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化学镀铜原理

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-08-21  来源:中国电镀网  浏览次数:2048   关注:加关注
核心提示:我们先看一个典型的化学镀铜液的配方:硫酸铜 5g/L甲醛 10mL/L酒石酸钾钠 25 g/L稳定剂 0.1mg/L氢氧化钠 7g/L这个配方中硫酸铜是

我们先看一个典型的化学镀铜液的配方:

硫酸铜 5g/L                   甲醛 10mL/L

酒石酸钾钠 25 g/L        稳定剂 0.1mg/L

氢氧化钠 7g/L

这个配方中硫酸铜是主盐,是提供我们需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应速度 受到控制的重要成分。氢氧化钠是维持镀液的pH值并使甲醛能充分发挥还原作用。而甲醛则是使二价铜离子还原为金属铜的还原剂,是化学镀铜的重要成分。稳定剂则是为了防止当镀液被催化而 发生铜的还原后,能对还原的速度进行适当控制,防止镀液剧烈分解而导致镀液失效。

化学镀铜当以甲醛为还原剂时,是在碱性条件下进行的。铜离子则需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以及多元醇、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:QQ截图20140821162734,则 化学镀铜还原反应的表达式如下。

QQ截图20140821162342

这个反应需要催化剂催化才能发生,因此正适合于经活化处理 的非金属表面。但是,在反应开始后,当有金属铜在表面开始沉积 出来,铜层就作为进一步反应的催化剂而起催化作用,使化学镀铜 得以继续进行。这与化学镀镍的自催化原理是一样的。当化学镀铜 反应开始以后,还有一些副反应也会发生。

QQ截图20140821162349

这个反应也叫坎尼扎罗反应,这个反应也是在碱性条件下进行 的,它将消耗掉一些甲醛。

QQ截图20140821162358

这个是不完全还原反应,所产生的氧化亚铜会进一步反应。

QQ截图20140821162406

也就是说,QQ截图20140821163344 —部分还原成金属铜,还有一部分生成一价 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 发生歧化反应,还原为金属铜和二价铜离子。

QQ截图20140821162413

这种由一价铜还原的金属铜是以铜粉的形式出现在镀液中的, 这些铜粉成为进一步催化化学镀的非有效中心,当分布在非金属表 面时,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)的浓度变化对化学镀铜沉积速度有较大影响。而甲醛浓度在达到一定的量后,影响不是很大,并且与镀液的pH值有密切关系。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。

如果溶液的pH值和溶液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。

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