专利名称：无氰高密度铜电镀液及使用该镀液的铝合金轮毂电镀工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无氰高密度铜电镀液及使用该镀液的铝合金轮毂电镀工艺，特别是涉及一种成本比镀镍成本低，且不含氰化物和强络合剂，废水处理简单的无氰高密度铜电镀液及铝轮毂使用该镀液代替预镀镍的电镀工艺，该工艺是一种能降低成本又有利于改善电镀质量且环保的铝合金轮毂电镀新工艺。
背景技术：
目前，铝合金轮毂以其重量轻、导热性好、加工性好等特点，已逐步取代钢铁轮毂。铝合金轮毂由于其形状的复杂性，对电镀工艺的要求非常高，其预镀传统工艺是预镀镍工艺，具体工艺如下1)镀前处理；2)两次沉锌；3)预镀镍，将两次沉锌后的铝合金轮毂放入镀镍溶液中，进行电镀处理，电镀时间为30～40min；4)酸性光亮镀铜；5)对铝合金轮毂进行抛光处理；6)对抛光后的铝合金轮毂进行前处理；7)对前处理后的铝合金轮毂进行多层镀镍铬处理。
上述预镀镍工艺存在如下问题其一是成本问题，由于金属镍价格暴涨，采用预镀镍工艺成本大幅上升；其二是采用预镀镍工艺，低电流密度区覆盖能力差，在复杂的轮型低电流密度区容易起泡。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种成本比电镀镍溶液低，且不含氰化物和强络合剂，废水处理简单的无氰高密度铜电镀液。
本发明的目的之二是提供一种能降低成本又有利于改善电镀质量且环保的铝合金轮毂电镀工艺。
本发明的第一个目的可通过如下技术方案来实现的无氰高密度铜电镀液，其特征在于它由以下成份组成250～400ml/l无氰高密度铜开缸剂；80～120ml/l无氰高密度铜促进剂；0～5ml/l无氰高密度铜添加剂；其余为水。该电镀液的pH9.2～10.0。
本发明的无氰高密度铜电镀液中各组分的最佳配比为300ml/l无氰高密度铜开缸剂；100ml/l无氰高密度铜促进剂；2ml/l无氰高密度铜添加剂；其余为水，pH9.6。
所述的开缸剂是硫酸铜、氯化铜、硝酸铜、碱式碳酸铜中的一种或几种的混合物，开缸剂的铜离子含量为10～30g/l。开缸剂为浓缩液体，用于配缸及铜离子浓度的补充。
所述的促进剂是氨基三亚甲基膦酸(简称ATMP)、乙二胺四亚甲基膦酸钠(简称EDTMPS)、羟基乙叉二膦酸(简称HEDP)、二乙烯三胺五亚甲基膦酸(简称DTPMPA)、三乙烯四胺六甲叉膦酸钠(简称TETHMPS)、酒石酸钾、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠中的一种或几种的混合物，促进剂的浓度为200～600g/l。促进剂作为日常单一补加剂，作为阳极铜溶解的促进剂和络合剂。
所述的添加剂是2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并噻唑、苯并三氮唑、聚乙烯亚胺、聚乙二醇、乙基己基硫酸钠中的一种或几种混合物，添加剂的浓度为0.01～0.8g/l。添加剂的作用是细化镀层结晶、提高镀液分散能力和覆盖能力。
采用无氰高密度铜电镀液，成本比镀镍溶液低，并且无毒害，不含氰化物和强络合剂，废水处理简单。
本发明的第二个目的通过如下技术方案来实现的铝合金轮毂电镀工艺，包括镀前处理两次沉锌、酸性光亮镀铜、对镀酸铜后的铝合金轮毂进行抛光处理、对抛光后的铝合金轮毂进行前处理、对经前处理后的铝合金轮毂进行多层镀镍铬处理；其特征在于在两次沉锌步骤与酸性光亮镀铜步骤之间还包括如下步骤1)预镀无氰高密度铜，将两次沉锌后的铝合金轮毂放入无氰高密度铜镀液中，进行电镀处理；无氰高密度铜镀液的组成成份为250～400ml/l无氰高密度铜开缸剂；80～120ml/l无氰高密度铜促进剂；0～5ml/l无氰高密度铜添加剂；其余为水；2)加厚电镀，将预镀后的铝合金轮毂放入加厚镀液中，进行加厚电镀处理。
本发明上述步骤1)中各组分的最佳配比为300ml/l无氰高密度铜开缸剂；100ml/l无氰高密度铜促进剂；2ml/l无氰高密度铜添加剂；其余为水。
本发明上述步骤1)中的无氰高密度铜镀液的pH为9.2～10.0；镀液温度为55～65℃；电镀时间为10～15min。
本发明上述步骤2)的加厚电镀可以采用无氰高密度铜加厚电镀，将预镀后的铝合金轮毂放入无氰高密度铜加厚镀液中，进行加厚电镀处理；无氰高密度铜加厚镀液的组成成份为300～500ml/l无氰高密度铜开缸剂；80～120ml/l无氰高密度铜促进剂；0～5ml/l无氰高密度铜添加剂；其余为水。
本发明所述的无氰高密度铜加厚电镀镀液的pH为9.2～10.0；镀液温度为55～65℃；电镀时间为15～20min。
本发明所述的无氰高密度铜加厚电镀镀液中各组分的最佳配比为400ml/l无氰高密度铜开缸剂；100ml/l无氰高密度铜促进剂；3ml/l无氰高密度铜添加剂；其余为水。
无氰高密度铜加厚电镀镀液中所述的开缸剂是硫酸铜、氯化铜、硝酸铜、碱式碳酸铜中的一种或几种的混合物，开缸剂的铜离子含量为10～30g/l。开缸剂为浓缩液体，用于配缸及铜离子浓度的补充，亦含有其它镀液平衡成份。
所述的促进剂是氨基三亚甲基膦酸(简称ATMP)、乙二胺四亚甲基膦酸钠(简称EDTMPS)、羟基乙叉二膦酸(简称HEDP)、二乙烯三胺五亚甲基膦酸(简称DTPMPA)、三乙烯四胺六甲叉膦酸钠(简称TETHMPS)、酒石酸钾、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠中的一种或几种的混合物，促进剂的浓度为200～600g/l。促进剂作为日常单一补加剂，作为阳极铜溶解的促进剂和络合剂。
所述的添加剂是2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并噻唑、苯并三氮唑、聚乙烯亚胺、聚乙二醇、乙基己基硫酸钠中的一种或几种混合物，添加剂的浓度为0.01～0.8g/l。添加剂的作用是细化镀层结晶、提高镀液分散能力和覆盖能力。
本发明上述步骤2)的加厚电镀也可以采用焦磷酸盐光亮镀铜加厚电镀，将预镀后的铝合金轮毂放入焦磷酸盐光亮镀铜加厚镀液中，进行电镀处理；焦磷酸盐光亮镀铜加厚镀液的组成成份为50～90g/l焦磷酸铜；220～280g/l焦磷酸钾；浓度为25～30％的氨水2～5ml/l；开缸剂2～4ml/l；光亮剂0.2～0.3ml/l；其余为水。
本发明所述的无氰高密度铜加厚电镀的镀液的pH为8.6～8.9；镀液温度为50～55℃；电镀时间为15～20min。
本发明所述的焦磷酸盐光亮镀铜加厚镀液各组成成份的最佳配比为70g/l焦磷酸铜；250g/l焦磷酸钾；浓度为25～30％的氨水3.5ml/l；开缸剂3ml/l；光亮剂0.25ml/l；其余为水。
本发明中所述的焦磷酸盐光亮镀铜加厚镀中，所述的开缸剂可以是柠檬酸铵、柠檬酸钠、酒石酸钾钠、乙二胺四亚甲基膦酸钠中的一种或几种的混合物，开缸剂的浓度为1～10g/l；所述的光亮剂是巯基苯并咪唑、巯基苯并噻唑、苯并三氮唑中的一种或几种的混合物，光亮剂的浓度为0.2～2g/L。
本发明上述步骤2)的加厚电镀也可采用镀亚镍，将预镀后的铝合金轮毂放入镀亚镍镀液中，进行镀亚镍处理；镀亚镍镀液的组成成份为250～350g/l硫酸镍；40～60g/l氯化镍；45～55g/l硼酸，其余为水。
本发明中亚镍镀液的pH为3.6～4.6；镀液温度为50～60℃；电镀时间为10～15min。
本发明中亚镍镀液中各组分的最佳配比为300g/l硫酸镍；50g/l氯化镍；45g/l硼酸，其余为水。
与现有技术相比，本发明具有如下显著效果1)本发明成本显著下降。与预镀镍工艺相比，该工艺成本仅为镀镍工艺的50-60％；每只20英寸的铝合金轮毂可节镍127克，降低成本55.15元。
2)无氰高密度镀铜铜层致密，低电流密度区覆盖能力好，对解决低区起泡有明显的效果，可提高铝合金轮毂电镀质量；3)本发明的无氰高密度铜镀液的铝合金轮毂电镀工艺不含氰化物和强络合剂，废水处理简单，无毒无害，是目前国家大力和强制推广的清洁生产工艺；具体实施方式
实施例一无氰高密度铜镀液，由以下成份组成，其余为水
其中，开缸剂的成分是硫酸铜，铜离子含量为15g/L；促进剂的成分是乙二胺四亚甲基膦酸钠和酒石酸钾，其浓度分别为250g/L和60g/L；添加剂的成分为2-巯基苯并噻唑，浓度为0.3g/L。
采用上述无氰高密度铜镀液的铝合金轮毂电镀工艺，其包括如下步骤1)镀前处理；2)两次沉锌；3)预镀无氰高密度铜，将两次沉锌后的铝合金轮毂放入无氰高密度铜镀液中，其中无氰高密度铜镀液采用上表中的配方，进行电镀处理；电镀时的操作条件为镀液的pH为9.5；镀液温度为55℃；电镀时间为15min；阴极电流密度0.8A/dm2；阳极电流密度0.5A/dm2；搅拌采用低压、大容量强有力的空气搅拌系统；4)无氰高密度铜加厚镀，将预镀后的铝合金轮毂放入无氰高密度铜加厚镀液中，进行加厚电镀处理；无氰高密度铜加厚镀液，由以下成份组成，其余为水
其中，开缸剂的成分是硫酸铜，铜离子含量为20g/L；促进剂的成分是乙二胺四亚甲基膦酸钠和酒石酸钾，其浓度分别为250g/L和60g/L；添加剂的成分为2-巯基苯并噻唑，浓度为0.4g/L。
电镀时的操作条件为镀液的pH为9.6；镀液温度为55℃；
电镀时间为20min；阴极电流密度1A/dm2；阳极电流密度0.6A/dm2；搅拌采用低压、大容量强有力的空气搅拌系统；上述步骤3)和4)均采用如下的设备和操作工艺铜阳极采用无氧电解铜棒或铜球。
不溶性阳极采用304或316不锈钢，也可以采用高纯石墨。
阳极/阴极1.5∶1。
阳极袋可采用棉绦或聚丙烯质地的阳极袋，使用前应用热水彻底浸洗。
活性炭只可采用含硫量低于0.5％的活性炭粉或颗粒。
过滤采用5微米滤芯，2～3循环/小时。滤芯及相关配件需要先用热水浸洗。滤芯内可按0.12克/升活性炭量加入循环过滤，每周更换一次，电镀厚铜及热处理电镀时，需采用1微米的滤芯。
加热采用聚四氟乙烯涂层、不锈钢或钛加热器。
镀槽采用钢衬橡胶、聚氯乙烯或聚丙烯塑料。新槽用前应用2％的氢氧化钠溶液浸泡两天并清洗干净。
pH控制用酸度计精确测量pH值，如pH值过低，可用碳酸钾调整，如pH值过高，可用10％的硫酸溶液调整。
凡曾用氰化镀的所有相关设备必须用3％的双氧水溶液严格冲洗，再用1～2％的硫酸冲洗，以完全消除残余氰根离子对镀液的影响。
5)酸性光亮镀铜；6)对铝合金轮毂进行抛光处理；7)对抛光后的铝合金轮毂进行前处理；8)对前处理后的铝合金轮毂进行多层镀镍铬处理。
比较实施例一和实施例一不同的是，该比较实施例中无氰高密度铜镀液中促进剂的成分是乙二胺四亚甲基膦酸钠，其浓度为250g/L，该实施例中的无氰高密度铜镀液中不使用添加剂；无氰高密度铜加厚镀液中，促进剂的成分是乙二胺四亚甲基膦酸钠，其浓度也为250g/L，无氰高密度铜加厚镀液中也不使用添加剂。
实施例二无氰高密度铜镀液，由以下成份组成，其余为水
其中，开缸剂的成分是氯化铜，铜离子含量为20g/L；促进剂的成分是羟基乙叉二膦酸和柠檬酸钠，其浓度分别为500g/L和30g/L；添加剂的成分是2-巯基苯并咪唑，浓度为0.08g/L。
采用上述无氰高密度铜镀液的铝合金轮毂电镀工艺，其包括如下步骤1)镀前处理；2)两次沉锌；3)预镀无氰高密度铜，将两次沉锌后的铝合金轮毂放入无氰高密度铜镀液中，其中无氰高密度铜镀液采用上表中的配方，进行电镀处理；电镀时的操作条件为镀液的pH为9.6；镀液温度为60℃；电镀时间为15min；阴极电流密度1A/dm2；阳极电流密度0.5A/dm2；搅拌采用低压、大容量强有力的空气搅拌系统；4)无氰高密度铜加厚镀，将预镀后的铝合金轮毂放入无氰高密度铜加厚镀液中，进行加厚电镀处理；无氰高密度铜加厚镀液，由以下成份组成，其余为水
其中，开缸剂的成分是氯化铜，铜离子含量为20g/L；促进剂的成分是羟基乙叉二膦酸和柠檬酸钠，其浓度分别为500g/L和30g/L；添加剂的成分是2-巯基苯并咪唑，浓度为0.08g/L。
电镀时的操作条件为镀液的pH为9.6；镀液温度为60℃；电镀时间为20min；阴极电流密度1.5A/dm2；阳极电流密度0.6A/dm2；搅拌采用低压、大容量强有力的空气搅拌系统；上述步骤3)和4)采用的设备和操作工艺和实施例一的步骤3)和4)中采用的设备和操作工艺均相同。
5)酸性光亮镀铜；6)对铝合金轮毂进行抛光处理；7)对抛光后的铝合金轮毂进行前处理；8)对前处理后的铝合金轮毂进行多层镀镍铬处理。
实施例三无氰高密度铜镀液，由以下成份组成，其余为水
其中，开缸剂的成分是碱式碳酸铜，铜离子含量为16g/L；促进剂的成分是氨基三甲基膦酸和葡萄糖酸钠，其浓度分别为400g/L和50g/L；添加剂的成分是2-巯基苯并咪唑和聚乙烯亚胺，其浓度分别为0.2g/L和0.1g/L。
采用上述无氰高密度铜镀液的铝合金轮毂电镀工艺，其包括如下步骤1)镀前处理；2)两次沉锌；3)预镀无氰高密度铜，将两次沉锌后的铝合金轮毂放入无氰高密度铜镀液中，其中无氰高密度铜镀液采用上表中的配方，进行电镀处理；
电镀时的操作条件为镀液的pH为9.8；镀液温度为60℃；电镀时间为15min；阴极电流密度1.5A/dm2；阳极电流密度0.5A/dm2；搅拌采用低压、大容量强有力的空气搅拌系统；4)无氰高密度铜加厚镀，将预镀后的铝合金轮毂放入无氰高密度铜加厚镀液中，进行加厚电镀处理；无氰高密度铜加厚镀液，由以下成份组成，其余为水
其中，开缸剂的成分是碱式碳酸铜，铜离子含量为16g/L；促进剂的成分是氨基三甲基膦酸和葡萄糖酸钠，其浓度分别为400g/L和50g/L；添加剂的成分是2-巯基苯并咪唑和聚乙烯亚胺，其浓度分别为0.2g/L和0.1g/L。
电镀时的操作条件为镀液的pH为9.8；镀液温度为60℃；电镀时间为20min；阴极电流密度1.5A/dm2；阳极电流密度0.6A/dm2；搅拌采用低压、大容量强有力的空气搅拌系统；上述步骤3)和4)采用的设备和操作工艺和实施例一的步骤3)和4)中采用的设备和操作工艺均相同。
5)酸性光亮镀铜；6)对铝合金轮毂进行抛光处理；7)对抛光后的铝合金轮毂进行前处理；8)对前处理后的铝合金轮毂进行多层镀镍铬处理。
实施例四无氰高密度铜镀液，由以下成份组成，其余为水
其中，开缸剂的成分是硝酸铜，铜离子含量为15g/L；促进剂的成分是二乙基三胺五甲基膦酸和酒石酸钾，其浓度分别为300g/L和80g/L；添加剂的成分是苯并三氮唑和聚乙二醇，其浓度分别为0.2g/L和0.01g/L。
采用上述无氰高密度铜镀液的铝合金轮毂电镀工艺，其包括如下步骤1)镀前处理；2)两次沉锌；3)预镀无氰高密度铜，将两次沉锌后的铝合金轮毂放入无氰高密度铜镀液中，其中无氰高密度铜镀液采用上表中的配方，进行电镀处理；电镀时的操作条件为镀液的pH为10；镀液温度为65℃；电镀时间为10min；阴极电流密度1.5A/dm2；阳极电流密度0.5A/dm2；搅拌采用低压、大容量强有力的空气搅拌系统；4)无氰高密度铜加厚镀，将预镀后的铝合金轮毂放入无氰高密度铜加厚镀液中，进行加厚电镀处理；无氰高密度铜加厚镀液，由以下成份组成，其余为水
其中，开缸剂的成分是硝酸铜，铜离子含量为15g/L；促进剂的成分是二乙基三胺五甲基膦酸和酒石酸钾，其浓度分别为300g/L和80g/L；添加剂的成分是苯并三氮唑和聚乙二醇，其浓度分别为0.2g/L和0.01g/L。
电镀时的操作条件为镀液的pH为10；镀液温度为65℃；电镀时间为15min；阴极电流密度1.5A/dm2；阳极电流密度0.5A/dm2；搅拌采用低压、大容量强有力的空气搅拌系统；上述步骤3)和4)采用的设备和操作工艺和实施例一的步骤3)和4)中采用的设备和操作工艺均相同。
5)酸性光亮镀铜；6)对铝合金轮毂进行抛光处理；7)对抛光后的铝合金轮毂进行前处理；8)对前处理后的铝合金轮毂进行多层镀镍铬处理。
实施例五无氰高密度铜镀液，由以下成份组成，其余为水
其中，开缸剂的成分是硝酸铜，铜离子含量为20g/L；促进剂的成分是氨基三亚甲基膦酸和酒石酸钾，其浓度分别为400g/L和80g/L；添加剂的成分是苯并三氮唑和乙基己基硫酸钠，其浓度分别为0.1g/L和10g/L。
采用上述无氰高密度铜镀液的铝合金轮毂电镀工艺，其包括如下步骤1)镀前处理；2)两次沉锌；3)预镀无氰高密度铜，将两次沉锌后的铝合金轮毂放入无氰高密度铜镀液中，其中无氰高密度铜镀液采用上表中的配方，进行电镀处理；
电镀时的操作条件为镀液的pH为9.2；镀液温度为55℃；电镀时间为15min；阴极电流密度0.5A/dm2；阳极电流密度0.2A/dm2；搅拌采用低压、大容量强有力的空气搅拌系统；4)焦磷酸盐光亮镀铜加厚镀，将预镀后的铝合金轮毂放入焦磷酸盐光亮镀铜加厚镀液中，进行电镀处理；焦磷酸盐光亮镀铜加厚镀液，由以下成份组成，其余为水
上述的开缸剂是柠檬酸铵，开缸剂的浓度为5g/l；所述的光亮剂是巯基苯并咪唑，光亮剂的浓度为0.5g/L。
电镀时的操作条件为镀液的pH为8.6；镀液温度为55℃；电镀时间为20min；阴极电流密度2A/dm2；阳极电流密度1A/dm2；阳极无氧电解铜；搅拌采用空气或机械搅拌；5)酸性光亮镀铜；6)对铝合金轮毂进行抛光处理；7)对抛光后的铝合金轮毂进行前处理；
8)对前处理后的铝合金轮毂进行多层镀镍铬处理。
比较实施例二和实施例五不同的是，本实施例的焦磷酸盐光亮镀铜加厚镀液，由以下成份组成，其余为水
其中，开缸剂是酒石酸钾钠，开缸剂的浓度为10g/l；光亮剂是巯基苯并噻唑，光亮剂的浓度为2g/L。
在焦磷酸盐光亮镀铜加厚镀工艺中，电镀时的操作条件为镀液的pH为8.8；镀液温度为55℃；电镀时间为15min。
比较实施例三和实施例五不同的是，本实施例的焦磷酸盐光亮镀铜加厚镀液，由以下成份组成，其余为水
其中，开缸剂是乙二胺四亚甲基膦酸钠，开缸剂的浓度为8g/l；光亮剂是苯并三氮唑，光亮剂的浓度为1g/L。
在焦磷酸盐光亮镀铜加厚镀工艺中，电镀时的操作条件为
镀液的pH为8.9；镀液温度为50℃；电镀时间为20min。
实施例六无氰高密度铜镀液，由以下成份组成，其余为水
其中，开缸剂的成分是硫酸铜，铜离子含量为25g/L；促进剂的成分是羟基乙叉二膦酸和葡萄糖酸钠，其浓度分别为400g/L和60g/L；添加剂的成分是2-巯基苯并咪唑和聚乙二醇，其浓度分别为0.5g/L和0.1g/L。
采用上述无氰高密度铜镀液的铝合金轮毂电镀工艺，其包括如下步骤1)镀前处理；2)两次沉锌；3)预镀无氰高密度铜，将两次沉锌后的铝合金轮毂放入无氰高密度铜镀液中，其中无氰高密度铜镀液采用上表中的配方，进行电镀处理；电镀时的操作条件为镀液的pH为9.6；镀液温度为60℃；电镀时间为15min；阴极电流密度1A/dm2；阳极电流密度0.5A/dm2；搅拌采用低压、大容量强有力的空气搅拌系统；4)镀亚镍，将预镀后的铝合金轮毂放入亚镍镀液中，进行镀亚镍处理；；镀亚镍镀液，由以下成份组成，其余为水
电镀时的操作条件为镀液的pH为3.6；镀液温度为50℃；电镀时间为15min；阳极电流密度1.5A/dm2；阳极纯镍板；搅拌采用空气或机械搅拌；5)酸性光亮镀铜；6)对铝合金轮毂进行抛光处理；7)对抛光后的铝合金轮毂进行前处理；8)对前处理后的铝合金轮毂进行多层镀镍铬处理。
比较实施例四和实施例六不同的是，本实施例的镀亚镍电镀液，由以下成份组成，其余为水
在镀亚镍工艺中，电镀时的操作条件为镀液的pH为4.2；镀液温度为60℃；电镀时间为10min。
比较实施例五和实施例六不同的是，本实施例的镀亚镍电镀液，由以下成份组成，其余为水
在镀亚镍工艺中，电镀时的操作条件为镀液的pH为4.0；镀液温度为55℃；电镀时间为15min。
1.对本发明的镀液和镀层性能的测试及结果(1)镀层结合力测试◆弯曲试验实验采用厚度为1mm的抛光铝片(LY12)，二次沉锌后在无氰高密度镀铜溶液中电镀10min，将镀好的试片反复弯曲至断裂，裂口处无脱皮现象，镀层与基体不分离。
◆热震试验实验采用铝合金轮毂零件。工件经前处理、二次沉锌后预镀无氰高密度铜20min、镀半光镍20min，将镀好的工件放在150℃的烘箱中保温1小时，取出后立即投入冷水中，镀层未起泡和脱皮。之后把工件直接放在1500的电炉上加热烘烤10min，取下后立即投入冷水中，镀层依然未起泡和脱皮。
◆镀层韧性试验将1.5mm厚的钢片用铬酸钝化清洗后，直接挂在无氰高密度镀铜液中电镀，镀层厚度达10～60um后，将镀层剥离下来，弯曲180℃，并挤压弯曲处，镀层均不断裂。
◆镀层的孔隙率试验采用铁合金片作为试片，在无氰高密度镀铜溶液中电镀10min后，在8％的稀硫酸溶液中浸泡10min，没有析氢现象产生，证明镀层无孔隙。
(2)镀液性能测试◆镀液电流效率和沉积速度的测定电流效率的测定是通过研究溶液与安培分钟计串连，记录实际通过的电量，通过铁片的增重计算电流效率和沉积速度，其中阴极电流密度为1A/dm2。
η＝(m/mo)*100％(1)m0＝(Q/zF)*M＝(Q/2/96500)*63.5 (2)v＝(m/s/ρ/t)*100％ (3)其中m为铁片增重量(g)，s为铁片的面积(dm2)，ρ为铜的密度(g/cm3)，t为电镀时间(min)，mo为理论增重量(g)，Q为通过安培计的电量(A*S)。测量得到本发明镀液的电流效率为97％，沉积速率为0.321um/min。
◆镀液分散能力的测定试验采用赫尔槽测定镀液的分散能力，镀液铜含量为9.0g/L，温度为55℃，电流1A，电镀时间30min，试片为铁片。把试片的镀层部分分为10等份，如下图所示。取中间位置作为测量点，采用库仑测厚仪测量1-8各部位中间位置的镀层厚度，按照公式(4)计算镀液的分散能力T。
T＝(∑σI/7σ1)*100％ (4)式中σ1为1号方格位置的镀层厚度(um)，σI为2-8号任一方格的镀层厚度(um)。
近阴极端远阴极端测量得到1-8号方格的中间的镀层厚度分别为22.6，18.4，15.1，13.4，11.4，8.5，6.9，4.7。经计算得到镀液的分散能力为51％。
◆镀液的覆盖能力采用内孔法测量镀液的覆盖能力，试验钢管尺寸为直径10mm*100mm，采用通孔和盲孔法。镀液条件为55℃，阴极电流密度为0.8A/dm2，电镀时间为50min，对镀液进行缓慢的电磁搅拌，试验后剖开钢管，观察上镀的情况，发现通孔与盲孔全部都镀上了镀层，表明镀液的覆盖能力好。
◆镀液稳定性的测定配制无氰高密度铜液15L，pH为9-10，镀液的温度为55℃，电流密度为1.2A/dm2，阳极为电解铜板，气体搅拌，试样为50～70mm的抛光铜片。试验每次4片，总电流为4.8A，电镀时间为30min，连续电镀40小时，镀层依然光亮，镀液澄清，镀液的承受能力大于300Amin/L，表明镀液性能稳定。
2.废水处理废水处理可用传统的氢氧化钠加絮凝剂沉淀，处理时加入石灰可增加处理效果。
3.本发明与现有技术成本比较(1)预镀镍/无氰高密度铜/氰化镀铜工艺成本对比分析
(2)预镀工艺成本对比◆预镀镍工艺成本1升预镀镍镀液成本
预镀镍工艺耗用镍阳极成本按180A×40min计，每只预镀镍工艺耗镍127克，金额62.23元(金属镍阳极价格按49万元/吨计)。
预镀镍工艺助剂消耗1.71元/只◆高密度铜工艺成本1升无氰高密度铜镀液成本
无氰高密度铜工艺耗用阳极成本按110A×40min计，每只铝轮毂采用无氰高密度铜工艺耗铜84克，金额5.04元(金属铜阳极以6万元/吨计)。
无氰高密度铜工艺助剂消耗3.75元/只综上所述，本发明用于铝轮毂的电镀，不但电镀质量良好，甚至比现有技术有所提高，而且还能明显降低对铝轮毂的电镀工艺成本，无论是总成本还是预镀工艺成本都比现有技术特别是采用预镀镍的工艺成本低；同时，因电镀液不含氰化物和强络合剂，废水处理简单，无毒无害，属于清洁生产工艺，因此，它与现有技术相比具有显著的进步，可取得很好的经济效益、社会效益和环保效益。
权利要求
1.无氰高密度铜电镀液，其特征在于它由以下成份组成250～400ml/l无氰高密度铜开缸剂；80～120ml/l无氰高密度铜促进剂；0～5ml/l无氰高密度铜添加剂，其余为水。
2.根据权利要求1所述的无氰高密度铜电镀液，其特征在于所述的开缸剂是硫酸铜、氯化铜、硝酸铜、碱式碳酸铜中的一种或几种的混合物，开缸剂的铜离子含量为10～30g/l；所述的促进剂是氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四亚甲基膦酸钠、羟基乙叉二膦酸钠、二乙烯三胺五亚甲基膦酸、三乙烯四胺六甲叉膦酸钠、酒石酸钾、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠中的一种或几种的混合物，促进剂的浓度为200～600g/l；所述的添加剂是2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并噻唑、苯并三氮唑、聚乙烯亚胺、聚乙二醇、乙基己基硫酸钠中的一种或几种混合物，添加剂的浓度为0.01～0.8g/l。
3.一种铝合金轮毂电镀工艺，包括镀前处理；两次沉锌；酸性光亮镀铜；对铝合金轮毂进行抛光处理；对抛光后的铝合金轮毂进行前处理；对经前处理后的铝合金轮毂进行多层镀镍铬处理；其特征在于在两次沉锌步骤与酸性光亮镀铜步骤之间还包括如下步骤1)预镀无氰高密度铜，将两次沉锌后的铝合金轮毂放入无氰高密度铜电镀液中，进行电镀处理；无氰高密度铜电镀液的组成成份为250～400ml/l无氰高密度铜开缸剂；80～120ml/l无氰高密度铜促进剂；0～5ml/l无氰高密度铜添加剂，其余为水；2)加厚电镀，将预镀后的铝合金轮毂放入加厚镀液中，进行加厚电镀处理。
4.根据权利要求3所述的铝合金轮毂电镀工艺，其特征在于步骤1)中的无氰高密度铜电镀液的pH为9.2～10.0；镀液温度为55～65℃；电镀时间为10～15min。
5.根据权利要求3所述的铝合金轮毂电镀工艺，其特征在于步骤2)的加厚电镀采用无氰高密度铜加厚电镀，将预镀后的铝合金轮毂放入无氰高密度铜加厚电镀液中，进行加厚电镀处理；无氰高密度铜加厚镀液的组成成份为300～500ml/l无氰高密度铜开缸剂；80～120ml/l无氰高密度铜促进剂；0～5ml/l无氰高密度铜添加剂，其余为水。
6.根据权利要求5所述的铝合金轮毂电镀工艺，其特征在于所述的无氰高密度铜加厚电镀镀液的pH为9.2～10.0；镀液温度为55～65℃；电镀时间为15～20min。
7.根据权利要求3所述的铝合金轮毂电镀工艺，其特征在于步骤2)的加厚电镀采用焦磷酸盐光亮镀铜加厚电镀，将预镀后的铝合金轮毂放入焦磷酸盐光亮镀铜加厚电镀液中，进行电镀处理；焦磷酸盐光亮镀铜加厚电镀液的组成成份为50～90g/l焦磷酸铜；220～280g/l焦磷酸钾；浓度为25～30％的氨水2～5ml/l；开缸剂2～4ml/l；光亮剂0.2～0.3ml/l；其余为水。
8.根据权利要求7所述的铝合金轮毂电镀工艺，其特征在于所述的焦磷酸盐光亮镀铜加厚电镀的镀液的pH为8.6～8.9；镀液温度为50～55℃；电镀时间为15～20min。
9.根据权利要求3所述的铝合金轮毂电镀的工艺，其特征在于步骤2)的加厚电镀采用亚镍加厚电镀，将预镀后的铝合金轮毂放入亚镍电镀液中，进行镀亚镍处理；镀亚镍镀液的组成成份为250～350g/l硫酸镍；40～60g/l氯化镍；45～55g/l硼酸，其余为水。
10.根据权利要求9所述的铝合金轮毂电镀工艺，其特征在于所述的镀亚镍电镀液的pH为3.6～4.6；镀液温度为50～60℃；电镀时间为10～15min。
全文摘要
本发明公开了一种无氰高密度铜电镀液，其由以下成份组成250～400ml/l无氰高密度铜开缸剂；80～120ml/l无氰高密度铜促进剂；0～5ml/l无氰高密度铜添加剂；其余为水，pH9.2～10.0。该无氰高密度铜电镀液成本较低，不含氰化物和强络合剂，废水处理简单。本发明同时还提供了一种采用上述电镀液的铝合金轮毂电镀工艺，该电镀工艺在传统的两次沉锌步骤与酸性光亮镀铜步骤之间还包括如下步骤预镀无氰高密度铜，将两次沉锌后的铝合金轮毂放入无氰高密度铜镀液中，进行电镀处理；和加厚电镀，将预镀后的铝合金轮毂放入加厚镀液中，进行加厚电镀处理。本发明的电镀工艺可以降低成本，又有利于改善电镀质量且安全环保。
文档编号C25D3/38GK101063217SQ20071002778
公开日2007年10月31日 申请日期2007年4月28日 优先权日2007年4月28日
发明者詹益腾, 谢祥云 申请人:广州市三孚化工有限公司