1、無氰電鍍的歷史回顧

早在60年代，由于氰化物劇毒，政府號召革除氰化物電鍍，由于當時電鍍廠都是公有和集體所有，紛紛開展過無氰電鍍，種類繁多，并取得不少成績，其中以焦磷酸鹽鍍銅為多?，F(xiàn)在，環(huán)保形勢刻不容緩，在清潔生產(chǎn)的限期整改下，有必要回顧過去已經(jīng)做出的無氰電鍍的成果。推廣使用焦磷酸鹽鍍銅作為代替氰化鍍銅的預鍍，主要問題是結合力的合格的問題。為什么焦磷酸鹽鍍銅的結合力不好，以為這是他的本性，沒有進行理論的推敲。氰化鍍銅也有結合力不好，出現(xiàn)起泡的現(xiàn)象。眾所周知，這是由于游離氰化鈉含量過低所致。人們知道加入適量的游離氰化鈉，提高其含量后，電流密度可以提高，隨之電流效率下降，大量的氫氣泡產(chǎn)生，此時銅層折出的結合力立即恢復正常，這是為人們無數(shù)次的實踐所證明。那么焦磷酸鹽鍍銅的銅層結合力不好，是否也有其同樣的規(guī)律，值得探討。

2 .電位活化理論

2 .1“電位活化”現(xiàn)象最初由鄭州輕工業(yè)學院馮紹彬等教授提出，對我們很具有指導意義，對鍍層結合強度方面存在的問題，“電位活化”概念給出了理論解釋。

2 .2電鍍層結合強度差的原因是由沉積初始過程中，鍍層/基本界面氧化層的存在。保證電鍍層與金屬基體良好結合，其前提是實現(xiàn)電位活化的條件，即電鍍液中金屬離子的還原電位必須負于基體金屬表面氧化層的活化電位。

2 .3金屬的沉積過程“電位活化”在電沉積的初始過程中，存在著基體表面由鈍態(tài)向活化狀態(tài)的轉化，即電位活化。當金屬離子從溶液中折出時，電位負于基體表面的活化電位時，電鍍過程將自己完成基體表面的活化，隨后極化至金屬離子的折出電位，使鍍層沉積在活化的基體表面，形成相互間具有良好結合強度的鍍層。

2 .4表面活化電位φ活的變化

不同的前處理過程可以改變表面層的性質和結構，改變基體的表面活化電位(φ活)

2.5金屬離子的析出電位φ析

不同的電解液成分和電沉積規(guī)范，可以改變金屬離子的析出電位(φ析)，因此，可以改變電解液成分和電沉積規(guī)范，降低φ析，使其負于φ活的各種途徑解決電鍍層的結合力強度問題。

3、起始電流密度對焦磷酸鹽銅鍍層結合強度的影響

3.1焦磷酸鹽鍍銅體系中起始電流密度對結合強度的影響 見表一

由表一可知，起始電流密度大于2A/dm2時，結合情況均為良好，表明銅層是在活化了的基體表面上折出。

3.2鐵基體上焦磷酸鹽鍍銅電流對電位的影響 見表二

表二 鐵基體上焦磷酸鹽鍍銅電流對電位的影響

由表二可知：當電流密度≥2.0A/ dm2時，在1.2～1.25V處出現(xiàn)電位活化，φ析均負于φ活。顯示出電鍍初始過程中，隨銅折出電位變化對鐵表面活化的影響和臨界電流密度的存在。

4.焦磷酸鹽直接鍍銅工藝的改進。

4.1焦磷酸鹽直接鍍銅結合不好，也具有同樣的規(guī)律，當基體從前處理過的酸槽中取出后，總以為表面已經(jīng)酸洗活化過，不復存在氧化膜的可能，殊不知，我們處于大氣氧的籠罩之下，即使經(jīng)過嚴格的酸洗后，表面仍然存在氧化膜，如果不克服這層氧化膜的阻隔，而將銅層鍍在有氧化膜隔閡的鐵基體上，結合力就合不好。

4.2克服氧化膜使基體活化，如果克服氧化膜，使基體活化;問題是在析出銅之前，必須要有足夠的電位，使基體表面電位活化，也即有足夠的電流克服表面存在的氧化膜，從而使銅層真正析出在鐵的基體上，故而保證結合力良好。

這是從理論上存在如下關系

金屬初始施加電位<金屬活化電位+金屬折出電位

4 .3氧化膜的還原過程

金屬活化電位決定于緊靠基體表面含氧層的還原過程，即基體表面由鈍化向活化態(tài)的轉化。我們施加足夠的活化電位，預先克服氧化膜的阻閡。

4 .4金屬折出電位

決定于鍍液的成分和工藝規(guī)范(如pH值、溫度、電流密度)當金屬離子從溶液中析出電位負于基體，表面活化電位，電極過程首先完成基體表面的活化，鍍銅層沉積在活化表面上，結合力就好。我們要選擇有足夠的絡合劑即焦磷酸鉀和輔助絡合劑——檸檬酸銨，降低金屬銅的含量，即降低焦磷酸銅含量，進一步增強陰極的極化。

4 .5臨界起始電流密度

經(jīng)過工藝調(diào)整，包括加入輔助絡合劑，增強陰極極化，起始1～2分鐘沖擊電流密度2A/dm2,再進行陰極工作，電流密度0.5～1.0A/ dm2。

4 .6焦磷酸鹽直接鍍銅工藝配方及工藝條件：

由數(shù)據(jù)可見，兩者結合強度已在同一水平之上。