铜业知识：铜排表面处理的三种工艺

导读： 光亮硫酸盐镀锡液主要成分为硫酸亚锡和硫酸，生产中其含量随所采用的添加剂不同而不同。

　　铜排：又称铜母线、铜母排或铜汇流排、接地铜排，是由铜材质制作的，截面为矩形或倒角(圆角)矩形的长导体，由铝质材料制作的称为铝排，在电路中起输送电流和连接电气设备的作用。铜母线的质量要求执行的是GB/T5585.1-2005标准。

　　铜排表面处理的三种工艺如下

　　1.铜排涂漆；

　　2.铜排镀锡；

　　3.铜排涂镀保护剂；

　　下面将对这三种工艺作一个全面介绍。

　　1.铜排涂漆

　　1.1.此工艺属于淘汰落后工艺，现很少使用。

　　1.2.三相交流电路的母线均涂黑漆，在显眼处粘贴色标，A相为黄色，B相为绿色，C相为红色，零线或中性线涂淡蓝色漆，安全用的接地线涂交替黄绿双色漆，无法区分极性、相序者涂白漆。

　　1.3.直流电路的正极涂棕漆，负极涂蓝色漆，接地中线涂淡蓝色漆。

　　1.4.检查母线的涂漆是否均匀，是否有流挂现象。

　　1.5.母线涂漆可采用喷漆或刷漆，色泽应均匀，边缘应整齐，不得有漏漆、挂漆现象，母线连接处不得沾漆。

　　1.6.同一元件，同一端的各相母线的涂漆界线应无明显不整齐现象。

　　1.7.母线的涂漆界线平齐。

　　2.铜排镀锡

　　2.1.工艺成熟.操作周期短，普遍采用。

　　2.2.弱点：时间长了表面发暗，人手做不到。不环保！

　　2.3.工艺流程

　　2.3.1.表面抛光除油等前处理→纯水洗→镀高Pb-Sn合金个自来水洗→纯水洗→镀锡→自来水喷洗→中和(Na2HPO4+Na3PO4)→自来水喷洗→浸硬脂酸→自来水喷洗→热纯水浸洗→烘干。

　　2.4.铜排表面处理工艺抛光：无论是人工还是机械都慢，而且累，粉尘很严重，清理表面氧化皮，微小毛刺。（用石英砂，玻璃丸）。

　　2.5.镀液各成分作用及工艺流程

　　2.6.光亮硫酸盐镀锡液主要成分为硫酸亚锡和硫酸，生产中其含量随所采用的添加剂不同而不同。

　　2.6.1.硫酸亚锡为主盐，含量十般控制在40～100g/L。但生产实验结果表明，高浓度硫酸亚锡虽然可以提高阴极电流密度，加快沉积速度，但使镀液分散能力明显下降，且使镀层结晶粗、光亮区域变小，甚至大大缩短了镀液的处理周期。

　　2.6.2.SnSO4含量控制在20～60g/L为宜，若取下限，可以通过加快镀液循环速度及电极(阴极或阳极)移动速度等办法进行“补偿”，仍可镀出优良产品，但不宜过低。

　　2.7.硫酸具有降低亚锡离子的活性、防止其水解、提高镀液导电性能及阳极电流效率等作用。当硫酸量不足时，亚锡离子易氧化成四价锡。

　　2.8.从动力学的观点分析，当有足够的H2SO4时，可以减慢二价锡的水解，稳定镀液，实际生产中H2SO4含量一般在80～150mL/L。

　　2.9.添加剂

　　2.9.1.镀锡光亮剂一般是由主光剂、辅助光亮剂、载体光亮剂复配制成。

　　2.9.2.主光剂

　　2.9.3.酸性光亮镀锡光亮剂的种类繁多，归纳起来可分为两大类：第1类主要是芳醛、芳酮、酯类及不饱和有机酸烯的衍生物，第2类主要是西佛碱类 (基本结构单元为-CH=N—CH=CH-或-CH=CH-CH=N-)，由乙醛与邻甲丙胺缩合而成，是酸性光亮镀锡有效的增光剂，能单独使用，也可与第 l类光亮剂配合使用，当与第1类光亮剂配合使用时，能显着拓宽光亮区，有效消除镀层白雾。

　　2.9.4.有机光亮剂的光亮作用主要表现为在阴极上的吸附，阴极上的吸附过强或过弱均无法获得理想的光亮镀层。因为吸附太强，脱附电位太负，析氢严重，易形成针孔；吸附过弱时，脱附电位相对较正，镀层结晶粗糙。只有适当的吸附才能达到好的光亮效果。

　　2.9.5.所以，在配制组合光亮剂时，应将吸附过强、适当和过弱的添加剂有机配合使用，以达到吸附适度、吸附电位范围较宽的目的，且各项组合量由实验确定。目前可用作主光剂的有：苄叉丙酮、枯茗醛、二苯甲酮、O—氯苯甲醛等，其中苄叉丙酮常用。

　　2.9.6.辅助光亮剂

　　2.9.7.因为主光剂均只能在某一电流密度范围内发挥光亮作用，所以单独使用是不能获得理想镀层的，但是如果和辅助光亮剂配合使用就能起到协同效应， 从而使镀层结晶细化、光亮电流密度区域进一步扩大。属于这类添加剂的是脂肪醛和一些有机酸类，常用的有甲醛、丙烯酸、肉桂酸等。

　　2.9.8.载体光亮剂

　　2.9.9.大多数有机光亮剂在水中的溶解度非常小，因而在阴极上被吸附的量也少，所以不宜单独加入镀液；有些有机光亮剂在电镀过程中因发生氧化、聚合 等反应，容易从镀液中析出。因此，如果要使光亮剂的效果得到充分发挥，就必须加入一些表面活性剂，利用其增溶作用来提高光亮剂在镀液中的含量，这些表面活 性剂称为载体光亮剂，亦称为分散剂。同时它还具有润湿和细化结晶等功能。

　　2.9.10.最早使用的载体光亮剂是一些阴离子表面活性剂，但是它们在阴极上的吸附较弱。后来又开发出非离子型表面活性剂，如聚氧乙烯、聚氧丙烯醚 等，它们既具有润湿分散作用，又具有抑制H2析出及Sn2+放电而使镀层晶粒细化的作用。在上述分散剂中，OP乳化剂使用广泛。

　　2.10.稳定剂

　　2.10.1.以硫酸亚锡为主盐的酸性镀锡液连续工作半个月就会发生混浊，难以镀出合格产品，需加一定稳定剂。

　　2.10.2.常用的酸性镀锡稳定剂大多是Sn2+的络合剂，如草酸、柠檬酸、酒石酸等，且复配比单独使用效果好。另外，某种催化剂也有稳定镀液的作用，生产表明，在连续生产的情况下，加入这种催化剂的镀液能保持半年以上的时间清亮不浊。

　　2.11.絮凝剂

　　2.11.1.至今还没有一种稳定剂：能长期保持镀液稳定、清澈透明，因此Sn4+不可避免产生。随着Sn4+的积累，镀液逐渐变浑，沉渣增加，镀层光亮区变小、均匀性变差，甚至出现发暗、发花等现象，此时必须对镀液进行絮凝剂处理。

　　2.11.2.絮凝剂分无机和有机两类，无机絮凝剂有各种盐类、活性硅土等，有机絮凝剂可分为阴离子、阳离子、非离子3种。阴离子型絮凝剂主要有环氧胺 系共聚物、聚乙烯亚胺、聚乙烯胺类衍生物等，阴离子型絮凝剂主要有聚丙烯酰胺水解物、聚丙烯酰胺、磺酸钠类等，非离子型絮凝剂主要有聚丙烯酰胺、脲—醛聚 合物等。

　　2.11.3.聚丙烯酰胺和无机絮凝剂配合使用效果非常好，对镀液的性能无任何影响，但沉降速度太慢，长达48h以上。环氧胺系共聚物的效果较好，但过 量使用对镀液有一些影响，严重时影响镀层光亮度，但沉降速度特别快，一般在2h之内可完全沉淀下来(使用时切忌过量)。

　　3.铜排涂镀保护剂

　　3.1.优点：维持铜排原色，比镀锡成本略低。缺点：操作周期长。

　　3.2.工艺流程

　　3.3.抛光前处理→纯水洗→酸洗钝化工件→烘干水分→JLR-510保护处理→流动水洗干净→热水浸泡（100℃左右，要用于工件升温，目的是让水分自行挥发或者干燥）→烘干→包装封闭

　　3.4.铜排表面处理工艺抛光：无论是人工还是机械都慢，而且累，粉尘很严重，清理表面氧化皮，微小毛刺。（用石英砂，玻璃丸）。

　　3.5.酸洗钝化的主要流程为：前处理(净化表面)→酸洗钝化及冲洗→后处理(成品保护)。前处理的主要内容是净化酸洗、钝化物件的表面，清除表面的各 种油脂、焊接飞溅、焊疤、氧化皮等。酸洗、钝化可以将酸洗、钝化分开处理，也可以将酸洗、钝化合二为一同步进行处理。将酸洗、钝化分开处理时，多采用将工 件整体浸泡在酸洗钝化液中的方式，适合于小型零部件或内部可以进行液体循环的管线、线形设备。将酸洗钝化合二为一处理时，可以采用液体浸泡方式(适合范围 同上)，也可以采用膏体进行涂抹，由于膏体涂抹方便，在不同位置都可以保持较长时间不流失及润湿性，从而保证了酸洗钝化必要的时间。

　　3.6.铜件防氧化保护剂JLR-510

　　铜件防氧化保护剂性能稳定，无毒、无味、不挥发、不潮解、不分解、不升华不吸附灰尘及H2S、、、SO2等害气体，能够有效抵制湿热盐雾、霉菌等对金属 的侵蚀，有较好的润湿性和较高的抗蚀性能。。铜件防氧化保护剂电气性能也极佳，而且具有脱水、防变色、防锈蚀三重作用，对金属没有腐蚀作用，对铜、银及仿 金镀层有明显的抗蚀防护作用，，尤其对防止铜和仿金表面变色，效果显着。本产品还可以加入其他助剂中配合使用，例如水性、溶剂性的封闭剂、罩光金油、防锈 剂等产品，对于铜、金、银、锌、钢铁等金属的防锈起到不可估量的作用。

　　3.7.容器建议选用各种塑料容器，不得选用金属容器，除非是铜质容器。然后将JLR-510铜件防氧化保护液直接使用。

　　3.8.本工作液可以在常温下和加温的情况下进行保护，但是建议在加温条件下使用，这样生产效率更高，而且效果更好。但是加温的方式宜选择合理的加温方 式，如果采用内置方式，加温管一定要是铜质的，或者采用石英及聚四氟乙烯（特氟龙）加热管，如果是其他金属材质的加热管，将改变药液的性能，不宜采用。

　　3.9.使用方法：

　　3.9.1.工件经过除油后化学抛光与清洗?B、电镀光亮酸铜或其它铜出来后；选用流动水漂洗两次，再用去离子水清洗一次（这样可以使药液中尽可能带入更少的杂质，从而延长药液的使用寿命）；

　　3.9.2.如果是在常温情况下操作，一定要在工作液中处理5-10分钟，原则上不得低于5分钟，因为在室温下，本液在铜层所形成的钝化膜会在5分钟左右，如果产品要求盐雾实验高于8小时，建议在加温情况下使用；

　　3.9.3.如果是在加温的情况下使用，建议温度控制在60-70℃之间，最好在65℃左右，在这种条件下，铜件防氧化保护只要2分钟（建议处理时间在3分钟）就能形成完整而均匀且有光泽的保护膜层，达到最佳的防变色效果。

　　3.9.4.通过上述方式处理以后，用流动水洗1分钟，甩干至工件表面无水珠，取出在70-80℃的温度下烘干或者擦拭干表面的水珠即可。

　　3.10.槽液维护：

　　3.10.1.工作液的寿命很大程度上取决于工作前清洗干净程度。经酸洗的零件要水洗干净，不能有残酸带入钝化液中。（溶液酸度增高，使铜件上的膜层溶 解，起不到防护作用。）因此，钝化液要与酸洗溶液分开，避免六价铬、三价铬离子的进入，而且复杂产品进入防变色槽中前，要避免有残余的药液存在，长期如 此，才能使溶液的寿命达到最佳状态。

　　3.10.2.设备的选用：设备的选材至为关键，容器一般以塑料为主，加温管必须是铜材的，或者选用外置的加热方式（可以由我公司提供相关的设计与温控装置）。

　　3.10.3.不要让其它金属零件进入溶液中。

　　3.10.4.溶液寿命的判断一般以PH值为标准，新配槽液PH值一般为6±1，近中性，当溶液PH超出6-7±3时，溶液应予以报废，如果防变色要求 时间不高，可以以试验为标准，一般情况下，本液在PH2-9的情况下都是有良好钝化作用，如果质量要求高的时候，可以将PH控制在5-7和4-8的范围以 内。

　　3.10.5.另外，防变色槽液前的请水槽需要经常用PH试纸检查其PH数值，如果发现清水脱离中性，建议立即更换请水，否则防变色剂将受到影响。五、废水处理：本产品废液可以直接排放。

　　3.11.铜保护钝化液性能测试数据：处理条件：铜件防氧化保护溶液，温度65-70℃，时间2分钟。对比条件：传统铬酸处理品。