甲醛化学镀铜原理.docx

甲醛化学镀铜原理 化学镀铜原理我们先看一个典型的化学镀铜液的配方： 硫酸铜 甲醛 酒石酸钾钠 稳定剂 氢氧化钠 5g／L 1OmL／L 25g／L 0．1mg／L 7g／L 这个配方中硫酸铜是主盐，是供应我们须要镀出来的金属的主要原料酒石酸钾钠称为络合剂，是保持铜离子稳定和使反响速度受到限制的重要成分氢氧化钠能维持镀液的pH值并使甲醛充分发挥复原作用而甲醛那么是使二价铜离子复原为金属铜的复原剂，是化学镀铜的重要成分稳定剂那么是为了防止当镀液被催化而发生铜的复原后，能对复原的速度进展适当限制，防止镀液自己猛烈分解而导致镀液失效 化学镀铜当以甲醛为复原剂时，是在碱性条件下进展的，铜离子那么须要有络合剂与之形成络离子，以增加其稳定性常用的络合剂有酒石酸盐、EDTA、多元醇、胺类化合物、乳酸、柠檬酸盐等我们可以用如下通式表示铜络离子：Cu2+·络合物，那么化学镀铜复原反响的表达式如下： Cu2+·络合物+2HCH0+40H一一Cu+2HC00一+H2+2H20+络合物 这个反响须要催化剂催化才能发生，因此适合于经活化处理的非金属外表，但是在反响起先后，当有金属铜在外表起先沉积出来，铜层就作为进一步反响的催化剂而起催化作用，使化学镀铜得以接着进展。

这与化学镀镍的自催化原理是一样的当化学镀铜反响起先以后，还有一些副反响也会发生： 2HCHO+OH一→CH30H+HCOO- 这个反响也叫“坎尼扎罗反响”，它也是在碱性条件下进展的，将消耗掉一些甲醛2Cu2++HCHO+50H→Cu20+HC00一+3H20这是不完全复原反响，所产生的氧化亚铜会进一步反响： Cu20+2HCHO+20H一→2Cu+H2+H20+2HC00— Cu20+H20→2Cu++20H一也就是说，一局部复原成金属铜外，还有一局部复原成为一价铜离子一价铜离子的产生对化学镀铜是不利的，因为它会进一步发生歧化反响，复原为金属铜和二价铜离子：2Cu+→Cu+Cu2+这种由一价铜复原的金属铜是以铜粉的形式出此时此刻镀液中的，铜粉成为进一步催化化学镀的非有效中心，当分布在非金属外表时，会使镀层变得粗糙，而当分散在镀液中时，会使镀液很快分解而失效1)镀液各组分的影响二价铜离子(主盐)的浓度改变对化学镀铜沉积速度有较大影响，而甲醛浓度在到达必须的量后，影响不是很大，并且与镀液的pH值有亲密关系当甲醛浓度高时(2mol／L)，pH值为11～11．5，而当甲醛浓度低时(0．1～0．5mol／L)，镀液的pH值要求在12～12．5。

假如溶液中的pH值和溶液的其他组分的浓度恒定，无论是提高甲醛或者是二价铜离子的含量(在工艺允许的范围内)，都可以提高镀铜的速度化学镀铜的反响速度(ν)与二价铜离子、甲醛和氢氧根离子的关系可以用以下关系式表示：ν=K[Cu2+]0.69[HCHO]0.20[OH一]0．25在大局部以甲醛为复原剂的化学镀铜液中，甲醛的含量是铜离子含量的数倍酒石酸盐的含量也要比铜离子高，当其比率大于3时，对铜复原的速度影响并不是很大，但是假如低于这个值，镀铜的速度会稍有增加，但是镀液的稳定性那么下降除了酒石酸钾钠外，其他络合剂也可以用于化学镀铜，比方柠檬酸盐、三乙醇胺、EDTA、甘油等，但其作用效果有所不同最为适合的还是酒石酸盐2)工艺条件和其他成分的影响温度提高，镀铜的速度会加快有些工艺建议的温度范围为30～60℃，但是过高的温度也会引起镀液的自分解，因此，最好是限制在室温条件下工作pH值偏低时，简单发生沉积出来的铜外表钝化的现象，有时会使化学镀铜的反响停顿下来温度过高和采纳空气搅拌时，都有引起铜外表钝化的风险在镀液中参加少许EDTA可以防止铜的钝化其他金属离子对化学镀铜过程也有着必须影响其中镍离子的影响根本上是正面的。

试验说明，在化学镀铜液中参加少量镍离子，在玻璃和塑料等光滑的外表上可以得到高质量的镀铜层而不含镍离子的镀液里，得到的镀层与光滑的外表结合不牢添加镍盐会降低铜离子复原的速度在含镍盐时，镀液的沉积速度为0．4μm／h，不含镍盐时，化学镀铜的沉积速度为0．6μm／h当含有镍盐时，镍离子会在镀覆过程中与铜离子共沉积而形成铜镍合金当化学镀铜液中镍离子的含量为4～17mmol／L时，镀铜层中镍的含量为1％～4％须要留意的是，在含有镍的化学镀铜液的pH值低于11时，有时镀液会出现凝胶现象这是甲醛与其他成分包括镍的化合物发生了聚合反响在化学镀铜中，钴离子也有类似的作用，但是从本钱上考虑还是采纳添加镍较好当镀液中有锌、锑、铋等离子混入时，都将降低铜的复原速度当超过必须含量时，镀液将不能镀铜因此，配制化学镀铜应尽量采纳化学纯级别的化工原料3)化学镀铜液的稳定性以甲醛作复原剂的化学镀铜不仅仅可以在被活化的外表进展，在溶液本体内也可以进展，而当这种反响一旦发生，就会在镀液中生成一些铜的微粒，铜微粒成为进一步催化铜离子复原反响的催化剂，最终导致镀液在很短时间内完全分解，变成透亮溶液和沉淀在槽底的铜粉这种自催化反响的发生提出了化学镀铜稳定性的问题。

在实际生产中，盼望没有本体反响发生，铜离子仅仅只在被镀件外表复原由于被镀外表是被催化了的，而镀液本体中尚没有催化物质，因此，化学镀铜在初始运用时不会发生本体的复原反响，同时由于非催化的复原反响的活化能较高，要想自发发生须要克制必须的阻力，但是许多因素会促进非催化反响向催化反响过渡，最终导致镀液的分解以下因素可能会降低化学镀铜液的稳定性①镀液成分浓度高铜离子和甲醛以及碱的浓度偏高时，虽然镀速可以提高，但镀液的稳定性也会下降因此，化学镀铜有一个极限速度，超过这一速度，在溶液的本体中就会发生复原反响尤其在温度较高时，溶液的稳定性明显下降，因此，不能一味地让镀铜在高速度下沉积②过量的装载化学镀铜液有必须的装载量，假如超过了每升镀液的装载量，会加快镀液本体的复原反响比方空载的镀液，当碱的浓度到达0．9mol／L时，才会发生本体复原反响而在装载量为60cm2／L、碱的浓度在0．6mol／L时，就会发生本体的复原反响③配位体的稳定下降假如配位体缺乏或所用配位体缺乏以保证金属离子的稳定性，镀液的稳定性也跟着下降比方当酒石酸盐与铜的比值从3：1降到l．5：1时，镀液的稳定性就会明显下降④镀液中存在固体催化微粒。

当镀液中有铜的微粒存在时，会引发本体发生复原反响这可能是从经活化外表上脱落的活化金属，也可能是从镀层上脱落的铜颗粒还有就是配制化学镀铜液的化学原料的纯度，有杂质的原料配制的化学镀铜稳定性确定是不好的4)提高化学镀铜稳定性的措施为了防止不利于化学镀铜的副反响发生，通常要采纳以下措施①在镀液中参加稳定剂常用的稳定剂有多硫化物，如硫脲、硫代硫酸盐、2-巯基苯并噻唑、亚铁氰化钾、氰化钠等，但其用量必需很小，因为这些稳定剂同时也是催化中毒剂，稍一过量，会使化学镀铜停顿反响，完全镀不出铜来②采纳空气搅拌空气搅拌可以有效地防止铜粉的产生，制约氧化亚铜的生成和分解，但对参加槽中的空气要进展去油污等过滤措施③保持镀液在正常工艺标准不要随意提高镀液成分的浓度，特殊是在补加原料时，不要过量最好是依据受镀面积或分析来较为精确地估算原料的消耗同时，不要轻易提升镀液温度，在调整各种成分的浓度和调高pH值时都要很当心在不工作时，将pH值调整到弱碱性，并加盖保存④保持工作槽的清洁采纳专用的化学镀槽，槽壁要光滑，不要让化学铜在壁上有沉积，假如发觉有了沉积，要刚好去除并洗净后，再用于化学镀铜去除槽壁上的铜可以采纳稀硝酸浸渍。

有条件时要采纳循环过滤镀液5)化学镀铜层的性能探究说明，通过化学镀铜获得的铜层是无定向的分散体，其晶格常数与金属铜相同铜的晶粒为0．13μm左右镀层有相当+高的显微内应力[176．5MPa(18kgf／mm2)]和显微硬度[1．96～2．11GMPa(200～215kgf／mm2)]，并且即使进展热处理，其显微内应力和硬度也不随时间而降低降低铜的沉积速度和提高镀液的温度，铜镀层的可塑性增加有些添加物也可以降低化学镀铜层的内应力或硬度，比方氰化物、钒、砷、锑盐离子和有机硅烷等当温度超过50℃，含有聚乙二醇或氰化物稳定剂的镀液，镀层的塑性会较高本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页。