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1.2高速镀铜工艺的阴、阳极电流效率 高速镀铜溶液配方和工艺条件为：
从配方上看，高速镀铜溶液配方与常规酸性镀铜工艺基本相同，但工作电流密度达40～50A/dm²，高出10倍以上。尽管采取了镀液强制循环，工件本身快速移动，提高工作温度至40℃以上等措施，以降低浓差极化和电化学极化，提高Cu²+对H+放电的竞争能力，但仍然难以避免H+的放电。根据车间现场中工作电流密度、电镀时间和镀层厚度的数据，经过计算后与理论沉积速度的比较，得到在我厂实际生产情况下高速镀铜的阴极电流效率在89%～92%之间，远远低于常规酸性镀铜的电流效率。 高速镀铜工艺的阳极采取的也是含磷0.04%～0.06%的磷铜阳极。我厂高速镀铜的工件是直径较小的线材，阴极面积相对较小。在保证电流均匀分布的前提下，很难将阳极面积做到与阴极基本匹配。因此阳极面积大于阴极面积十倍以上。阳极电流密度通常小于6A/dm²，远远低于致钝电流密度。因此阳极电流效率较高。 高速镀铜工艺采用很高的阴极电流密度，因此阴极电流效率低。而阳极面积远远大于阴极面积，阳极电流密度较低，因而阳极电流效率高。阳极溶解的Cu²+不能全部在阴极上沉积，而在镀液中积累，这就是高速镀铜溶液中铜离子浓度上升的原因。 2 降低Cu²+浓度的常规方法 2.1浓缩结晶法 根据Cu²+浓度及溶液的总体积进行计算，抽取一定体积的溶液加热浓缩，然后冷却使Cu²+成为CuSO4·5H20结晶作为产品出售，母液则返回生产循环系统。此法的缺陷是需增加设备和场地，增加成本。 2.2电解脱铜法 建立一个供电、循环、工艺参数均独立的电解脱铜系统，在系统中使用Pb—Sb合金板(含Sb约3%～4%)做阳极。根据需要，定期抽取一定数量的高铜离子浓度的溶液进行不溶阳极电解。若电解电流密度控制在2.5A/dm²以下，则当溶液的Cu²+浓度高于15g/L时，产品可得含铜99.95%的一号铜，剩下的低铜溶液返回生产循环系统。 3 结合本厂实际的解决方法 本法的实质是使电解脱铜法与连续镀铜生产线相结合。 我厂电镀铜液的总体积约为15m³。根据控制分析，每天Cu+升高约2g/L，即每天阳极溶解的铜比阴极析出的铜约多30kg。若在生产线中安排一定数量的电解脱铜槽，使其脱铜能力为每天30左右，则生产溶液的Cu²+浓度就可保持不变。 我们在连续生产线中安排两个并联的不溶阳极电解脱铜槽，单独使用一台硅整流器，电解总电流为1000A左右。这样，便基本能把阳极多溶出的铜脱除(理论上不计电流效率每天可脱铜：1.186g/A·h×1000A·24h=28.5kg)。 由于不溶阳极上进行的反应主要是氢氧根离子(OH-)放电： 40H-一4e一2H20+02↑，其电极电位比铜高很多，因此，电解脱铜槽的槽压比正常槽高，一般在3V左右。所以，一定要用独立的硅整流器供电。同时，随着Cu²+浓度不断降低，本循环系统的溶液应与其他循环系统实行对流交换，脱铜槽CuS04·5H20浓度不低于120g/L，这样，镀层的质量才有保证。 用上述方法每月可减少磷铜阳极投入约900kg，节约硫酸约600kg。 |
