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分子筛复合镀铜光亮剂作为焊丝镀铜添加剂的研究 高蕊，王惜宝，任莹 天津大学材料科学与工程学院，天津 (300072) E-mail：sanxincao0908@163.com 摘 要：本文通过在酸性硫酸铜镀液中加入不同配比的分子筛和酸性硫酸铜镀铜光亮作为焊 丝化学镀铜的添加剂，研究了在相同的实验条件下，用含有不同配比的复合添加剂制备镀液 化学浸镀获得的镀层各种性能：镀层的厚度、光亮度、镀层与基体的结合力。结果表明：分 子筛和镀铜光亮剂复合作为焊丝化学镀铜的添加剂，克服了两者分别加入时所带来的铜镀层 的质量问题：镀层表面形成氧化铜，镀层脆，结合力小；分子筛和镀铜光亮剂分别以镀液浓 度为5%和2.5%-3.75%复合加入到酸性硫酸铜镀液后，短时间内可获较厚的镀层，镀层致密、 光亮，与基体的结合力大。 关键词：分子筛，酸性硫酸铜镀铜光亮剂，镀层厚度，结合力 1. 引 言 气体保护实芯焊丝镀铜的一个重要目的就是提高焊丝的防锈性能。另外焊丝镀铜质量的 好坏还影响焊丝的焊接工艺性能[1]，如送丝稳定性、飞溅等。焊丝的主要质量问题表现为焊 丝送丝不畅和防锈性能不高。影响成品焊丝镀铜层的主要因素是焊丝表面的镀铜层厚度和镀 铜层结合力。 焊丝镀铜层厚度主要由焊丝在镀槽中镀铜时间和速度决定，而速度取决于镀液温度和镀 液性能[1] 。而在现行化学镀铜条件下，要提高焊丝镀层厚度主要依靠提高镀液镀速和镀液温 度，但镀液镀速和镀液温度的提高则需通过选用合适的镀液添加剂才能实现[2]，常用的镀铜 添加剂大多是络合型添加剂，通过与铜离子络合形成电离度较小的络合铜离子、降低铜离子 的电极电位、抑制镀液的镀铜速度，从而细化镀层晶粒、改善镀铜质量。由于这类添加剂的 加入会显著降低镀液的镀铜速度，而且添加剂浓度对镀铜速度非常敏感，从而显著减少焊丝 镀层厚度并损害镀层厚度的稳定性，给焊丝的防锈性能带来不利的影响。分子筛型镀铜添加 剂是一种依靠膜行为选择性来控制镀铜界面离子扩散和电荷交换行为的添加剂。实验结果表 明，这种添加剂不会对 CuSO4,H2SO4 水溶液的原有镀铜速度产生不利影响，同时添加剂的 加入浓度对镀液镀铜速度也没有影响，因此与络合型添加剂相比，除了具有更好地提高镀铜 层与焊丝结合力及焊丝光亮度的作用之外，还可以完全消除停车时焊丝表面的铜锈和镀槽中 的“结铜”现象[3]，保持较高的镀铜速度和镀层厚度的稳定性，从而使焊丝质量保持较好的稳 定性。 影响焊丝镀铜层的结合力及其稳定性的因素有管理因素和技术因素两个方面。影响焊丝 [2，7] 化学镀铜层结合力及其稳定性的最主要技术因素是焊丝的镀前表面质量和镀液的性能 。 分子筛型添加剂可以通过改善镀液性能、消除“停车镀槽结铜”而改善焊丝镀铜结合力及其稳 定性。 本实验在上述实验和理论的基础上，研究分子筛复合络合型镀铜光亮剂作为焊丝镀铜的 添加剂而对镀铜过程以及所获镀铜层的影响。实验中，在化学浸镀的过程中，因分子筛的加 入一定程度上克服了络合型添加剂对铜离子沉积速度的抑制，镀铜沉积速度很高，并且焊丝 上的镀铜层不但细腻、光亮，而且镀铜层具有较高的厚度和良好的结合力。 - 1 - 2. 实验方法 2.1 实验材料 本试验需要配制基础镀液、络合剂溶液，所需要的药品主要有：分子筛、KG-1 快速酸 性硫酸铜镀铜光亮剂（主要成分为聚二硫丙烷磺酸钠、四氢基噻唑硫铜），CuSO .5H O 晶 4 2 体、蒸馏水、浸镀基体(光亮低碳细焊丝) 、活化溶液稀硫酸。 2.2 实验流程 2.2.1 配制溶液 配制基础化学镀铜溶液：