用于装饰镀铜| PCI杂志的周期性脉冲反向系统

酸性铜传统上用于装饰镀铜，其缺点是镀铜力差。因此，在低电流密度区域需要过多的电镀时间来达到最小的铜厚度，而在大电流区域应用了过多的铜金属，导致金属浪费和增加成本。一个可能的解决方案是使用脉冲电镀。脉冲电镀提供了特殊的沉积物分布，从而减少了金属的使用，并降低了电解质中的金属浓度，从而减少了废物处理中产生的拖出损失和污泥量。

镀铜汽车零部件。

直流电酸镀铜因其平整性好、覆盖力强等特点，长期应用于汽车车轮、水暖装置等装饰镀铜领域。然而，与大多数酸性电解质一样，酸性铜的缺点是铸造能力差。因此，在低电流密度区域需要过多的电镀时间来达到最小的铜厚度，而在大电流区域应用了过多的铜金属，导致金属浪费和增加成本。此外，复杂的形状很难——有时甚至不可能——装盘。诸如高金属价格、处理含金属废物的高额费用以及提高现有电镀生产线生产率的需要等问题迫使许多装饰电镀公司寻找替代品。

一种可能的解决方案是使用周期性脉冲反向(PPR)系统，也称为脉冲电镀。 ¹ 脉冲电镀提供了特殊的沉积物分布，从而减少了金属的使用，并降低了电解质中的金属浓度，从而减少了废物处理中产生的拖出损失和污泥量。它还能产生极好的低电流密度亮度，从而更容易制作复杂的形状。亮度和平整程度与传统的装饰酸性铜相似，这使得它很容易取代目前的酸性铜系统。

图1。2002年5月至2007年5月铜金属定价。

酸性镀铜的挑战

酸性镀铜的主要挑战之一是金属的高成本。如图1所示，铜价从2002年5月的每磅0.73美元上涨到2007年5月的每磅3.51美元。这些价格上涨受到多种因素的影响。例如，中国持续的经济增长表明，铜储量将会减少，对已开采铜的需求将再次恢复。北美住宅市场预计将在2007年第二季度回升，这将增加对铜的需求。今年1月，由于担心丘基卡玛塔(Chuquicamata)的Coldelco铜矿(铜矿产量占全球的21%)发生岩崩，价格上涨了4.5%。此外，铜金属的定价不再是简单的供求关系，因为“大宗商品指数基金的投资在决定铜价方面发挥着越来越重要的作用。”

² 海底采矿等新项目不太可能对铜价产生多年的影响。考虑到这些因素，市场分析人士预测，铜价将在2007年全年保持高位。

处理含金属废料的高成本也促使企业放弃酸性镀铜。大多数电镀厂花钱把金属放入电镀槽，然后花钱从冲洗槽中处理，大多数电镀废料最终都被扔进了垃圾填埋场。减少这种影响的最经济的方法是减少源头产生的污泥量。

此外，由于所有公司都在努力提高现有生产线的生产率，装饰板发现，由于达到最低铜厚度所需的时间，直流酸性镀铜操作限制了他们实现这一目标的能力。30至60分钟的电镀时间并不少见，这可能会限制生产能力。

表1。

PPR的优势

脉冲反镀铜系统与直流酸铜系统在操作和应用上差别不大。主要可见的差异是在整流。采用PPR系统，整流器由软件控制，所有工作实践和批处理文件都可以预编程。此外，与传统的酸铜系统一样，PPR系统使用光亮剂、载体和润湿添加剂系统，添加剂包可以完全分析。传统的酸性镀铜也使用两到三种维护添加剂。

脉冲反向电流产生特殊添加剂的解吸高于阈值电流密度。这种解吸增加了高电流密度(HCD)区域的“电阻”，从而增加了电解质的“抛出功率”。在塑料上电镀的典型脉冲制度如表1所示。

图2。现有电镀生产线的生产率比较。

与传统的酸性镀铜相比，PPR系统使用较低浓度的铜金属，因此减少了工艺中产生的污泥量。由于提高了电镀到低电流密度(LCD)区域的投掷，PPR系统需要更少的时间来达到最小铜厚度。(参见图2)。

图3。脉冲状态/波形的插图。

设备需求

PPR系统需要使用提供方波形式的整流器，以及特殊电缆以避免电感。(建议采用同轴电缆或双绞焊接电缆。)由于脉冲电镀比直流酸镀消耗添加剂的速度更高，因此还需要一个带堰的槽。

为了利用更高的电流密度(反向循环为x2)，同时使用空气搅拌和电感可能是一个优势。然而，在许多应用中，单靠空气搅拌就足够了。脉冲波形由PC机控制(见图3)。

表2。

案例研究

欧洲最大的汽车塑料电镀车间之一已经在一条完整的生产线上使用脉冲反向铜技术一年多了。该公司已经在铜阳极和盐材料方面实现了20%的净节约，同时生产了与常规系统相当的平整和明亮抛射功率的镀层。即使考虑到使用的平均电流密度较低，PPR系统实现的最小厚度也高于直流系统。然而，在较高电流密度下电镀的零件往往能在分布上得到最大的改善。使用PPR系统，公司还能够更轻松地制版精密公差零件。表2比较了该工厂的PPR和DC系统。

PPR系统已经在美国中西部的一家车间全面生产了一年多。大量的加工零件用于高端应用，因此需要非常高质量的表面处理。该公司在实现良好的沉积分布的同时，节省了20%的铜金属和30%的电镀时间。由于在极低电流密度下优越的亮抛功率，它已经能够更可靠地电镀复杂零件。此外，该公司还受益于更容易的浴室维护。

优化装饰电镀

如果目前的金属价格保持高位，那么铜板将面临要么接受当前(或增加)的支出，要么审查可以减少铜金属使用的新技术的选择。2022世界杯八强水位分析处理电镀废料的压力也不太可能会减少，这使得电镀厂面临如何通过减少产生的污泥量来最好地减轻影响的困境。

采用周期性反向电流镀铜为这些问题提供了解决方案。已经采用周期性反向工艺的公司报告称，节省了约20%的材料，同时减少了电镀时间，并能够更成功地电镀复杂形状。

实施这项技术需要两项投资，包括安装低金属、高酸电解质和购买能够产生所需周期反向波形的整流器。然而，使用PPR的盘片一直强调该工艺的易用性和工业“稳健性”。本文给出的实例表明，脉冲反镀可以通过最大限度地减少铜金属浪费、降低废水成本和优化电镀时间来降低运行成本。

有关脉冲反镀的更多信息，请访问www.macdermid.com。