酸性镀铜溶液是一种强酸性的简略盐电镀溶液,镀液中不应用络合剂。硫酸铜正在镀液中齐全离解成为Cu2+以及SO42-,退出硫酸既无利于进步溶液电导率,又有助于进步阳极的溶解才能。正在失常的阴极电流密度下,阴极次要发作Cu2+失去电子天生金属铜的反响,H+放电的机会很少,因而阴极电流效率靠近100%。
硫酸铜为酸性光洁镀铜溶液的次要成份之一。当硫酸铜中含铁、氯离子、光洁剂或机器杂质过多时,就会惹起电镀消费整机的各类百般弊端。呈现成绩前人们往往先找光洁剂的故障,乃至花不少工夫去实验光洁剂的品质而延误消费。酸性光洁镀铜溶液中含铁过多很难解决。有人提出用碳酸铜或无机萃取剂除了铁,但经济上没有合算。镀铜液中铁的浓度应管制正在109/L如下,超越129/L时镀铜液的阴极电流效率以及镀铜层的亮度降落,乃至无光泽、毛糙、烧焦等。有些硫酸铜含结晶水过多,呈淡蓝色。换句话说,就是硫酸铜含量有余。假如用这类硫酸铜按惯例配方以5个结晶水较量争论的分量来配制镀液时,镀液中的硫酸铜浓度便不敷了。 某厂硫酸铜品质惹起的毛病就是一个显著的例子。该厂正在调整酸性光洁镀铜槽时,较量争论需退出CuS04 609/L,当退出209/L后试镀,发现铜阳极内部呈红色结实的膜层,内中呈浅灰色,所取得的镀铜层较毛糙呈红棕略带浅灰色,而后退出增加剂以及电解几小时,镀层外观仍无恶化。反省各个环节均属于工艺标准内,嫌疑加人硫酸铜的品质,取59置于l00mL水中,发现pH值≤l.5,并且定性剖析发现含HN0三、HCl、ZnCl2等杂质。依据这类状况,进一步剖析硫酸铜,发现铜盐中含Cl一离子、NOF离子、Zn2+离子重大超标,所退出的硫酸铜品质没有及格。缘由剖析分明后,正在强力搅拌下,正在毛病镀液中退出59/L~89/L锌粉,而后退出活性炭颗粒29/L~39/L,积淀过滤后,试镀发现镀层的细麻点毛糙景象消弭,但镀层的低电流密度区仍没有光洁;再将镀液加温至65℃,用石墨板作阳极,年夜电流电解数小时后,耗费镀液中NOF离子,镀层能力餍足品质要求,毛病扫除。 假如硫酸铜质料溶解后呈浑浊阐明可能混入了机器杂质。为此,采办硫酸铜时必需起首测验它所含的铁、氯离子、光洁剂、结晶水和机器杂质能否过多,并经过霍耳槽实验以及溶液剖析及格后才可以使用。 镀液中硫酸铜与硫酸的含量普通为1509/L~2209/L以及509/L~709/L。普通以为铜盐浓度高些好,所容许的电流密度较年夜,光洁整平性好。当硫酸铜镀液中没有含硫酸时,基本患上没有到结晶粗疏的镀铜层,退出过量硫酸后,镀液电导率添加,镀铜层结晶粗疏,扩散才能进步,但镀层没有亮。退出光洁剂以及氯离子,则能够失去光洁整平的镀铜层。但是,有时分低电流密度区镀铜层的光洁整平性欠好。理论证实,补偿的方法有两个:一是正在酸性光洁镀铜液中退出适当的染料;二是适当升高硫酸铜主盐的浓度,造成适当的浓差极化。 可从几个消费实例,看升高硫酸铜主盐浓度的作用。某厂塑料件镀铜,要求镀层达镜面光洁。因为注塑模外表光亮度差、外表呈现轻细划伤、化学粗化适度、化学镀铜层毛糙等成绩,因此要求酸性镀亮铜具备精良的光洁整平性。而塑料自身没有导电,电堆积金属是从挂具接触点开端依托薄层导电层而向远处延长,因此扩散才能比金属镀件差,要求亮铜液扩散才能及低电流密度区光洁度精良。呈现光洁整平性有余、低电流密度区光洁度差的毛病,用霍耳槽独自增加各类光洁剂调整配比,均不睬想,后将镀铜液冲稀1/3,补加大批硫酸,岂但低电流密度区镀铜层光洁范畴拓宽,并且光洁度很好。 某厂镀金属整机,因为工件低电流密度区没有亮,加年夜电流密度,高电流密度区呈现烧焦,开端以为镀液中铜盐过少,补加硫酸铜后,低电流密度区镀铜层品质更差,又加年夜电流,又补加硫酸铜……,仍患上没有到好的成果。进行霍耳槽实验,发现试片仅一半光洁,且整平性很差,补加光洁剂简直有效。起初采取了浓缩镀液2/5,没有加光洁剂,立刻年夜见成效。 可见,镀铜液中主盐浓度没有宜高,不然再好的光洁剂也施展没有了效力。造成消费中镀液中铜盐浓渡过高的次要缘由:正在无正确剖析后果时,凭经历或臆断过多补加硫酸铜;镀液温度高(气温高或装载量年夜又延续功课时),铜阳极溶解过快;镀液中硫酸过多而阳极含磷量低,使患上阳极溶解过快。 因而,正在未确认镀液中铜盐能否有余,不克不及随意马虎补加硫酸铜,正在镀液温度偏偏高或高酸低铜时放弃阳极中的含磷量(消费或加工磷铜阳极的厂家应精确管制含磷量,产物应有化验后果,并标识分明,便于用户抉择)。当镀液中铜盐浓渡过高时,可换用局部含磷量很高的磷铜板或纯钛板,用没有溶性阳极加以耗费调整主盐浓度。 硫酸也是酸性光洁镀铜溶液的次要成份之一。配制以及增补镀液必需用化学纯硫酸,由于产业硫酸中含铁、砷、铅等杂质较多。 氯离子也是酸性光洁镀铜液中不成短少的成份。这是因为它正在镀液中除了了与一价铜天生没有溶于水的氯化亚铜,从而消弭一价铜离子的影响外,还可以升高以及消弭光洁铜镀层因混合无机光洁剂及其合成产品所孕育发生的内应力,进步镀铜层的延展性。镀液中氯离子的浓度普通管制正在lOm9/L~80m9/L范畴内,能力镀出光洁以及延展性精良的铜镀层,但若超越下限不少,铜镀层的光洁度便降落以及低电流密度区没有亮,重大时铜镀层毛糙以及孕育发生毛刺,乃至烧焦。 另外另有镀液中的光洁剂、整平剂等成份关于酸性光洁镀铜电镀整机品质以及电镀毛病也有很年夜影响,如使用多年的M、N、SP光洁镀铜增加剂,另有近几年往日本、美国等国度发卖的各类酸性光洁镀铜增加剂,但年夜多光洁增加剂应用的是代号,只有经过厂家提供的应用阐明书进行。实际上镀液中光洁剂重大失调也容易惹起电镀毛病,如某塑料电镀厂正在消费中发现镀铜重大色泽没有均,出光速度慢,镀层呈红棕无光状态。取溶液剖析测试,铜盐、硫酸、Cr离子浓度,均正在失常工艺范畴内,但正在做霍耳槽实验时,正在电镀1min内电压就从2.6V升至8.5V,并且阳极板呈半钝状态,洗刷阳极后仍无恶化。依据这类景象进行剖析,发现该厂应用的酸性镀铜光洁剂可能有比例失协调光洁剂中染料份子合成成小颗粒等缘由,剖析采纳活性炭解决过滤的形式来处理此种毛病。为此,将镀铜液升温至70℃,退出K2 S20629/L~39/L,强力搅拌,退出活性炭粉39/L~59/L,经搅拌过滤后,采纳霍耳槽试镀,调整镀液中光洁剂比例,毛病扫除。 跟着印制电路板向高密度、高精度标的目的倒退,对硫酸盐镀铜工艺提出了更严格的要求,管制好酸性镀铜工艺进程中的各类要素,能力取得高质量的镀铜层。而正在印制电路板硫酸盐镀铜中呈现的"氯离子耗费过年夜"的景象就比拟突出,若电路板镀铜板面的低电流密度区呈现"无光泽",就有多是镀液中氯离子浓度偏偏低(耗费的量年夜而快),正在补加盐酸后,低电流密度区的"无光泽"景象隐没,阐明镀液中氯离子浓度达到失常范畴。假如是只有年夜量增加盐酸能力处理整机低电流密度区镀层"无光泽"的景象,就要当真剖析镀液中氯离子浓度过低的缘由了。增加盐酸来消弭"低电流密度区镀层没有光洁"的景象,阐明镀液中氯离子过少,才需增加盐酸来添加氯离子的浓度,使低电流密度区镀铜层光洁。假如要增加成倍的盐酸能力使氯离子的浓度达到失常范畴,阐明氯离子耗费量过年夜。从长时间的电镀经历中,发现镀液中氯离子浓度过高往往会使镀铜液中光洁剂耗费放慢,这阐明氯离子与光洁剂会孕育发生反响,或许说镀液中的光洁剂耗费了适量的氯离子。由于氯离子过少以及光洁剂适量都是造成低电流密度区镀层没有光洁的次要缘由,因而可见,造成镀铜中氯离子耗费过年夜的次要缘由是镀铜液中光洁剂浓度过高。 |