光亮,擴大電流密度上限,防止鍍層燒焦。

        一般B劑的配方方式為:

        98%濃硫酸:        10 ~ 20 g/L

        SPS:               1 g/L

        堿性黃:             1 ~ 2 g/L

        一種或多種聚醚類載體

        具有穩定功能的添加劑

        4 結論

        光亮劑的研發是硫酸鹽鍍銅工藝發展進步的核心,而復合染料型光亮劑是酸性鍍銅光亮劑的主流研發方向,因此通過染料與其他酸性鍍銅中間體的復配使用來提高酸性鍍銅鍍層的光亮性與整平性是今后主要研發方向。

        選擇并正確掌握光亮劑的配制和使用方法,是提高酸性光亮鍍銅工藝穩定性的關鍵,同時也要注意采取有效的工藝措施,注意操作方法,從而達到工藝穩定,并能保證鍍層質量,提高經濟效益的目的。

         

        參考文獻:

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        [2]  杭冬良, 湯新生, 周佩佩. 復合染料型酸性鍍銅工藝. 電鍍與涂飾. 2012, 31(4): 8-12.

        [3]  陳少華, 曹林峰. 硫酸鹽鍍銅光亮劑的改進研究. 電鍍與精飾. 2010, 32(12): 30-12.

        [4]  方景禮. 電鍍添加劑理論與應用. 2007.

        [5]  王桂香, 張曉紅. 電鍍添加劑與電鍍工藝. 2011.

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