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1、硫酸铜电镀工艺介绍现代电镀网6月17日讯：（每日电镀行业最新资讯推送请关注微信公众号：现代电镀网） 铜既要掩盖钢辊的缺陷，又要为下道工序电雕展示最好的工作面。镀铜是一个极为复杂的过程，对其控制应极为严密，稍有马虎，就需要耗费大量的时间、人力、物力来纠正所出现的问题。（一）镀铜工艺流程金工滚筒检验发配滚筒滚筒前处理预镀镍打磨清洗镀铜卸滚筒交车磨（二）滚筒镀铜原理镀铜层呈粉红色，质柔软，具有良好的延展性。镀铜槽中电解溶液的主要成分是硫酸（H2SO4）和硫酸铜（CuSO45H2O）。铜在这种溶液中以铜离子（Cu2+）形式存在。电解铜作为阳极，按半圆弧分布于电解溶液中，并与电源阳极相接。滚筒横放在电解
2、槽中，其表面有的是全部浸入电解溶液中，有的是半浸或1/3浸入电解溶液中，它与阴极相接，并以一定转速旋转。通电后，阴阳两极发生化学反应，铜离子带有正电荷，被阴极吸引，在阴极获得电子而形成铜原子，并附着在滚筒上，完成电镀。但事实上，由于某些原因会干扰这种反应过程，正负离子始终不会平衡，所以在实际生产中不容易制得很满意的电镀滚筒。针对这种情况，只能尽力做到减少干扰因素，根据本公司的条件，进行各种器材、工艺的匹配，以制得满意的电镀滚筒。（三）加强导电性管理提高铜层质量，重要的是控制好电流差，保证导电部位干净和接触良好，使电流值分布均匀，使滚筒两端和中间的铜层硬度一致。（四）镀铜液的主要成分凹版电镀采用
3、硫酸盐镀铜，镀液的基础成分是硫酸铜和硫酸。硫酸铜用来供给镀液中的铜离子，硫酸则能起到防止铜盐水解、提高镀液导电能力和阴极极化的作用。由于镀液的电流效率高（近于100%），可镀得较厚的镀层。当然，要保证各种化学品的纯度与稳定。镀铜液的主要成分如下：1.硫酸铜(CuSO45H2O)，是蓝色晶体，颗粒大小如玉米粒，应尽量无黄色，工业级可用。根据生产条件和不同要求，硫酸铜的含量有的公司规范为200250g/L，有的为210230g/L，有的为180220g/L。硫酸铜含量低，允许的工作电流密度低，阴极电流效率低。硫酸铜含量的提高受到其溶解度的限制，并且电镀中随硫酸含量的增高，硫酸铜的溶解度相应降低。所
4、以硫酸铜含量必须低于其溶解度，以防止其析出。2.硫酸(H2SO4)，在镀液中能显著降低镀液电阻，防止硫酸铜水解沉淀。其化学反应式如下：CuSO4+2H2OCu(OH)2+H2SO4若发出像氨水一样的气味，则有问题。若槽液浓度不合适，会产生Cu2+，使镀铜面出现麻点和针眼。硫酸含量低时，镀层粗糙，阳极钝化。增加硫酸含量，能提高均镀能力，但有些光亮剂易于分解。其含量有的公司规范为4060g/L，有的为5565g/，有的为6070g/L。有的公司把硫酸铜含量控制在180270g/L，硫酸含量控制在5565g/L，取得了很好的效果，使铜层达到最佳硬度，并延长了存放期。在温度为15条件下，硫酸铜+硫酸含
5、量与波美度的对应关系如表2所示。3.氯离子(Cl-)，通过加入少许盐酸获得。氯离子是酸性光亮镀铜中不可缺少的一种无极阴离子。没有氯离子便不能获得理想的光亮铜层，但氯离子含量过高会使镀铜层产生麻点，并影响光亮度和平整性。应根据添加剂的要求使用，如：美吉诺添加剂为5060ppm，Hard为50ppm左右，大和G为80120ppm。（五）镀液配制方法先将计算量的硫酸铜溶解在2/3配制体积的温水中，当硫酸铜完全溶解和冷却后，在不断搅拌下慢慢地加入硫酸(加入硫酸为放热反应)，静止镀液并过滤，再加入规定的添加剂后，试镀合格即可投入生产。（六）工艺条件1.电流密度（DK）电流密度在滚筒全浸时为1518A/d
6、m2，半浸时为2030A/m2。电流密度能否提高，取决于镀液成分和其他条件，如：提高镀液温度、加强搅拌、镀液浓度高等都能提高工作电流密度。2.温度镀液温度在全浸时为421，半浸时为381较适宜。如果镀液温度过低，不但允许的工作电流密度低，而且硫酸铜容易结晶析出；镀液温度高，则能增强镀液导电性，但会使镀层结晶粗糙；若镀液温度超过45，铜层会变软，版面发白。#p#分页标题#e#3.镀铜时间镀铜时间应根据所要求的铜层硬度而定，一般为11.5小时一槽。4.镀铜槽中的阳极阳极为电解铜球，直径为40mm。电解铜球在硫酸盐镀铜镀液中往往会产生铜粉，导致镀层产生毛刺、粗糙。铜球含磷量越少越好，这样可以减少铜粉
7、，避免出现砂眼。如果铜球含磷量过高，则其表面会产生一层较厚的膜，使得阳极不易溶解，导致镀液中铜离子含量下降。铜球的含磷量以0.0350.05%为宜，目前国产铜球含磷量都大于0.05%，而进口的含磷量只有0.038%，但价格太贵。5.阳极距离阳极距离为5080mm。6.版辊转速版辊转速根据版辊直径而改变。7.硬度剂的选择与使用根据本公司的设备条件，选择电镀性能最佳的硬度剂是一个重要环节，因为控制铜层硬度主要是靠调整镀液中的添加剂用量。目前硬度剂种类较多，现介绍如下。(1)MDC硬度剂，是固体，配缸为6mg/L，应做到少加勤加，它对氯离子(Cl-)非常敏感，使用温度为2530。它不太适合我国国情，
8、目前很少有公司在使用。(2)美国美吉诺硬度添加剂，其性能偏脆，较难控制，补加量为10ml/100Ah(以本公司的镀铜硬度为标准)，使用温度为4052。(3)日本大和硬度添加剂，常用的有二种：一种是Hard，其电镀性能最好，硬度、光洁度都很理想，其最大的缺点是硬度存放期短，只有37天，所以用的公司逐渐减少。另一种是COMSG，其电镀性能虽然不如Hard，但硬度、光洁度也都很好，其性能偏柔韧，最大的优点是存放期长，可达36个月，而且不受环境污染，非常适合国内制版厂的设备情况，所以备受制版公司的青睐。生产实践证明：实际用量比其推荐的比例稍少一些为佳。如：硫酸铜200250g/L，硬度添加剂为8010
9、0ml/Ah,使用温度4045，不能超过45。(4)镀铜液配比与硬度添加剂的用量一定要达到最佳。保证镀铜层的脆性和柔韧性达到平衡是关键，这样既可以使镀铜层达到最佳硬度，又利于延长保存时间、减少用量。若用量过多，镀铜层太硬太脆，容易磨损和打雕针；柔韧性强，以30或38雕刻容易出现毛刺，雕刻时要用刮刀。判断韧性的方法是：铜皮对折一次不断，反复折一次，即正反两折后折断为佳。(5)实际生产中经常出现的问题是铜层硬度不是太高就是太软，不稳定。如：硫酸根离子偏低，电流较大，导致硬度高、太脆、韧性差，造成版滚筒存放时间一长就会出现龟裂现象；铜层太软，造成网点变形。因此，必须做到诸种元素的最佳匹配，使铜层脆性
10、与柔韧性达到平衡，并能保持稳定，这就要依靠严格精心的管理。 （七）工艺维护1.阳极框套阳极袋可以防止砂眼。阳极袋脏后应及时更换。2.定期更换镀铜液的过滤芯，保证溶液干净。3.经常查看镀液液位，若不足，应补充软化水至规定液位。镀铜液化验规范为两天一次。4.镀铜液要搅拌充分。5.经常清洗缸底杂质，一般为3个月一次，而上槽杂质必须一星期清理一次。6.每天检查镀液温度，最好在槽内悬挂温度计，严格控制温度。7.严格控制波美度。8.每天检查添加剂，保持添加剂量稳定。9.镀液槽最好加盖密封，减少空气污染。10.每天补充铜球，铜球应先用稀硫酸浸泡，且每天都要将其冲洗干净。应把铜球表面的黑铜粉等氧化物冲刷掉，或
11、用115的稀氧化水冲洗。（八）送电1.计算电流：浸入面积18A/dm2=总电流。2.镀铜时间(安培小时)：Ah=面积厚度K。其中，K为理论常数，须测试，有的公司规定K=0.8，面积单位为平方分米，厚度单位为微米。铜层厚度范围为90200微米。厚度如果小了也要调整K值，因为安培小时是恒定的。3.送电方法(1)电流从小到大逐渐送，一分钟送1/3，3分钟送到规定值。(2)以100200A小电流施镀50Ah后，再慢慢将电流升至计算值。4.注意事项(1)镀铜过程中要经常观察电流、温度、电压的稳定性。(2)在设备导电良好的情况下，槽压应小于12V。电压偏大说明硫酸少，导电性能差。（九）影响镀层质量的因素在
12、实际生产中，大家总结的影响镀层质量的因素主要有以下几个方面，应注意分析研究，加以控制。1.电解液的成分电解液由单纯盐类组成，通常会形成粗糙的电镀层，因为结晶核的形成慢于结晶体的成长。为了得到细密的电镀层，可以增加电解液中盐类(CuSO4)浓度，提高电流密度。2.阳极金属的纯度含有杂质的金属在电解过程中，会离析出许多残渣，这些残渣黏附在阳极金属的表面，会使电解速度减慢。因此，溶解性良好的阳极金属（电解铜球），其结构应是细密的，并且尽可能不含杂质。3.镀液温度提高电镀液温度就能提高盐类（Cu2+SO42-）离解程度，提高电解液的导电率，并且会促使形成镀层结构粗糙的电镀层。而在提高溶液温度的同时也提
13、高电流密度，就会形成结构细密的电镀层。温度过低，容易出砂眼，版滚筒两端易出毛刺；温度过高，铜层变软，影响电雕。因此，在生产中必须严格将温度控制在最佳范围（401）。4.电流密度提高电流密度可以改善金属的沉积，但也会消耗靠近阴极板(版辊)的溶液，使靠近阴极板的金属离子浓度变得不足。金属离子浓度的减少，会促使镀层的结构变得细密，但是在提高电流密度时，如果溶液搅拌不充分或温度过低，则又会造成镀层高低不平或粗糙。电流密度过高，则所形成的镀层含氢量增多，呈现脆性或过硬。5.氢离子的浓度和阴极性质在电镀过程中，酸根离子不断消耗，加上版辊直径的不同，会或多或少发生氢的离析，离析出的氢就会附着在铜层上，使铜层
14、变脆。而在正常工艺规范的数值内，提高溶液的pH值、温度和电流密度，就会减少氢的离析和它对镀层质量的负面影响。另外，镀层质量还受到其他因素如：溶液容量、循环速率、过滤、阳极/阴极距离等的影响。在镀铜过程中，只有对各种化学因素、物理因素进行准确的分析，并做好记录，做好诸种元素的最佳匹配，才可能制作出优质的凹印版滚筒。 （十）规范研磨、抛光工艺为了得到最佳的光洁度,必须对版滚筒进行精细的研磨和抛光。因此，规范研磨和抛光工艺是非常重要的。1.规范研磨工艺应根据本公司的设备条件进行规范。如：(1)一些大制版公司，产品档次高，都采用瑞士产的MDCpolishmaster车磨联合机。其加工后的版滚筒，一是同
15、心度特别精确，几何精度误差小于0.005mm；二是版滚筒的光洁度达到镜面光亮；三是完全符合印刷适性。为了获得高质量的版滚筒，应根据车磨联合机的新旧情况，规范4种工艺流程。新车磨机：滚筒铜层车磨加工电雕。用了几年后的车磨机：滚筒铜层车磨加工抛光电雕。再用了几年后的车磨机：滚筒铜层车磨加工3000#精磨抛光电雕。旧车磨机：滚筒铜层800#研磨3000#精磨抛光电雕。(2)有些制版公司电雕机多，产品档次较高，采用MDC车磨抛光机进行车磨抛光电雕，速度特别快。(3)有些制版公司电雕机较少，一般采用研磨机抛光机，如日本、上海、石家庄产的研磨机。工艺流程规范为：180#或280#或320#粗磨800#研磨3000#精磨抛光电雕。#p#分页标题#e#(4)有些制版公司，电雕机较多，但产品档次较低，为了减少设备投资，工艺流程规范为：滚筒铜层外圆磨床800#粗磨3000#精磨抛光电雕。(5)有些制版公司为了得到好的研磨质量，工艺规范为：先采用320#粗磨，留磨量为0.03mm，然后换用800#砂轮磨掉0.02mm，再换2000#砂轮，最后换用3000#砂轮精磨，磨3个来回。这种工艺的不足之处是研磨时间较长。另外，有些制版公司总结出一个经验，即重视一个技术细节，如：
