镁及镁合金表面化学镀铜液

原料配比(g/L)
表1  除油

表2  酸洗液

表3  敏化

表4  活化

表5  化学镀铜溶液

[制备方法]

    将各组分溶于水，搅拌均匀即可。

[原料配伍]
    除油液各组分配比范围为: 水玻璃20 ~ 80g、磷酸钠或三聚磷酸钠30~50g、氢氧化钠5~15g、铬酸钾3~7g,水加至1L。

    酸洗液选用以下三种溶液的一种:

    (1)稀硝酸溶液50 ~ 150mL,水加至1L;

    (2)醋酸和硝酸钠的混合溶液，醋酸10 ~ 60mL、硝酸钠1 ~ 10g,水加至1L; 

    (3)铬酐和硝酸钠的混合溶液，铬酐40~ 120g、硝酸钠1 ~15g，水加至1L。

    碱洗液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钠溶液、碳酸钾溶液、磷酸钠溶液、氨水溶液中的一种或一种以上的组合物，要保证碱洗液的pH值达到12~13。

    敏化液:氯化亚锡5~ 10g、盐酸1 ~ 16mL，水加至1L。

    活化液:硝酸银1~ 10g、氨水适量，去离子水加至1L。为了保证化学镀铜的速度，活化液中要加入还原剂。所述还原剂为葡萄糖30~ 60g、乙醇80 ~ 160mL、酒石酸2 ~ 6g、去离子水加至1L。还原剂与活化液的体积比为1: (3~6) 。
    化学镀铜溶液包括以下几种:

    (1)以甲醛为还原剂的化学镀液。各组分配比范围为:五水硫酸铜4 ~ 30g、甲醛10~ 60g、氢氧化钠4 ~ 20g或氢氧化钾4 ~ 20g或氨水8 ~ 30mL3种的一种、酒石酸钾钠20 ~ 60g和碳酸钠3~6g的混合液，水加至1L。使用温度为15~ 50°C。

    (2)以次磷酸钠为还原剂的化学镀液。各组分配比范围为:五水硫酸铜7 ~ 20、次磷酸钠20~56、 硼酸20~ 60、柠檬酸钠10~ 30、 硫酸镍0.002~0.6、硫脲0.0001 ~ 0.0003,水加至1L。

    使用温度为60~ 70°C。

    (3)以二甲胺硼烷为还原剂的化学镀液。各组分配比范围为:五水硫酸铜4 ~ 10g、二甲胺硼烷0.5~ 6g、乙二胺四乙酸钠4 ~ 25g、酒石酸钾钠5 ~ 15g或三乙醇胺40 ~ 60mL两种的一种，水加至1L。使用温度为50~ 80°C。

    (4)以次四丁基氢硼化铵为还原剂的化学镀液。各组分配比范围为:五水硫酸铜4~ 10g、乙二胺四乙酸(EDTA) 10~40g、四丁基氢硼化铵8 ~ 25g、十二烷基磺酸钠0.05~ 0.2g、硫酸铵0.01~ 0.04g、氢氧化钠适量(将溶液pH值调节到7)，水加至1L。

    (5)以水合肼为还原剂的化学镀液。各组分配比范围为:五水硫酸铜4 ~10g、乙二胺四乙酸钠15~ 25g、水合肼15~25g、 硼酸钠10g、硫酸适量，水加至1L。使用温度为常温。

[产品应用]
    本品主要应用于镁合金表面化学镀铜。

    利用本品对镁合金表面进行复合保护，工艺过程如下:

    (1)除油:将镁或镁合金放入除油剂中，在常温下浸泡，时间> 30min, 擦洗镁或镁合金表面，再用清水冲洗，以保证彻底去除镁或镁合金表面的油脂和灰尘。

    (2)酸洗和碱洗:将镁或镁合金放入酸洗液中浸泡1 ~ 4min,以去除镁或镁合金表面的氧化物和杂质，直到镁合金表面露出金属光泽。取出镁或镁合金，快速用清水彻底清洗镁或镁合金表面。然后将镁或镁合金放入碱洗液中在常温下浸泡0.5 ~ 5min后取出，用清水清洗干净，放入烘干箱中烘干。

    (3)涂膜:涂膜可以采取喷涂、刷涂或浸涂的方法。涂膜用的涂膜剂应是具有很好的耐水、耐磨、耐高温、抗化学腐蚀等特性且与基体金属附着良好的绝缘涂料，如有机硅耐热漆、有机钛耐热涂料(WT61-1、 WT61-2等)、 水玻璃基涂料(JN-801 硅酸盐无机涂料等)、有 机硅树脂(SF-7406三防清漆等)、硅烷偶联剂 (KH550等)。本品采用浸涂的方法。将镁或镁合金垂直浸入涂膜剂中，在温度为15 ~ 40°C的条件下对经酸洗、碱洗并彻底烘干的镁或镁合金进行第一次涂膜，镁或镁合金表面在8 ~ 30min内基本达到表干，此时将镁或镁合金放入烘干箱内，将温度缓慢升高到150~ 300°C,在此温度下将镁或镁合金静置1~3h,使镁或镁合金表面的涂膜最终达到实干。再重复1 ~ 3次上述步骤，使镁或镁合金表面能覆盖致密的涂膜。

    (4)敏化:将镁或镁合金放入敏化液中敏化8~12min,取出，擦干表面过多的溶液。

    (5)活化:将镁或镁合金放入活化液中，浸泡处理2 ~ 30min。活化的目的是在镁合金表面植入对还原剂的氧化和氧化剂的还原具有催化活性的金属粒子。如果金属粒子的浓度不够，后继化学镀的速度会非常缓慢甚至失败，因而活化液中，硝酸银的浓度不能太低，且应适量加一点还原剂，使镁或镁合金在短时间内表面覆盖银膜。

    (6)化学镀铜:将镁或镁合金清洗后放入镀液中，35 ~ 50min后，镁或镁合金表面有一层光亮的铜层，色泽鲜艳，镀层厚度均匀。

[产品特性]

    (1)本品采用的表面处理技术，不经过浸铬酸酸洗和氢氟酸活化的前处理步骤，减少了操作对环境的污染。

    (2)采用本品制得的化学镀铜层，厚度均匀，具有金属铜的外观。

    (3)镀层发生破坏时，涂膜可以有效地防止铜镀层与基体金属构成腐蚀原电池，从而延长了镁合金的使用寿命。

    (4)涂膜本身具有很好的耐磨、耐酸和耐碱性，成品在使用过程中即使表面的镀膜有破损，基体也不会被腐蚀，涂膜对基体有一定的保护作用。

    (5)镀铜层具有良好的杀菌消毒性、装饰性和耐蚀性，强化了镁合金性能，扩大了镁合金的使用范围。

    (6)本品所用原料的成本低，操作简单，适于工业化生产。

本文转载自《化学镀液 配方与制备(一)》编著    李东光
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