酸性光亮鍍銅使用的陽極必須是含磷銅陽極,這是由于純銅陽極很容易溶解,使得陽極效率大于理論值。這樣,鍍液中的銅含量逐漸增加,使硫酸銅大量積累,很快便超過了工藝規(guī)范上限而失去平衡。另一方面純銅陽極在溶解時(shí)會(huì)產(chǎn)生少量一價(jià)銅離子,它在鍍液中很不穩(wěn)定,通過歧化反應(yīng)分解成為二價(jià)銅離子和微粒金屬銅,在電鍍過程中很容易在鍍層上面成為毛刺。為消除陽極一價(jià)銅的影響,人們最早使用陽極袋,但很快便發(fā)現(xiàn)泥渣過多妨礙了鍍液的循環(huán)。后改用無氧高導(dǎo)電性銅陽極(0FHC),雖然泥渣減少了,但仍不能阻止銅金屬微粒的產(chǎn)生,于是又采用定期在鍍液中加入雙氧水使一價(jià)銅氧化成二價(jià)銅,但此法在化學(xué)反應(yīng)中要消耗一部分硫酸,導(dǎo)致鍍液中的硫酸質(zhì)量濃度下降,必須及時(shí)補(bǔ)充,同時(shí)又要補(bǔ)充被雙氧水氧化而損耗的光亮劑,增加了電鍍成本。
1954年美國Nevers等人在純銅中加入少量的磷作陽極時(shí),發(fā)現(xiàn)陽極表面生成一層黑色膠狀膜,在電鍍時(shí)陽極溶解幾乎不產(chǎn)生銅粉,泥渣極少,零件表面銅鍍層不會(huì)產(chǎn)生毛刺。這是由于含磷銅陽極的黑色膜具有導(dǎo)電性能,其孔隙又不影響銅離子自由通過,加快了一價(jià)銅的氧化,阻止了一價(jià)銅的積累,大大地減少了鍍液中一價(jià)銅離子;同時(shí)又使陽極的溶解與陰極沉積的效率漸趨接近,保持了鍍銅液中銅含量平衡。美國福特汽車公司使用這種含磷銅陽極的經(jīng)驗(yàn)證明既保證了鍍銅層質(zhì)量,又節(jié)約電鍍光亮劑了20%,降低了成本。
保加利亞學(xué)者Rashkov等人研究了這種陽極表面黑色膜,主要成分是Cu3P,并有金屬導(dǎo)電性能,這樣就解釋了黑色膜不會(huì)使陽極鈍化的原因。他們認(rèn)為磷的作用在于含磷銅陽極溶解時(shí)產(chǎn)生的一價(jià)銅生成Cu3P,從而阻止了歧化反應(yīng)的產(chǎn)生。美國聯(lián)邦規(guī)范QQ一A一6738建議含磷銅陽極的銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.9%~99.94%,磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.04%~0.065%。國內(nèi)也有的磷銅板含磷量是控制在0.1%~0.3%之間。
若磷銅陽極中磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高,就有可能導(dǎo)致含磷銅陽極不易溶解,使鍍液中銅含量下降,低電流密度區(qū)光亮度差。更嚴(yán)重時(shí)陽極上的黑色膜從陽極掉下來,污染鍍液,還會(huì)堵塞陽極袋造成槽電壓升高,鍍層產(chǎn)生細(xì)麻砂狀。因此,控制含磷銅陽極對(duì)于硫酸光亮鍍銅工藝是非常重要的。
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