铅酸蓄电池负板栅铜网电镀铅技术研究

2011-06-05李晖黄子威

船电技术 2011年9期

关键词：脱脂镀液碱液

李晖黄子威

（中国船舶重工集团公司七一二研究所，武汉 430064）

1 铜网预处理

1.1 脱脂

铜网在其生产及成型过程中，表面沾染油类物质不可避免，电镀时必须首先进行脱脂（即除油）处理，否则电镀时要么铅难以镀上，要么镀层结合力差易脱落。

常用的脱脂方法有化学脱脂、有机溶剂脱脂、电化学脱脂、擦拭脱脂和超声波脱脂等[1]。

化学脱脂是利用热碱液对油脂的皂化和乳化作用除去皂化性油脂，利用表面活性剂的乳化作用除去非皂化性油脂。碱液中氢氧化钠含量不宜过高。碱液脱脂只能皂化动植物油脂，若铜网上含有矿物油脂，须加入皂粉、OP乳化剂等表面活性剂以除之。

超声波脱脂是利用超声波振荡的机械能使脱脂液中产生数以万计的小气泡，在形成生产和闭合时产生强大的机械力，使物件表面黏附的油脂、污垢迅速脱离，从而加速脱脂过程，使脱脂更彻底。使用超声波脱脂时脱脂液温度和浓度不可过高，否则会阻碍超声波的传播，降低脱脂能力。

铜网脱脂采用碱液脱脂和超声波脱脂相结合的方法。超声波装置安装在碱液槽壁间，超声波的使用可降低碱液浓度和温度，既能节约能源，又能保护铜网免受腐蚀，脱脂效果也好。

铜网脱脂后必须充分清洗，以免将碱液带入下道工序，影响浸蚀效果。

1.2 浸蚀

铜网脱脂后，进入浸蚀工序，浸蚀可将铜网上的氧化膜和锈蚀物除掉，提高铜网基体与镀层的结合强度。

浸蚀液由硫酸、硝酸和盐酸组成。室温下，硫酸溶液对金属氧化物的溶解能力较弱，提高溶液浓度，也不能显著提高硫酸的浸蚀能力，因此其体积浓度保持在200～250 mL/L即可。盐酸室温下对金属氧化物具有较强的化学溶解作用，体积浓度在3 mL/L左右；硝酸可有效除去铜网上的热处理氧化皮，浓度一般为50～100 mL/L。硝酸和盐酸混合作用使铜网呈现出金属光泽，使用过程中应根据损耗量和铜网浸蚀光亮度适当添加硝酸以保持其浓度。

铜网浸蚀后必须经过流水和纯水彻底清洗才能转入电镀工序。

2 氟硼酸盐镀铅溶液的配制及成分要求

2.1 镀液配制

先将一定量的纯水注入镀液配制槽中，在搅拌的情况下渐渐加入氢氟酸，再逐份加入硼酸，氢氟酸和硼酸反应生成氟硼酸：

为了使镀液中不生成氟化铅沉淀，溶液中不能有游离的氢氟酸存在，因此硼酸应过量。再慢慢加入氧化铅粉，充分搅拌使其反应彻底，生成氟硼酸铅：

或将碱式碳酸铅加水调成糊状，在不断搅拌下慢慢加入氟硼酸中生成氟硼酸铅：

静置，过滤，再加纯水，将密度调到合适程度后加入木素磺酸钠或骨胶添加剂，搅拌均匀。

3.2 镀液成分要求

为使镀层结晶细致，保证较高的电流效率，除保持氟硼酸铅浓度稳定外，镀液中还要含有一定量的游离氟硼酸、游离硼酸和胶（或木素）添加剂。

氟硼酸的作用是保证PbO和铅阳极的正常溶解，稳定溶液中的氟硼酸铅，增加溶液导电性，使镀层结晶变细，并减少枝晶的生成。

过量硼酸的存在是为了防止产生氟化氢，从而避免生成氟化铅（PbF2）白色沉淀，使铅阳极条溶解良好，镀液稳定。

少量胶（或木素）添加剂主要是用来改善镀层结晶。添加剂含量不足，镀层粗糙，均镀能力、深镀能力差，容易产生枝晶；添加剂含量太高，镀层会产生条纹。

阳极条要使用纯铅，锑、银和铜的含量要尽量低，以免形成阳极泥，使镀层粗糙。

氟硼酸盐镀铅溶液较稳定，阳极溶解和阴极析出基本平衡，加上铅离子含量的允许范围较宽，因此溶液不需要经常调整。考虑到铜网工件的带出损失，可根据生产情况，每周或每月分析一次，根据分析结果，适当补充氟硼酸、硼酸和添加剂。较长时间停止生产时，应取出铅阳极条，以免铅阳极过分溶解，造成溶液成分失调。铅阳极条可保存于清水中[2]。

3 挂钩及导电接触

铜网电镀过程中，镀前预处理和电镀液对电镀质量的好坏固然重要，挂钩及导电接触的影响也不可忽视。

挂钩是电镀不可缺少的工具，铜网电镀中，有两种挂钩，一种是连接阳极条和极棒，另一种是连接铜网和极棒。挂钩既要固定铜网和铅阳极条，又要保证电流均匀的流经铜网。应根据铅阳极重而长、铜网轻而面积大等特征合理设计挂钩：有足够的机械强度和良好的导电性，接触牢固，装卸方便，重量轻，应尽可能提高生产效率。

导电接触一般指挂钩与极棒的接触、挂钩与阳极条的接触、挂钩与铜网的接触等，导电接触直接影响到电流的分布，各个接触点应保持铜的色泽，这样既能降低电阻也能减少由于局部接触不佳导致的电流分布不均或不导电。特别是铜网有数件并联电镀时，如果导电接触不好导致电流分布不均，其直接后果是引起镀层重量的差异。建议对导电接触部位要经常刷洗，保持洁净。