詹益腾 *，上官文龙，田志斌，陈维速，王凯

（1.广州三孚新材料科技有限公司，广东 广州 510663；2.民生证券，广东 深圳 518040）

无氰高密度碱性镀铜技术于2012年入选国家发改委、环境保护部、科学技术部和工信部联合颁布的《国家鼓励的循环经济技术、工艺、设备名录(第一批)》(第13 号文)，表明这项新技术的意义和价值已获得政府的高度认可。该工艺的研发和推广应用的主要目的在于替代氰化预镀铜，以减少氰化物使用及排放，促进电镀行业的绿色发展。随着研发、应用的推进，发现无氰高密度铜的应用前景远不止于此。“电镀行业无氰高密度铜关键技术及其产业化”是广东省重大科技专项资助项目。根据其应用行业不同分为两个子课题：在汽车铝轮毂行业应用的SF-8639 无氰高密度铜和在五金卫浴行业应用的SF-638 无氰碱铜。本文将介绍这两项技术当前的应用状况及广阔前景。

1 应用现状

1.1 汽车铝轮毂领域

由于铝轮毂形状复杂，对电镀工艺管控、药水性能有非常高的要求，因此汽车铝轮毂电镀是高难度的电镀加工工艺。铝轮毂预镀通常采用预镀镍工艺，镀镍时间为30～60 min。2007年起，SF-8639 无氰高密度铜开始替代预镀哑镍应用于汽车铝轮毂行业，由此可减少镍用量和镍排放，根据国家2008年颁布的《电镀污染物排放标准》，镍属于第一类污染物，以铜代镍具有减排的意义。不仅如此，使用三孚SF-8639 无氰高密度铜替代预镀镍可降低制作成本。以一只受镀面积为140～150 dm2的汽车铝轮毂为例，参照2007年的镍价和铜价计算，可降低成本53.18 元；按2012年的镍价和铜价计算，可降低15.00～20.00 元。此外还可提高合格率10%以上，由此带来的巨大经济效益已被行业广泛认可[1]。2007年至2011年，台山市国际交通器材配件有限公司、湖州金泰科技股份有限公司、浙江泰龙铝轮有限公司、江苏龙沟电镀有限公司以及浙江金飞凯达轮毂有限公司先后以三孚无氰高密度铜代替预镀哑镍，用于汽车铝轮毂电镀。

无氰高密度铜优异的品质表现建立在产品性能基础上。机械工业表面覆盖层产品质量监督检测中心曾对SF-8639 无氰高密度铜镀液及镀层性能进行了对比测试，结果如表1[2]。

表1 SF-8639 无氰高密度铜与美国某公司无氰碱铜、传统氰化预镀铜、预镀哑镍的抽检结果对比(J=1 A/dm2)Table 1 Comparison between test results of SF-8639 cyanidefree high-density copper plating process,an American company’s cyanide-free alkaline copper plating process,traditional cyanide copper pre-plating process,and matt-nickel pre-plating process at a current density of 1 A/dm2

1.2 五金行业

2009年起，SF-638 无氰碱铜取代氰化预镀铜开始成功应用于五金行业。工件素材包括锌合金件、钢铁件、黄铜件等[3]。实际案例见表2。

2 应用前景

2.1 卫浴锌合金压铸件

已证明SF-638 无氰碱铜可取代氰化预镀铜+焦磷酸铜加厚镀铜工艺应用于卫浴锌合金压铸件领域，以达到无氰化的“绿色电镀”要求，亦可大幅减少废水和废铜排放量。在国内该领域推广SF-638 无氰碱铜的最大难点是国内的锌合金材质良莠不齐。另外，前处理效果也会对镀件品质产生较大影响。通过与卫浴厂家的紧密合作，经过近2年的中试测试，SF-638 无氰碱铜取代氰化预镀铜+焦磷酸铜加厚镀铜工艺获得成功。结果表明，卫浴锌合金压铸件预镀SF-638 无氰碱铜后再电镀光亮酸铜、多层镍、铬层，所得到的产品各项指标完全达到卫浴厂家的质量要求。根据卫浴行业巨头厦门路达工业有限公司已发布的《卫浴锌合金件环保镀铜质量验证报告》，压铸质量合格的锌合金件可采用SF-638 无氰碱铜代替氰化预镀铜和焦磷酸盐镀铜。

表2 SF-638 无氰碱铜在五金行业的应用案例Table 2 Application cases of SF-638 cyanide-free alkaline copper plating process in hardware industry

相关数据表明，SF-638 无氰碱铜的分散能力比氰化镀铜好，因此更适合造型复杂的卫浴锌合金压铸件。与传统工艺相比，SF-638 无氰碱铜工艺的流程更短，可减少设备、水电等的投资和耗用[4]。表3 从性能表现、稳定性、维护难度、用水量等对二者进行了简要对比。

表3 SF-638 无氰碱铜工艺与传统工艺的简要对比Table 3 Comparison between SF-638 cyanide-free alkaline copper plating process and traditional process

用SF-638 无氰碱铜取代电镀锌合金件的传统氰化预镀铜工艺和废水处理比较困难的焦磷酸盐镀铜工艺，可同时达到节水和减排含铜废水的目的。

2.2 电子和可穿戴设备

电子及可穿戴等领域的发展势不可挡，发展空间巨大，其柔性化发展需大量的柔性印刷线路板(FPC)和具有导电功能的薄膜组件。前者以聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等为主要制作素材，后者以玻璃、有机高分子膜等为主要制作素材。

以FPC 为例，采用PI 为底材的FPC 基材的综合性能较采用PET 为底材的FPC 基材更优异，价格也高出很多。然而，以PET 为底材的FPC 基材的价格却不低，原因是生产的核心技术掌握在少数厂家(如杜邦)手里。这显然不利于产品普及和成本降低。而以PET为底材的FPC 基材的市场前景越来越大。于是，为降低材料成本，拓宽应用渠道，不少厂家开始研发以PET为底材的柔性印刷线路板基材。思路便是在PET 基材上真空溅镀上一层薄薄的铜层，之后以酸铜电镀加厚。

这个过程面临两个主要问题：一是受PET 材料特性影响，镀层难以获得稳定可靠的结合力；二是酸铜会侵蚀溅镀铜层。前者可通过材料改性或表面处理解决，取得突破只是时间问题；后者则可用SF-638 无氰碱铜打底+酸铜加厚或是直接采用SF-638 无氰碱铜打底及加厚的方式解决。配合真空溅镀或化学镀铜，用SF-638 无氰碱铜电镀打底铜层或是加厚铜层，拓展其在电子和可穿戴设备领域的应用参考制作流程如图1。

图1 PET 素材制作FPC 的简要流程Figure 1 Brief pocess flow for making FPC using PET

SF-638 无氰碱铜不含光亮剂成分，镀液低泡且稳定性强，镀层自身应力低、具有优异的延展性能，可满足FPC 对弯折性能的需求。另外，其镀液属弱碱性，不会侵蚀真空溅镀铜层或化学铜层，且外观偏哑色，与现用基材铜层外观接近，易被厂家接受。

基于SF-638 无氰碱铜的特性，需求低应力镀层的军工或特殊领域需求的FPC 和硬质印刷线路板可选其搭配化学铜工艺取代酸铜电镀，进行全板电镀。参考流程如图2。

图2 普通多层板(MLB)搭配SF-638无氰碱铜制作的简要流程Figure 2 Brief process flow for making common MLB(multilayer board)using cyanide-free alkaline copper plating process

目前，SF-638 无氰碱铜应用于FPC 领域只是个案，却折射出其在电子和可穿戴产品领域的广阔应用前景。

3 小结

无氰高密度碱性镀铜工艺是对国家推广清洁生产、发展循环经济政策的响应，它的成功应用和推广对行业极有意义。实践表明，SF-8639 无氰高密度铜和SF-638 无氰碱铜镀液可长期保持稳定，镀层具有优异的性能表现，可取代氰化镀铜工艺和氰化镀铜+焦磷酸铜加厚镀铜工艺，不仅可应用于五金、铝轮毂、卫浴锌合金等领域，而且在电子、家电、汽车、可穿戴设备等制造领域具有广阔的应用前景。

[1]詹益腾.替代氰化电镀的高密度铜电镀[J].材料保护,2012,45 (增刊):31-34.

[2]詹益腾,田志斌,谢丽虹,等.无氰高密度镀铜工艺及其在汽车轮毂中的应用[J].材料保护,2009,42 (12):41-43.

[3]詹益腾,田志斌,谢丽虹,等.无氰碱性镀铜工艺研究及其应用[J].电镀与涂饰,2010,29 (5):13-16,22.

[4]詹益腾.电镀减排必须从源头做起──谈绿色电镀[J].电镀与涂饰,2014,33 (7):306-309.