化学镀铜工艺:
化学镀铜是应用化学反应的方法在导体或非导体材料表面形成导电层,目前在印刷电路板孔金属化和塑料电
镀前的化学镀铜已广泛应用。化学镀铜层的物理化学性质与电镀法所得铜层基本相似。
化学镀铜的主盐通常采用硫酸铜,使用的还原剂有甲醛、肼、次磷酸钠、硼氢化钠等,但生产中使用最普遍
的是甲醛。下面着重介绍以甲醛为还原剂的化学镀铜工艺。
1.甲醛还原铜的原理
(1)原子氢态理论
在碱性溶液中,甲醛在催化表面上氧化为HC00一,同时放出原子氢,原子氢使铜离子还原为金属铜。
(2)电化学理论
甲醛还原镀铜在金属铜上存在着两个共轭的电化学反应,即铜的阴极还原和甲醛的阳极氧化;
2.镀液成分及工艺条件
生产中广泛使用的化学镀铜液以甲醛为还原剂,酒石酸钾钠为络合剂,此类化学镀铜液的成分和工艺规范。
化学镀铜液主要由两部分组成:甲液是含有硫酸铜、酒石酸钾钠、氢氧化钠、碳酸钠、氯化镍的溶液;乙液
是含有还原剂甲醛的溶液。这两种溶液预先分别配制,在使用时将它们混合在一起。这是因为甲醛在碱性条件下
才具有还原能力,再就是甲醛与碱长期共存,会有下列反应发生
氰化物镀铜工艺:
氰化物镀铜是应用最早和最广泛的镀铜工艺方法。镀液主要由铜氰络合物和一定量的游离氰化物组成,呈强
碱性。由于氰化根有很强的活化能力和络合能力,所以这种电镀方法的第一个特点就是溶液具有一定的去油和活
化能力。其次,由于这种镀液应用了络合能力很强的氰化物,使络离子不易放电,这样,槽液的阴极极化很高,
具有优良的均镀能力和覆盖能力。
硫酸盐镀铜:
硫酸盐镀铜工艺属于镀铜工艺中的一种。镀铜工艺包括了:硫酸盐镀铜工艺、氰化镀铜工艺、无氰镀铜工艺
和焦磷酸盐镀铜工艺这几种。不同的镀铜工艺都有自己的优缺点。今天我们我们介绍的硫酸盐镀铜工艺,一般用
于塑料电镀、电铸、精饰等方面。硫酸盐镀铜工艺包括装饰层和功能镀层。硫酸盐镀铜工艺具有“成分简单、镀
液的整平性好、电流效率高、沉积速率快、镀层柔韧光亮且与其他金属镀层结合力强、工作时无刺激性气体逸出
”等的优点。随着科技的不断进步,新研发的光亮剂促使酸性硫酸盐镀铜层的质量有了较大的提高。那么我们马
上来介绍下“硫酸盐镀铜工艺”吧。
焦磷酸盐镀铜工艺:
焦磷酸盐镀铜的工艺原理是:镀液由焦磷酸铜、焦磷酸钾及一些辅助络合剂和光亮剂组成。在溶液中以焦磷
酸钾为主络合剂,二价铜以[(Cu2P2O7)2]6-形式存在。阳极表面生成的氧化膜能使阳极钝化,因此在生产过程中
要加入一些辅助络合剂,例如酒石酸盐、柠檬酸盐、氨三乙酸盐、草酸盐等,来改善阳极溶解性以防止钝化。
无氰镀铜工艺:
相对于其他有添加剂的无氰镀铜,减小了对环境的污染率及后续污水处理时的成本投入。该工艺要求能够在
钢铁件上电镀而得到细致、均匀、韧性好、光亮性好、结合力强的铜镀层。本论文以柠檬酸钾作为主络合剂,再
配以合适的辅助络合剂,这样可以使铜的平衡电位降低,不会与铁基体发生置换反应。这样就克服了无氰镀铜的缺
点,使基体与镀层之间的结合力就非常好。此外,探讨了电镀时间、电流密度、镀液温度、添加剂加入量以及中间
层对镀层外观综合性能的影响。分别以酸性硫酸盐镀铜体系和碱性柠檬酸盐镀铜体系在铁基体上镀铜,并探讨镀
液温度、电镀时间、添加剂和电流密度等对镀层形貌以及性能的影响,以得到最佳电镀参数和操作条件来制备优
异的镀层。对硫酸盐镀铜镀液和柠檬酸盐镀铜镀液进行电化学分析,测试镀液的线性扫描伏安(LSV)、恒电流极化
(G)和交流阻抗(Z),进而分析铜原子的沉积机理和电镀铜过程中铜的电化学行为。从理论上指导实验的进行,通过
线性扫描伏安曲线图谱可以获得最佳极化电流电位,从而修正实际实验操作中的电流密度,以便最终获得更精准的
电镀参数。(1)确定了钢铁基体上柠檬酸盐碱性无氰预镀铜的最佳工艺条件:电镀时间为5分钟,阴极电流密度为
2.0 A/dm2,镀液温度为65℃;同时确定了钢铁基体上酸性硫酸盐镀铜的最佳工艺条件:电镀时间为30分钟,阴极
电流密度为3.0A/dm2,镀液温度为40℃。该镀铜工艺能够制备结合力良好、细致、均匀、韧性好的光亮铜镀层。
(2)在硫酸盐溶液中,铁基体和不锈钢基体上镀铜,通过电化学阴极极化曲线,研究表明,温度应选40℃,pH为1。