国内铜包钢丝广泛采用的预镀工艺

关键词：铜包钢丝,预镀镍,氰化预镀铜,无氰预镀铜 

1、前言 

铜包钢丝是一种在钢芯线上同心的包复铜层的新型双金属复合导线，它兼具铜的良好导电性和钢的高强度，因而广泛应用于电力，交通，电子，通讯等行业，如载流承力索，架空电车接触线，闭路电视所用的高频同轴电缆，电话户外引入线和野外电话线等等。随着我国经济建设的高速发展，近年来铜包钢丝也得到了迅速的发展。 

2、铜包钢丝的生产现状 

铜包钢丝的生产方法很多，主要有热浸镀法，铜带压接法，焊管包复法，铸造热压法，电镀法等，国内以电镀法生产为主。由于在高频情况下，钢芯表面只有达到一定厚度的铜层时其导电性才能和相同直径的铜线相近，因而铜包钢丝的镀铜层一般是较厚的，根据不同的导电率的要求镀铜层的要达到数+微米以上。为此用电镀法生产铜包钢丝采取了预镀和主镀的两步法电镀工艺，其中主镀一般采用沉积速度快和生产成本较低的硫酸盐镀铜工艺，而预镀目前主要有两种方法：一种是氰化预镀铜，一种是预镀镍。两种预镀工艺各有所长，氰化预镀铜成本较低，对镀前处理要求不太苛刻，但是存在着严重的环境污染问题，并严重地威胁着工人的身体健康，国家已命令禁止在近期内要淘汰这种落后的生产工艺。预镀镍虽然相对来说对环境污染程度较小，但由于近年来金属镍的价格持续飙升，致使电镀成本大幅上扬。此外，预镀镍在铜包钢丝成产中仅仅是起到钢丝基体和酸性镀铜层的结合作用，对提高铜包钢丝的导电性无任何作用（镍的导电性和铁相近）。前些年，由于激烈的市场竞争，为了降低生产成本，有许多铜包钢丝企业竟冒着环境污染的风险改成氰化预镀铜工艺，这是我们十分不希望看到的倒退现象。鉴于上述原因，探讨寻找一种成本较低，环境污染小，并能保证铜包钢丝质量的预镀新工艺势在必行。 

3、铜包钢丝预镀工艺的新发展 

3.1 无氰预镀铜工艺 

前已述及，铜包钢丝最好采用预镀铜打底，在保证铜层结合力的同时也还增加了一部分铜层厚度。但现行的氰化预镀铜工艺污染严重，操作环境恶劣，属淘汰之列，需要我们寻找一种新的无氰预镀铜的工艺方法。下面介绍一种已在生产实践中应用的无氰预镀铜的工艺规范： 

    络合剂WQ-A       80-120克/升 

    硫酸铜           30-50克/升 

    碳酸钾           40-60克/升 

    添加剂WQ-B        8-10克/升 

    PH值&             8.8-9.6 

    温度             30-50℃ 

    阴极电流密度      1--3安/分米² 

    阳极             压迫铜板 

用以上无氰预镀铜打底然后用酸性镀铜加厚镀出的铜包钢丝经自身缠绕后铜层和钢丝结合良好，Ø1.0毫米铜包钢丝经拉拔至Ø0.3毫米，铜层和钢丝的结合力仍然良好，没有铜层脱落和掉鳞现象。因而这种无氰预镀铜新工艺虽然暂露头角，但已引起铜包钢丝企业的极大关注，相信不久的将来肯定会有一个较大的发展。 

但值得注意的是，这种新型的无氰预镀铜工艺对镀前处理的要求是十分严格的，在预镀之前应该有一套完善可靠的预处理方法，以确保钢丝基体无油膜，无氧化膜以及炭黑等污物，并且在施镀之前应保持钢丝基体处于高度的活化状态。对镀液要科学管理，加强维护，对各种工艺参数要严格控制，只有这样，才能使这一先进清洁的预镀方法付诸实施。据说也有一些企业对这种预镀新工艺浅尝辄止，或者仍然沿用氰化预镀铜一些操作方法而导致半途而废，从而归咎于这种无氰预镀铜新工艺不过关，笔者认为这是不公平的。 

再者，针对目前铜包钢丝企业绝大部分仍然采用氰化预镀铜的工艺方法，适应预镀新工艺的设备改造也绝非一朝一日即可奏效，同时又要充分利用原有的氰化镀铜液，在目前马上改为无氰预镀铜工艺条件尚不具备的情况下，下边推荐一种在生产中已获得实际应用并行之有效的低氰预镀铜工艺。为了便于比较，同时列出了高氰预镀铜的工艺规范。 

    镀液成分                  高氰工艺                 低氰工艺 

    氰化亚铜                 30-45克/升               20-30克/升 

    氰化钠（游离）            16-24克/升               2-3克/升 

    辅助络合剂                                        30-50克/升 

    温度                      30-50℃                 40-55℃ 

    阴极电流密度               2-3安/分米²             2-3安/分米² 

以上低氰预镀铜工艺可以由原有的高氰预镀铜工艺逐渐过渡而来，可以沿用原有的电镀设备和工艺流程。从工艺配方看，低氰工艺比高氰工艺的游离氰化钠含量降低了8倍左右，如果在电镀线上再增加两道回收工序的话，其污水中的氰化物含量甚至可以降低到国家规定的排放标准以下，这将大大减轻环境污染的程度和大幅度较低污水治理的费用。实践证明，该低氰工艺不仅比高氰工艺节省氰化钠消耗量70%以上，而且还具有镀液成分稳定，阴极电流效率高以及碳酸盐生长慢等优点。在当前，无氰预镀铜工艺还没有很好地掌握，企业改造设备也尚需时日，为了不影响生产，同时也充分利用原有的氰化预镀铜溶液，上述诸多因素从实际出发考虑，采用低氰预镀铜工艺仍然具有明显的现实意义。 

4、结语 

目前国内铜包钢丝企业广泛采用的预镀镍和氰化预镀铜均存在着严重的不足。预镀镍虽然环境污染较小，但生产成本高，对镀前处理要求也十分严格；氰化预镀铜虽然生产成本较低，但环境污染严重危害工人身体健康。因而上述两种预镀工艺都不是我们的发展方向。为了保护环境，实现铜包钢丝的清洁化生产，研究采用无氰预镀铜应该是我们的发展方向。但是已经投入生产应用的无氰预镀铜新工艺时间还不长，可能还有许多技术问题没有暴露出来，尚需我们进一步研究，完善和提高，期望与铜包钢丝行业及电镀界同行共同探讨，为实现铜包钢丝的电镀清洁化生产而不懈地努力