[发明专利]一种防止铜锡合金镀层氢鼓泡的电镀方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种电镀技术，具体地说是一种防止铜锡合金镀层氢鼓泡的脉冲电镀技术。

(二)背景技术

电镀铜锡合金是应用最广泛的合金镀层之一。电镀铜锡合金具有镀层整平性、光亮度好，成本较低廉，色泽较逼真，装饰效果好，良好的平滑性、耐蚀性和适宜的硬度；能阻止底层金属向面层的扩散，防止金属镀层变色等优点。

但是，铜锡合金镀层表面常常会有大量的氢鼓泡产生，这严重地影响了镀层的质量。这是因为零件在酸洗环节，稀盐酸溶液不仅与工件表面的氧化皮反应，从而达到除去氧化皮的目的，而且还发生如下反应：

Fe+2HCl＝FeCl₂+2H    (1)

H+H→H₂              (2)

反应(1)产生的原子态氢的一部分通过反应(2)结合成分子氢，以气体的形式在工件表面逸出，另一部分则以原子态的形式进入金属基体。在电镀环节，虽然所使用的镀液是碱性镀液，但在电镀过程中，电镀电流效率较低，部分电流用于水的电解：

H₂O+e→H+OH^-        (3)

H+H→H₂             (4)

电解所产生的氢部分结合成氢气逸出，另一部分以原子氢的形态进入工件基体。进入钢基体中的氢又可分为两类：第一类是与钢中的位错等缺陷陷阱结合，这类氢原子一旦被这种氢陷阱捕捉，一般不会再在钢基体中扩散，也不会再在力的作用下聚集结合成氢分子，因此，这类原子氢一般不会造成氢鼓泡等损害；第二类原子态氢则在钢基体中是自由的，能够在力的作用下在材料的局部聚集，并结合成氢分子，达到一定压力，便会使材料发生氢鼓泡。

对于材料氢鼓泡产生的原因和机理研究的报道有很多，其中，乔亮(文献1：乔亮，球罐氢鼓泡形成原因及防护措施，石油化工腐蚀与防护，23，51(2006))对湿H₂S环境下球罐氢鼓泡的产生原因、形成过程和腐蚀状况进行了分析。指出氢鼓泡的发生一是球罐处于临氢环境。因腐蚀产生的[H]渗入到了钢中；二是容器所用的钢材存在夹杂，即有“空穴”。同时提出了具体的防护措施，如增加脱硫装置以降低H₂S的浓度，改善压力容器工况务件，以及对焊缝部位采取喷铝措施等。A.El hajjami等人(文献2：A.El hajjami，M.P.Gigandet，M.De Petris-Wery，J.C.Catonne，J.J.Duprat，L.Thiery，F.Raulin，B.Starck，P.Remy，Hydrogenpermeation inhibition by zinc-nickel alloy plating on steel XC68，Applied SurfaceScience，255，1654(2008))研究了锌镍合金镀层的氢渗透问题。但却没有人提出过可以防止镀层氢鼓泡的行之有效的方法。而氢鼓泡会严重影响材料的性能，使材料的韧性降低，强度下降，导致材料在远低于屈服强度的条件下断裂。因此研究可以防止镀层氢鼓泡的电镀技术具有重要的工程意义。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种可以防止铜锡镀层的氢鼓泡；工艺简单，成本低；应用性强的一种防止铜锡合金镀层氢鼓泡的电镀方法。

本发明的目的是这样实现的：

电镀阳极材料为纯度为99.99％的高纯铜板，阴极材料为经过除油处理的27SiMn钢板；铜锡合金电镀液是主盐为焦磷酸钾(K₄P₂O₇)240-280g/L，焦磷酸铜(Cu₂P₂O₇·3H₂O)34-47g/L和焦磷酸亚锡(Sn₂P₂O₇)2.6-4.3g/L的焦磷酸盐低锡青铜电解液，pH为8-9；

电镀参数：电镀采用方波脉冲电镀技术，脉冲平均电流密度为1-5A/dm²，频率为500Hz-2500Hz，占空比为25％-40％，阴极阳极间距为5cm-10cm，阴极阳极面积比为1∶1.5-1∶5，电解液温度为25℃-35℃。

本发明具有如下优点：