镀铑工艺研究

镀铑工艺研究曹人平,肖士民(华南理工大学应用化学系,广东广州510641)[摘要]为了适应现代电子光学及装饰等领域的需要根据侯氏槽法和正交试验法研究了镀铑新技术及工艺探讨了镀液中成分及工艺条件对镀液和镀层的影响并对其镀液和镀层旳性能进行了測试。此外概述了镀铑液的配制和维护并介绍了镀铑过程中的注意事项。利用本工艺电镀能得到性能优良的铑镀层如外观白亮、反光率高、接触电阻小、硬度高、耐磨耐蚀等。杖[关键词]铑;电镀;工艺研究[中图分类号]TQ153.1[文献标识码]A[文章编号]1001-15602004)09-0023-020前言酸氢钾熔融法的铑盐转化率高一般可达到70%以上有时甚至达9%另外还可用电解法但其效率低。以下为元铑是铂系中最为贵重的金属外观呈银白色熔点为硫酸氢钾熔融法旳制作过程。1966℃密度为12.42gcm3。镀铑层呈银白色有光泽反光性能很好,对可见光的反射在80%以上其抗蚀性能取所需的铑粉与10~30倍量的硫酸氢钾充分混合好放在硫酸氢钾粉末中层→置于坩埚中→放入马弗炉中→非常好在大气中不受硫化物及二氧化碳等腐蚀气体作用逐渐升温至约450℃→恒温约1h→再逐渐升温至约如在银镀层上闪镀0.025~0.050μm厚的铑镀层可以有600℃→保温约3h→最后随炉冷却。效地防止银镀层变色。另外铑镀层的硬度极高耐磨性能将熔融烧结物用蒸馏水或去离子水溶解加热到一定年很好接触电阻小,导电性能良好。因此铑镀层常作为抗温度→充分搅拌过滤除杂质→加碱→过滤得氢氧化铑沉腐蚀、耐磨、导电或装饰镀层用于电子电气工业、光学工业淀→洗涤沉淀→用硫酸溶解得R(SO)溶液备用。月和首饰装饰等行业尤其是以触点为主的簧片及插拔元件在侯氏槽中放一定的蒸馏水或去离子水加入添加剂镀铑更具有突出的价值。和一定量的硫酸搅匀后控制一定的温度加入上述制备1铑镀液的工艺条件和配制的硫酸铑溶液搅匀后即可电镀。1.1镀液工艺配方及生产条件2试验设备及工艺流程第卷第≌期镀铑液有硫酸铑、磷酸铑、磷酸-硫酸铑、高氯酸铑、氨2.1试验设备与药品基磺酸铑、氯化铑的氨络合物等通常用的镀液是硫酸铑和侯氏槽1个稳压器2台』000mL烧杯3个玻璃棒2磷酸铑。经过侯氏槽法和正交试验法进行电镀试验研究及镀根电源导线铂板或镀铂钛网綗片或银饰都已抛光)层后的效果测试得出了如下工艺配方及生产条伥见表1)电炉温度计卫生纸,氢氧化钠分析纯),碳酸钠分析表1镀铐工艺及条件纯)硫酸溶液分析纯)硫酸铑溶液添加剂。硫酸型磷酸型溶液成分和工艺配方1配方2配方32.2试验工艺流程铑浓唐硫酸盐或磷酸盐)(gL-)1.5-2.04.0~8.01.0~4.0铜片或银饰化学除油→电解除油→清洗→浸入5%硫硫酸浓度分析纯)/(mL-1)15-2025-50酸溶液→清洗擦试→蒸馏水清洗擦干净→调节电流/电磷酸浓分析纯)(ml:L-1)40~80压→镀铑→丶取岀清洗→回收→拋光→清洗→烘干→验收。添加剂浓度(mL-1)如镀件为其他易腐蚀材料时须预先镀铜、银、镍、金等温度/℃材料的镀层。阴极电流密度(A·dm-2)阳极材料铂板或铂板或铂板或3结果与讨论镀铂钛网镀铂钛网镀铂钛网阴极移动或搅拌需要需要需要3.1镀层性能测试1.2镀液的配制所得铑镀层用金相法测定厚度为0.1~0.5pm其外镀铑溶液所用的铑盐制作比较复杂,般都是用高温观呈银白色用显微镜观察可清晰地看到镀层结构很致反应。主要有合金法、氯化法和硫酸氢钾熔融法。其中硫层结晶细致均匀无型用千值为760kg/mm2最高为860内应[收稿日期]2004-03-19力很小经耐腐蚀性试验CNMHG镀铑工层的一般厚度与系见表2。因此簸铑前镀件应预先镀铜、银、镍、金等镀层,以防止表铑层的一般厚度/pm镀液被污染用途厚度用途厚度(7)其他因素的影响镀液要认真维护防止氯离子和装饰0.025~0.125低负载接触点0.800~2.800重金属杂质的污染各种杂质对镀铑层的影响见表3。防变色0.130~0.300高负载接触点000左右表3杂质对镀层的影响防腐蚀大于0.300强烈磨损的触点0.500左右防严重腐蚀大于0.500杂质浓度L-1)镀层外观处理方法铜1.0光亮但色泽异常用氨水处理得到氢氧3.2镀液性能测试化铑后再制为铑液经试验测试镀液的均镀能力和深镀能力均好。同时镍1.0光亮但色泽异常方法同含铜杂质的处理测得镀液在电流密度为0.51.01.5Mdm2时的电流效率将铑液转化为氢氧化>0.05镀层发暗铑再用甲醛还原,得铑分别为60.5%50.0%A5.0%。粉后再制成铑液3.3镀液成分和工艺条件的影响锌>0.1镀层发花有条纹方法同含铝杂质的处理铁>0.05影响镀层的白亮度方法同含铝杂质的处理1)铑含量的影响试验结果表明在一定温度和电流镀层条纹多,松方法同含铝杂质的处理密度情况下镀铑溶液中铑的浓度在1.0~4.0gL之间都疏甚至变黑N能得到优质的镀铑层随着铑含量降低其电流效率也降有机物>06x年脆性大镀层白亮,附着方法同铜杂质的处理或低从而影响镀层使镀层变暗甚至呈黑色。因此电镀过用活性炭-双氧水处理程中要不断地补充镀铑液维持一定的铑含量。但镀液中氯离子>0.1影响镀层的亮制备Rh2(SO4)3要赶度镀层带青蓝色净(-用蒸馏水配制镀液铑含量太高会增大经济成本要定期分析并补充硫2)硫酸(或磷酸)含量的影响硫酸或磷酸)加入硫酸盐影响不大酸的含量能增加镀液的导电性和酸度起稳定镀液的作用。一般随的增加电流效率降低,34镀铑注意事项z层应力增加但含量太高时若工件不带电入槽会有很1)由于铑在阳极上发生副反应镀铑液使用一段时间强的腐蚀性另外会使镀层内应力增大镶层易出现裂纹;后会逐渐老化甚至镀不上铑此时可用H2O2处理使其m>寸白硫酸含量低于15mλ/I(或磷酸含量低于30m/L)时瘕镀再生层色泽变暗所以应控制一定的硫酸(或磷酸)含量。(2)镀片不要靠阳极太近否则由于阳极产生的氧气(3)添加剂的影响添加剂可改变电沉积金属的动力气泡附着而产生气孔。学性质沉积层和电解液的性质。如降低镀层内应力防3)电镀时要注意镀液的pH值的高低,一般pH值不止裂纹产生提高镀层的抗蚀能力使镀层结晶细致、平滑、超过2.0~3.0。光亮以及电解液的稳定。一般可分为无机添加剂如硫酸4)镀铑前要电解除油否则易产生黄渣很难清洗。5)镀铑时应轻轻地搅动镀液可使气泡逸出,另外有盐、硒酸、硝酸盐等)和有机添加剂如迻胺含硫化合物、含氮杂环化合物、胺类与环氧氯丙烷的反应产物等)上海无利于电镀。线电四厂研制的SA-2能有效地控制因Rh3氧化为Rh46)要根据镀液的铑含量高低来调电流密度大小同时引起的应力华南理工大学应用化学系研制的Rh-4光亮剂要随时注意含铑量的高低以免影响镀层效果。(7)由于镀层易受杂质污染故应避免镀液受到污染可有效地增大镀层的光亮性。如配制镀液时尽量用蒸馏水溎具的绝缘胶要经常清理(4)温度的影响温度在20~70℃之间都可以得到良不镀时镀槽应加盖以防掉入灰尘等。好的镀层当其他参数一定时适当提高温度,可以降低镀8)装饰性首饰及镀层比较薄的光学设备电镀一般用层的内应力并提高电流效率。通常在温度为25-45℃之磷酸铑镀液可以镀取色泽较白的镀层。如反射镜等零件间时电镶此时可以防止洛液过多地被蒸发逸出大量夹的电镀镶层厚度一般为0.025-0.050m功能性电镶用带硫酸的雾气恶化操作条件又不会因温度过低造成镀硫酸铑镀液可镀取低应力的厚层铑如:一般在银层上镀层不光亮铑厚度可达0.500~5.500μm5)电流密度的影响电流密度对镀层质量影响较大。电流密度过小镀层色泽较暗沌流密度过高电流效率下降阴极逸出的气泡较多镀件边缘处镀层易脆裂。根据经[1]周全法.贵金罵加工及其应用M]北京北化学工业出版验,般先控制电压为2.5~6.0V之间再来调电流密度社2002.234[2]陈亚.现代实用电镀技术[M]长沙国防工业出版社(6)体金属的影响许多金属和其合金可以直授镀3]黄子勋实用电镶技术铑如铜与铜合金等。因镀铑溶液呈酸性如镀件基体为中国煤化场研究铁、铝、锡等或它们的合金材料时镀件就会溶解在镀槽中。J]电镀与涂饰CNMH建设