月度归档:2012年03月

磷铜阳极纯化的产生原因及解决措施

一、磷铜阳极表面阳极膜的剖析:磷铜阳极是硫酸盐光亮镀铜工艺中的主要电镀材料,是铜离子产生的根源。正常情况下,磷铜阳极的表面有一层黑色氧化膜膜,简称“黑膜”;理想的“黑膜”应是晶粒细小,易更生代谢,用手搡擦,会露出铜的本色,手感细滑。而不正常的“黑膜”有四种:(1)、磷铜阳极表面的阳极膜呈“灰白色的膜层”;(2)、磷铜阳极表面的阳极膜呈“黄色或绿黄色的膜层”;(3)、磷铜阳极表面的黑膜厚,难以更生代谢;(4)、磷铜阳极表面的黑膜下还存在一层棕色的膜,此膜用手难以擦拭。此四种现象都称为“磷铜阳极钝化”现象。二、产生磷铜阳极钝化现象的剖析:

根据上述四种“磷铜阳极钝化”现象,做进一步的剖析。

1、磷铜阳极表面的阳极膜呈“灰白色的膜层”现象:

一般情况下,铜镀槽如长时间停镀,槽内的磷铜阳极表面的“黑膜”,容易转成“灰白色”的阳极膜,产生磷铜阳极钝化。铜镀槽虽长时间停镀,但铜镀槽的磷铜阳极仍在溶解析出铜离子,此时铜镀槽内的铜离子必然升高,引起铜镀液的分散能力差,造成阴阳极之间电阻增大。

氯离子能降低阳极极化,促进铜镀层光亮,特别是促进低电流密度区光亮。如果氯离子太高,易造成光亮剂消耗快,光亮区范围窄,引起磷铜阳极表面产生“灰白色”磷铜阳极膜,产生钝化,阴阳极之间电阻增大。

2、磷铜阳极表面的阳极膜呈“黄色或绿黄色的膜层”现象:

如果磷铜阳极表面的阳极膜呈“黄色或绿黄色的膜层”,磷铜阳极的含磷量低或光亮剂的加入量不对或有机污染等。

如是磷铜阳极的含磷量低,应在钝化前磷铜阳极的阳极膜薄而少,铜镀液中有一价铜离子的产生,铜离子急剧上升;

如是光亮剂的加入量不对,光亮剂太低会造成板面边缘烧焦,光亮剂太高板面的低电流密度区无光泽;

如是有机污染,铜镀层会出现麻点或针孔现象。

3、磷铜阳极表面的黑膜太厚现象:

如果磷铜阳极表面的黑膜太厚,说明磷铜阳极的磷量太高,属于屏蔽性钝化。

4、磷铜阳极表面的黑膜下,还有一层棕色的膜:

此现象说明磷铜阳极中的杂质含量超标,一般是用杂铜生产的磷铜阳极才会出现此类钝化现象。

三、解决磷铜阳极钝化的措施:

1、如果铜镀槽长时间停镀,重新启用时,磷铜阳极需重新清洗处理,铜镀槽做“拖缸保养”处理,防止磷铜阳极钝化。

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磷铜焊条

  磷铜焊条:BCU93P、BCU91PAG
主要化学成分:P:6.8-7.2,Cu:余量
磷铜焊条的性能:钎焊温度710-810℃,熔点低、流动性好、成本低、节银、代银。
磷铜焊条的应用:适用于空调机,冷冻机,电冰箱的制冷系统的铜与铜管接头的焊接
1、 BCu92P:成分 P:7.5-8.5%,铜:余量。熔化温度710-750℃,熔点低,该焊料流动性较好,但比较脆,一般用于钎焊不受冲击载荷、无振动的铜和黄铜零件的焊接;
2、BCu93P(HL201/BCuP-2):成分 P:6.80-7.50%,铜:余量。熔化温度710-793℃,该焊料流动性好,可以流入间隙很小的接头,但钎料脆,一般用于机电和仪表工业,钎焊不受冲击载荷的铜和黄铜零件;
3、BCu89SnP(HL208):成分 P:6.80-7.50%,锡:5.0-6.0%,铜:余量。熔化温度620-660℃,该焊料熔点低,流动性好,可配合银钎剂钎焊铜、黄铜、青铜及低锌黄铜零件;
4、BCu86SnP:成分 P:4.80-5.80%,锡:7.00-8.00%,镍:0.40-1.20%,铜:余量。熔化温度620-670℃,该焊料用途同上,镍的加入使脆性增大,但流动性提高,且焊缝光亮,一般用于铜及黄铜钎焊。
5、BCu91AgP(HL209/BCuP-6):成分 P:5.50-7.50%,银1.80-2.20%,铜:余量。熔化温度645-771℃,熔点低,该焊料能在较大温度范围内填充接头间隙,多用于电冰箱、空调器、电机和仪表行等业钎焊铜及黄铜件;
6、BCu89AgP(BCuP-3):成分 P:5.8-6.70%,银4.80-5.20%,铜:余量。熔化温度645-788℃,熔点低,该焊料延性和导电性得到提高,流动性一般,适宜于钎焊间隙较大的铜及黄铜零件;
7、BCu88AgP(HL205/BCuP-7):成分 P:6.50-7.00%,银4.80-5.20%,铜:余量。熔化温度645-780℃,熔点低,该焊料延性和导电性得到提高,流动性好于B- Cu89PAg,一般用于钎焊间隙较大的铜及黄铜零件;
8、BCu87PAg(BCuP-4):成分 P:7.0-7.5%,银5.80-6.20%,铜:余量。熔化温度645-718℃,熔点低,该焊料熔点低,流动性很好,能钎焊间隙较小的接头,一般用于铜及黄铜部件的钎焊;
9、BCu80PAg(HL204/BCuP-5):成分 P:4.80-5.30%,银14.50-15.50%,铜:余量。熔化温度645-815℃,熔点低,该焊料的延性和导电性得到进一步的改善,用于焊接 要求比HL205(5%银)钎料高且接头间隙较大的铜及黄铜零件。
10、BCu60ZnSn-R(S221/RBCuZn-A):成分 铜:59.00-61.00%,锡0.80-1.20%,硅:0.15-0.35%,锌:余量。熔化温度890-905℃,该焊料熔点较高,可用于硬质合 金刀具、模具及采矿工具的焊接。且可取代H62焊料以获得较为致密的焊缝,并可作为气焊黄铜用的焊丝
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磷铜的电子用途(四)

磷铜的电子用途(三)

磷铜在集成电路中的运用微电子技术的核心是集成电路。集成电路是指以半导体晶体材料为基片(芯片),采用专门的工艺技术将组成电路的元器件和互连线集成在基片内部、表面或基片之上的微小型化电路。这种微电路在结构上比最紧凑的分立元件电路在尺寸和重量上小成千上万倍。它的出现引起了计算机的巨大变革,成为现代信息技术的基础。目前己开发出的超大规模集成电路,在比小姆指甲还小的单个芯片面积上,能做出的晶体管数目,己达十万甚至百万以上。
最近,国际著名的计算机公司IBM(国际商业机器公司),己采用钢代替硅芯片中的铝作互连线,取得了突破性进展。这种用磷铜的新型微芯片,可以获得30%的效能增益,电路的线尺寸可以减小到0.12微米,可使在单个芯片上集成的晶体管数目达到200万个。这就为古老的金属磷铜,在半导体集成电路这个最新技术领域中的应用,开创了新局面。

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磷铜的电子用途(二)

磷铜在印刷电路的运用磷铜印刷电路,是把铜箔作为表面,粘贴在作为支撑的塑料板上;用照相的办法把电路布线图印制在磷铜版上;通过浸蚀把多余的部分去掉而留下相互连接的电路。然后,在印刷线路板上与外部的连接处冲孔,把分立元件的接头或其它部分的终端插入,焊接在这个口路上,这样一个完整的线路便组装完成了。如果采用浸镀法,所有接头的焊接可以一次完成。这样,对于那些需要精细布置电路的场合,如无线电、电视机,计算机等,采用印刷电路可以节省大量布线和固定回路的劳动;因而得到广泛应用,需要消费大量的磷铜箔。此外,在电路的连接中还需用各种价格低廉、熔点低、流动性好的磷铜基钎焊材料。

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磷铜的电子用途(一)

磷铜在电子工业中的应用
电子工业是新兴产业,在它蒸蒸日上的发展过程中,不断开发出钢的新产品和新的应用领域。目前磷铜的应用己从电真空器件和印刷电路,磷铜发展到微电子和半导体集成电路中。电真空器件
电真空器件主要是高频和超高频发射管、波导体、磁控管等,它们需要高纯度无氧磷铜和弥散强化无氧磷铜

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磷铜的工业用途—铁路、飞机

铁路
铁路的电气化对磷铜和铜合金的需要量很大。每公里的架空导线需用2 吨以上的异型铜线。为了提高它的强度,往往加入少量的铜(约1%)或银 (约of%)。此外,列车上的电机、整流器、以及控制、制动、电气和信 号系统等都要依靠铜和磷铜来工作。飞机
飞机的航行也离不开铜。例如:飞机中的配线、液压、冷却需使用磷铜,轴承保持器和起落架轴承采用铝青铜管材,导航仪表应用抗磁钢磷铜,众多仪表中使用破铜弹性元件等等

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磷铜的工业用途–汽车

汽车用磷铜每辆10~2I公斤,随汽车类型和大小而异,对于小轿车约占自重的6~9%%。磷铜和铜合金主要用于散热器、制动系统管路、液压装置、齿轮、轴承、刹车摩擦片、配电和电力系统、垫圈以及各种接头、配件和饰件等。其中用钢量比较大的是散热器。现代的管带式散热器,用黄磷铜带焊接成散热器,用薄的铜带折曲成散热片。
近年来为了进一步提高铜散热器的性能,增强它对铝散热器的竞争力,作 了许多改进。在材质方面,向磷铜中添加微量元素,以达到在不损失导热性的前 提下,提高其强度和软化点,从而减薄磷铜带材的厚度,节省用钢量;在制造工艺 方面,采用高频或激光焊接铜管,并用钢钎焊代替易受铅污染的软焊组装散热 器芯体。这些努力的结果示于表6.2,与钎焊铝散热器相比,在相同的散热条件 下,即在相同的空气和冷却剂的压力降下,新型铜散热器的重量更轻,尺寸显 著缩小;再加上钢的耐蚀性好、使用寿命长,磷铜散热器的优势就更明显。此外,近年来为了环保,大力推广和发展电动汽车,每辆汽车的用钢量将成倍增加。
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磷铜的工业用途—-船舶

  磷铜可以用于船舶。由于磷铜具有良好的耐海水腐蚀性能,许多铜合金,如:铝青铜、锰青铜、铝黄铜、炮铜(锡锌青铜)、白钢以及镍铜合金己成为造船的标准材料。一般在军舰和商船的自重中,铜和铜合金占2~3%。
军舰和大部分大型商船的螺旋浆都用铝青铜或黄铜磷铜制造。大船的螺旋浆每支重 20~ 25吨。伊丽莎白皇后号和玛丽皇后号航母的螺旋浆每支重达3 5吨。大船沉重的尾轴常用””海军上将””炮铜,舵和螺旋浆的锥形螺栓也用同样材料。引擎和锅炉房内也大量用钢和铜合金磷铜。世界上第一艘核动力商船,使用了30吨白铜冷凝管。近来用铝黄铜管作油罐的大型加热线圈。在10万吨级的船上就有12个这种储油罐,相应的加热系统规模相当大。船上的电气设备也很复杂,发动机、电动机、通讯系统等几乎完全依靠铜和铜合金磷铜来工作。大小船只的船舱内经常用钢和铜合金来装饰。甚至木制小船,也最好用钢合金(通常是硅青铜)的螺丝和钉子来固定木结构,这种螺丝可以用滚轧大量生产出来。
为了防止船壳被海生物污损影响航行,过去经常采用包覆铜加以保护;现在,则普遍用刷含铜磷铜油漆的办法来解决。
二次世界大战中,为御防德国磁性水雷对舰船的袭击,曾发展了抗磁性水雷装置,在钢船壳周围附一圈铜带磷铜,通上电流以中和船的磁场,这样就可以不引爆水雷。从1944年以后,盟军的所有船只,共计约18,000艘,都装上了这种去磁装置而得到了保护。一些大型主力舰为此需用大量的铜,例如其中一艘用去铜线长 28英里,重约 30吨。
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磷铜的特性、适用范围、化学成分及力学性能

磷铜的强度高,弹性和耐磨性好,易焊接和钎焊,在大气、淡水和海水中耐蚀性好,磷铜的可切削性良好,适于热压加工。磷铜可用于制作中等负荷、中等滑动速度下承受摩擦的零件,如抗磨垫圈、轴承、轴套、涡轮等,还可用作弹簧、簧片等。
        磷铜化学成分:
Sn:6.0-7.0   Al:0.002   Zn:0.3   Fe:0.02   Pb:0.02   Ni:0.2   P:0.26-0.40   Cu:余量   杂质:0.1
磷铜力学性能:
抗拉强度: (σb/MPa):≥355   伸长率 (δ10/%)≥50   伸长率 (δ5/%)≥55[4]
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