ภาพรวม
การชุบทองแดงไพโรฟอสเฟต (Copper Pyrophosphate; Cu–P₂O₇) และการชุบทองแดงด่าง (Alkaline Copper — แบบไซยาไนด์/ไร้ไซยาไนด์) เป็น “ชั้นทองแดง” ที่มีบทบาทต่างกันในไลน์ชุบ: ไพโรฟอสเฟตเด่นเรื่องความเค้นต่ำ ความเหนียว และการเข้าซอกดี ส่วนทองแดงด่างเด่นเรื่องการยึดเกาะบนเหล็กและซิงค์ไดคาสต์ ในฐานะชั้นรองพื้นก่อนบ่อกรด (Acid Copper) เพื่อสร้างความหนาต่อไป
ทองแดงไพโรฟอสเฟต (Copper Pyrophosphate)
ภาพรวมกระบวนการ
ใช้ไอออนทองแดงเชิงซ้อนกับไพโรฟอสเฟต (P₂O₇⁴⁻) ทำงานในช่วง pH ~8.0–8.8 ที่อุณหภูมิประมาณ 50–60 °C จุดเด่นคือความเค้นภายในต่ำ เนื้อฟิล์มเหนียว เม็ดละเอียด และการเข้าซอก (throwing power) ดีมาก เหมาะกับชิ้นงานซับซ้อน/ถังกลิ้ง
- ฟังก์ชันหลัก: ฟิล์มทองแดงเหนียว ความเค้นต่ำ ช่วยลดการแตกร้าว/ลอก
- งานที่พบบ่อย: ฮาร์ดแวร์/อิเล็กทรอนิกส์/ชิ้นส่วนซับซ้อน และบางสายการผลิตที่ต้องการความหนาสม่ำเสมอ
- ข้อควบคุม: อัตราไฮโดรไลซิสทำให้เกิดออร์โธฟอสเฟต ต้องดูแลอัตราส่วน P₂O₇/PO₄ และบำรุงรักษาบ่ออย่างสม่ำเสมอ
ช่วงทำงานโดยทั่วไป (ตัวอย่าง)
| พารามิเตอร์ | ช่วง | ค่ากลาง |
|---|---|---|
| ทองแดง (เป็นโลหะ) | 15–30 g/L | ~22 g/L |
| ไพโรฟอสเฟต | 250–400 g/L | ~320 g/L |
| pH | 8.0–8.8 | ~8.4 |
| อุณหภูมิ | 45–60 °C | ~55 °C |
| ความหนาแน่นกระแส | 0.5–4 A/dm² | 1–3 A/dm² |
ทองแดงด่าง (Alkaline Copper)
ภาพรวมกระบวนการ
แบ่งเป็นระบบไซยาไนด์ (ดั้งเดิม) และระบบไร้ไซยาไนด์ (สมัยใหม่) ทำงานในสภาวะด่าง จุดเด่นคือ “ชั้นรองพื้นยึดเกาะดีเยี่ยม” บนเหล็ก/ทองเหลือง/ซิงค์ไดคาสต์ ก่อนย้ายไปบ่อกรดเพื่อสร้างความหนาและความเงา
- ไร้ไซยาไนด์: pH ~8.5–10, 50–60 °C, ปลอดไซยาไนด์ เหมาะเป็น undercoat
- ไซยาไนด์: throwing power สูงมาก แต่ EHS/กฎหมายเข้มงวด ใช้เฉพาะที่จำเป็นและมีระบบควบคุม
- โดยทั่วไปชั้นด่างไม่เน้นหนามาก แล้วต่อด้วยบ่อทองแดงกรดเพื่อ build-up
ช่วงทำงานโดยทั่วไป (ตัวอย่าง — ไร้ไซยาไนด์)
| พารามิเตอร์ | ช่วง | ค่ากลาง |
|---|---|---|
| ทองแดง (เป็นโลหะ) | 6–8 g/L | ~7 g/L |
| pH | 8.5–10.0 | ~9.2 |
| อุณหภูมิ | 50–60 °C | ~55 °C |
| ความหนาแน่นกระแส | 0.5–3 A/dm² | 1–2 A/dm² |
เปรียบเทียบ: ไพโรฟอสเฟต vs ด่าง
| หัวข้อ | ไพโรฟอสเฟต | ทองแดงด่าง |
|---|---|---|
| บทบาทหลักในไลน์ | ฟิล์มเหนียว ความเค้นต่ำ/เข้าซอกดี ใช้กับชิ้นงานซับซ้อนและงานต้องการความสม่ำเสมอ | ชั้นรองพื้นยึดเกาะบนเหล็ก/ซิงค์ไดคาสต์ ก่อนย้ายไปทองแดงกรด |
| เคมี/สารเชิงซ้อน | Cu–pyrophosphate (P₂O₇⁴⁻) | (ไร้ไซยาไนด์/ไซยาไนด์) |
| pH / °C | ~8.0–8.8 / 45–60 °C | ~8.5–10 (ไร้ไซยาไนด์) / 50–60 °C |
| การเข้าซอก (Throwing power) | ดีมาก เหมาะถังกลิ้ง/ชิ้นงานซับซ้อน | ดี โดยเฉพาะระบบไซยาไนด์; ไร้ไซยาไนด์ได้ดีระดับหนึ่ง |
| การยึดเกาะกับเหล็ก/Zn-die-cast | ดี แต่ไม่ใช่ “ชั้นกาว” หลักบนเหล็ก/Zn | ยอดเยี่ยม เหมาะเป็น undercoat |
| ความเค้น/ความเหนียว | ความเค้นต่ำ ฟิล์มเหนียว ไม่แตกง่าย | ปานกลาง–ต่ำ (ขึ้นกับสูตร) มักใช้บางชั้น |
| อัตราการชุบ/ความหนา | ปานกลาง–ดี คุมความหนาสม่ำเสมอ | ต่ำ–ปานกลาง ชุบเป็นชั้นบางก่อนย้ายบ่อกรด |
| EHS/น้ำเสีย | ไม่มีไซยาไนด์ แต่ต้องคุม P₂O₇/PO₄ และฟอสเฟตในน้ำทิ้ง | ไร้ไซยาไนด์: คุมง่ายกว่าไซยาไนด์ / ไซยาไนด์: ต้องระบบควบคุมเข้มงวด |
| ต้นทุน/การบำรุงรักษา | เกลือไพโรฟอสเฟตราคา/การดูแลสูงกว่า ต้องคุมสัดส่วนและทำคาร์บอนทรีตเมนต์ตามจำเป็น | ต้นทุนสารเคมีต่ำกว่าโดยรวม (ไร้ไซยาไนด์) แต่ต้องควบคุม pH/สารเติมอย่างสม่ำเสมอ |
ข้อดี–ข้อเสีย
ไพโรฟอสเฟต — ข้อดี
- ความเค้นต่ำ ฟิล์มเหนียว ลดการแตกร้าว/ลอก
- การเข้าซอกและการกระจายความหนาดี เหมาะชิ้นงานซับซ้อน/ถังกลิ้ง
- ฟิล์มละเอียด เรียบ คุมความหนาได้สม่ำเสมอ
ไพโรฟอสเฟต — ข้อจำกัด
- ต้องคุม P₂O₇/PO₄ และทำบำรุงรักษาเฉพาะทาง
- ต้นทุนสารประกอบสูงกว่า และความไวต่อการปนเปื้อนบางชนิด
ทองแดงด่าง — ข้อดี
- ยึดเกาะยอดเยี่ยมบนเหล็ก/ซิงค์ไดคาสต์ เหมาะเป็น undercoat
- ไร้ไซยาไนด์: เป็นมิตรต่อ EHS กว่าสูตรไซยาไนด์
- โพรเซสคุมง่าย ใช้ต่อเนื่องในไลน์อัตโนมัติ
ทองแดงด่าง — ข้อจำกัด
- มักไม่ใช้สร้างความหนามาก ต้องต่อด้วยทองแดงกรด
- สูตรไซยาไนด์มีภาระกฎหมาย/น้ำเสียสูง ต้องมาตรการเข้มงวด
เลือกใช้อย่างไร
- เน้นยึดเกาะบนเหล็ก/Zn-die-cast: เริ่มด้วยทองแดงด่าง (แนะนำไร้ไซยาไนด์) แล้วต่อด้วยทองแดงกรด
- ชิ้นงานซับซ้อน/ต้องการความเค้นต่ำ: ใช้ไพโรฟอสเฟตเพื่อความสม่ำเสมอและความเหนียวของฟิล์ม
- EHS เข้ม/ข้อกำกับเข้ม: เลี่ยงไซยาไนด์ เลือกไร้ไซยาไนด์หรือไพโรฟอสเฟตตามวัตถุประสงค์