电镀工艺学电镀铜合金

二、氰化物电镀铜—锡合金
1. 电解液的组成和工艺
铜的标准电位为：0Cu /Cu 0.52V
0 Cu2 / Cu
0.34V
锡的标准电位为：0 Sn
2
/
Sn
0.14V
0 Sn4 / Sn
0.005V
两金属的标准电位相差较大，因而在简单盐溶液中很难
得到合金镀层，必须选用适宜的络合剂。电解液中采用
两种络合剂分别络合两种金属离子，以氰化钠与一价铜
2 铜锡合金电解液的类型 电镀铜锡合金电解液可分为氰化 物、低氰和无氰三种。
(1) 氰化物电镀铜锡合金 氰化物电镀铜锡合金应用最广， 也最成熟。常用的氰化物—锡酸盐电解液。通过对电解液 成分和工艺条件的调整，可得到低锡、中锡和高锡的合金 镀层。该工艺的主要缺点是氰化物剧毒，不利于环境保护。
(2) 低氰化物—焦磷酸盐电解液 该电解液采用少量氰化物 与一价铜离子络合，二价锡离子与焦磷酸盐络合，也能得 到低锡、中锡和高锡的合金镀层，外观比较光亮，其主要 缺点是电解液中仍含有剧毒的氰化物，合金阳极溶解性差。
电镀工艺学
Plating technology
第六章－Ⅱ 电镀铜合金 Chapter Ⅵ-Ⅱ
Copper Alloy Plating
第六章－Ⅱ 电镀铜合金
➢概述 电镀铜合金可以提高硬度、改变颜 色（如作为装饰性的仿古镀层、仿金镀 层等）以及获得其他特殊的性能。
➢电镀铜合金在生产中应用较多的为铜锌 合金(黄铜)、铜锡合金(青铜)和仿金镀层。
(2) 中锡青铜 合金中含锡量大致在15—35％范围内。中 锡青铜的硬度、抗氧化性和防蚀能力均较低锡青铜为好。 中锡青铜一般也可以套铬，作为底层，但容易发花和色泽 不均，故应用较少。
(3) 高锡青铜 含锡量大致在40—55％范围内，镀层呈银 白色，抛光后有良好的反光性能。在空气中不易失去光泽， 能耐弱酸、弱碱和食物中的有机酸。高锡青铜的硬度介于 镍和铬之间，同时还有良好的导电性和钎焊性。一般可用 来代银或代铬，可用作反光镀层及仪器仪表、日用商品、 餐具，乐器等装饰性镀层。高锡青铜的缺点是脆性较大， 产品不能经受变形。
(3) 低氰化物—三乙醇胺电解液 该电解液一般是由氰化 物—踢酸盐电解液过渡过来的。在氰化物含量逐渐降低的 过程中，补充三乙醇胺络合剂，氰化物含量保持在3—8克 ／升范围内，这样一价铜基本上都以铜氰络离子的状态存 在。该电解液也能获得满意的低锡合金镀层。
(4) 无氰铜锡合金电解液 我国在70年代就研究了无氰电镀 铜锡合金工艺，并取得一定的成果。例如，焦磷酸盐—锡 酸盐电镀铜锡合金已成功的用于生产。
Cu(CN)32－ Cu(CN)43－
当几种不同形式的离子在溶液中同时存在时，直接在 阴极上放电的将首先是低配位数和负电荷较少的络离子。 当溶液中游离氰化钠含量足够高时，[Cu(CN)3]2－络离子可 能参加电极反应
1 电镀铜锡合金
一、概述
铜锡合金(俗称青铜)是合金电镀中应用较多的一个镀 种。1934年首先提出了含有锡酸盐—氰化物电镀铜—锡 合金的专利。在50年代由于金属镍供应短缺，曾作为代 镍镀层得到推广使用。近年来随着金属镍供应情况的改 善，作为代镍的铜—锡合金用量有所减少。铜锡合金还 可用来作为最后的加工精饰，合金镀层经过清漆保护后， 外观为金黄色似黄金，可作为仿金镀层，另外，还可用 于电视机和无线电底板以及代替铜作底层。虽然电镀合 金层比电镀铜成本高，但抗蚀性、硬度和沉积速度等方 面都比镀铜好。
离子络合，氢氧化钠与四价锡络合成锡酸钠，两种络合
剂互不干扰，电解液稳定，维护容易。
氰化物电镀铜锡合金电解液的组成及工艺条件列于表6－2－1
表6－2－1 氰化物电镀铜锡合金电解液组成及工艺条件
组成
Biblioteka Baidu低锡青铜
中锡青铜
高锡青铜
铜（CuCN） 锡（Na2SnO3） 游离NaCN 游离NaOH 明胶 温度 阴极电流密度
1 铜锡合金的性质利用途 在铜锡合金层中，随锡含量 增加，合金的外观色泽也发生变化。当锡含量低于8％时， 其外观与铜相似，为红色，当锡含量增加到13—15％时， 镀层为金黄色，当锡含量达到或超过20％时，镀层为白 色。根据合金镀层中含锡量的多少，可分为三种类型：
(1) 低锡青铜 合金中含锡量为8—15％，镀层呈黄色。 低锡青铜硬度较低，有良好的抛光性。对钢铁基体而言， 合金属于阴极镀层。低锡青铜在空气中易氧化而失去光 泽，不宜单独作防护—装饰性镀层，表面还要套铬，作 为装饰性镀层的底层。它在热水中有较高的稳定性，可 用于在热水中工作的零件。
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2. 电解液成分和工艺条件对合金镀层成分的影响
(1) 放电金属离子总浓度和浓度比的影响
改变电解液中金属离子的总浓度(金属离子浓度比不变)， 对合金镀层成分的影响不大，它主要影响阴极的电流效率。 当总浓度提高时，阴极的电流效率有所提高，但总浓度不能 过高，否则镀层结晶粗糙。
电解液中铜和锡的含量比，对合金镀层成分影响较大，如图。 通常降低电解液中铜与锡的含量比，镀层中铜含量下降，而 锡含量升高。这是因为合金沉积的阴极极化增大，使沉积电 位向负方向偏移，有利于锡的析出，因而，合金中锡的含量 升高。为了获得含锡量为10—15％的低锡铜合金，电解液中 应维持Cu∶Sn为2—3∶1。
(2) 络合剂浓度的影响
电解液中的CuCN与NaCN生成铜氰络合物，
即 CuCN＋NaCN=Na[Cu(CN)2] K不稳=1×10－24 在阴极上放电的是铜氰络离子
[Cu(CN)2]－＋ e ＝ Cu ＋ 2CN－ 电解液中游离氰化钠的含量，影响铜氰络离子的稳定性， 提高溶液中游离CN－离子的含量，使络离子稳定性增加， 使阴极极化增大。随着游离氰化钠含量的提高，在溶液中 可能生成配位数更高、更加稳定的络离子
1 7－9 10－12 7－8 7－8
58－62 1.5
2
25－30 14－18 16－20
6－9 0.2－0.5 55－65
2.5
3 10－14 40－45 14－17 20－25
55－60 2.5
4 10－15 30－45 10－15
5－7
60－70 1.5－2.5
5 10－15 45－60 10－15 25－30