酸性光亮镀铜工艺及配方.doc

酸性光亮镀铜工艺及配方 一、酸性镀铜光亮剂特点： 1、快速出光，特好的填平度，即使低电流密度区也可得到极高的填平度。 2、广泛的电流密度范围均可得到镜面亮度。 3、工作温度范围宽，1840都可得到镜面亮度。 4、镀层内应力低，延展性好，电阻率低，可应用于各种不同的基体材料电镀。铁件、锌合金件、塑胶件等同样适用。 5、光亮剂对杂质容忍度高，性能稳定，易于控制。一般在使用一段长时间（约800-1000安培小时/升）后，才需用活性碳粉处理。 6、沉积速度快。在4.5安培/平方分米的电流密度下,每分钟可镀1微米的铜层,电镀时间因而缩短。（酸性镀铜溶液是一种强酸性的简单盐电镀溶液，镀液中没有使用络合剂。)二、电镀工艺条件： 原料 范围 标准 硫酸铜 200240g/L 220 g/L 硫酸 5575g/L 65 g/L 氯离子 1570mg/L 2040mg/L BFJ-210M 512ml/L 8 ml/L BFJ-210A 0.51.0ml/L 0.6 ml/L BFJ-210B 0.51.0ml/L 0.6 ml/L 温度 1840 2428 阴极电流密度 0.510A/dm2 阳极电流密度 1.58A/dm2 搅拌 空气搅拌 空气搅拌 三、镀液的配制： 1、先在镀槽中（待用缸或备用缸）加入1/2体积蒸馏水或去离子水，加热至4050。（所用水的氯离子含量应低于70mg/L（ppm）。 2、加入计算量的硫酸铜，搅拌至完全溶解。 3、加入活性炭2g/L，搅拌1小时后静止8小时用过滤泵，把溶液滤入清洁的电镀槽内。加去离子水至规定体积。 4、在不断搅拌下慢慢加入计算量的化学纯硫酸，（注意：此时会产生大量热能，故需强力搅拌，慢慢添加，以使温度不超过60。添加硫酸时要特别小心，应穿上保护衣服，及戴上手套、眼罩等，以确保安全）。 5、镀液冷却至25时，加入标准量氯离子。（分析镀液中氯离子含量，如不足应加入适量的盐酸或氯化钠，使氯离子含量达到标准。） 6、加入光亮剂并搅拌均匀，在正常操作规程条件下，把镀液电解3-5安培小时/L，便可正式试镀、生产。 四、镀液的成份及作用： 1、硫酸铜：在镀液中提供铜离子。铜离子含量低，容量在高电流密度区造成烧焦现象及出光慢，铜离子过高时，硫酸铜有可能结晶析出。 2、硫酸：在镀液中起导电作用。硫酸含量低时，槽电压会升高，易烧焦；硫酸含量太多时，阳极易钝化，槽电压会升高，槽下部镀不亮，上部易烧焦。 3、氯离子：在镀液中起催化作用。氯离子含量过低，镀层容易在高中电流区出现条纹，在低电流区有雾状沉积；氯离子含量过高时，光亮度及填平度减弱，在阳极上形成氯化铜，引起阳极钝化，槽电压会升高。 4、开缸剂。开缸转缸或添加硫酸时使用，开缸剂不足时，会使镀层的高中电流区出现条纹状凹凸不平，过多时，低电流区发雾、对光亮度无明显影响。 5、A：铺光剂，为低区光亮剂，不足时填平作用差，过量时低区整平差。使低电流区电镀良好。A剂过多。会造成低电位发黑，高电位烧焦，此时可加入B剂抵消。 6、B：主光剂，为高电位光亮剂，使高电位区获得高填平的光亮镀层，含量低时，出光慢，镀层易烧焦；过多时，可引起低电位区发雾，易产生麻沙镀层，A剂消耗量增加，在生产中，如有足够的光亮度，应少加或不加。五、添加剂的补充方法： 正常操作下：每通电1000A/H需加BFJ-210M开缸剂6080ml，A100180ml，B 5090ml。 ST-500A剂消耗量为80-120ml/KAH ST-500B剂消耗量为40-60ml/KAH。六、设备 1镀槽 柔钢缸内衬聚乙烯、强化聚脂或其它认可材料。 2温度控制 加温及冷却管可用石墨、钛、聚四氟乙烯、聚氯乙烯或聚乙烯等材料。 3空气搅拌 用阴极移动或压缩空气等方式搅拌镀液，可以增大允许工作电流密度，以加快沉积速度。所需的空气由设有过滤器的低压无油气泵供应，所需气量为12-20立方米/小时/平方米液面。打气管最好离槽底30-80毫米，与阴极铜棒同一方向。气管需钻有两排直径3毫米的小孔，45度角向槽底，两排小孔应相对交错，每边间距80-100毫米（小孔交错间距40-50毫米）。镀槽最好同时有两支或以上打气管，气管聚氯乙烯或聚乙烯材料，内径20-40毫米，两管间距150-250毫米。当采用搅拌时还应配备良好的过滤设备。在添加十二烷基硫酸钠镀液中，不宜采用空气搅拌。 4阴极摇摆 镀液搅拌以空气搅拌为主，同时附设阴极摇摆有利工件接触新鲜镀液。在横向移动时，冲程幅度为100毫米，每分钟来回摇摆20-25次。上下移动时，冲程幅度为60毫米，每分钟上下摇摆25-30次。 5、阳极 电解铜极在硫酸盐镀铜镀液中往往会产生铜粉，导致镀层产生毛刺、粗糙。若采用含有少量磷(00300075)的铜阳极可以减少铜粉。如果铜阳极含磷量过高，便会产生一层较厚的膜，阳极不易溶解，导致镀液中铜含量下降。阳极与阴极面积的比例一般为(12)：1，在硫酸含量正常和无杂质干扰的情况下，阳极不会钝化，镀液中铜含量能基本保持平衡。为了防止铜阳极中的不溶性杂质落入镀液内而影响镀铜层质量，必须用阳极保护框或阳极袋(二层以上涤纶布)。七、操作条件影响 1、电流密度 光亮电流密度范围随槽液中硫酸铜含量的降低和硫酸含量的升高而缩小，随温度的升高而升高。镀液搅拌速度影响到光亮电流密度范围，阳极电流密度过高时，镀层光亮性差，添加剂消耗快，且易钝化；操作中应根据镀液温度的变化和搅拌的强度及时调整阳极电流密度。在较高的槽液温度和强烈的搅拌情况下，可采用较大的电流密度；反之，电流就应开小一些。不然，将会造成镀层粗糙疵病。在正常的阴极电流密度下，阴极主要发生Cu2+得到电子生成金属铜的反应，H+放电的机会很少，因此阴极电流效率接近100。阴极电流密度：4A/dm2 (1-8 A/dm2) 2、温度 25 (20-30) 对温度最好控制在232不可太高温度，电解液温度对镀层光泽性是有影响的，温度升高，光亮电流密度也相应升高；温度大于30以上会使光亮度下降，特别是在中区和低区。过低的温度会导致镀层烧焦。 3、阳极选择 使用一般紫铜作阳极，将产生大量阳极泥，且产生大量Cu+，从而严重影响镀层质量。因此，必须选择含磷量为0.1-0.3%的磷铜板作阳极，磷含量过高，阳极易钝化，为了减少阳极泥污染，阳极最好用耐酸性材料包裹，包裹材料宜宽大些； 4、槽液最大工作电量 槽液的工作电量对槽液的稳定是极其重要的。工作电流过大时，阳极易钝化，槽液电阻大，镀件光亮不均匀，光亮度差，添加剂消耗过快。因此，每升槽液中的电流最大为0.5A，最 5、阳、阴极面积比 1：1-3 6、电压 2V 范围(1-4V) 7、沉积速度 0.85-0.9?m/min（在4A/dm2下） 8、槽液密度 1.161-1.18g/ml（在20下） 阳极： 磷铜球或磷铜角(含磷0.03-0.06%),阳极袋的材料为PP 槽体材料： 耐酸材料（PE, PP，PTFE，PVC） 冷却： 外面的材料为钛，特氟隆，PVC，或PE 搅拌： 机械搅拌3-6m/min或空气搅拌20-30m3/h*m 过滤： 过滤是必须的，每小时能处理1-3倍的槽液量 材料：PVC或PP,孔径:5-10mm加热用自动自动调温器调节温度，外面用防腐材料（如：特氟隆） 维护：因蒸发损失的镀液可用去离子水补加.分析值需定期调整，铜含量可通过对阳极面积的调整来控制，为了避免金属杂质的过量带入，应及时去除掉入到槽中的铁件和锌压件。八、注意事项要避免酸性光亮镀铜故障,必须注意如下几点: (1)选择优质的磷铜阳极是保证酸性光亮镀铜质量的先决条件。目前电镀原料市场上,广东高力表面技术有 限公司生产的含磷质量分数0.04%0.065%的五金电镀磷铜、线路板磷铜是质量非常不错的产品。 (2)选择优质的酸性光亮镀铜添加剂是十分必要的。安美特、日本大和、广东高力表面技术有限公司、安徽省巢湖市奋进表面技术有限公司等生产的系列酸性光亮镀铜添加剂都是值得信赖的产品。 (3)严格的操作规范是酸性光亮镀铜工艺的保证。 (4)酸性光亮镀铜添加剂少加、勤加,按照安培小时添加,不要盲目地追求快速光亮而多加乱加添加剂,这样只会使镀液快速失调,分解产物大量增加,缩短镀液寿命。建议使用的体积电流密度不要超过0.25A/L,否则镀液升温很快,电流效率降低,容易造成添加剂失效,消耗量增大,有机分解产物大量增加,镀层容易产生针孔。 (5)注意槽电压和硫酸的含量。槽电压升高,说明导电系统有问题或者阳极产生钝化。当硫酸的含量有逐渐 下降趋势时,说明阳极有钝化现象,要适当补加阳极;当硫酸含量有逐渐上升趋势时,说明阳极过多,此时,为避免阳极背面的磷铜膜脱落和防止一价铜离子的产生,要适当减少阳极。 (6)定期进行活性炭吸附处理,避免大量的有机分解产物的累积,影响产品质量。在酸性镀铜工艺中,造成镀铜层有蓝膜的因素很多,有镀液中的硫酸含量较少,添加剂中某些成份如：聚乙二醇类、类、咪唑等表面活性剂过多以及镀液的分解产物等。如果我们能够理性地遵照工艺规范操作,并把好原材料质量关,酸性光亮镀铜故障是比较少出现的。 参考配方：原料及操作条件范围标准（一般开缸份量）硫酸铜200-220g/L220g/L浓硫酸（密度=1.84g/ml）30-40ml/L34ml/L氯离子60-120mg/L（ppm）80mg/L（ppm）开缸剂SH-07 MU4-8ml/L4ml/L填平剂SH-07 A0.4-0.8ml/L0.6ml/L光亮剂SH-07 B0.2-0.5ml/L0.2ml/L温度20-4024-32阴极电流密度1-6A/dm23-5 A/dm2阳极电流密度0.5-2.5 A/dm20.5-2.5 A/dm2阳极磷铜角（0.03-0.06%磷）磷铜角（0.03-0.06%磷）搅拌方法空气及机械搅拌空气搅拌 成份建议值范围硫酸铜200g/L160240g/L硫酸70g/L5090g/L氯离子70mg/L40120mg/L(ppm)EDO-ULTRA-MU开缸剂6ml/L48ml/LEDO-ULTRA-A光泽剂0.5ml/L0.40.7ml/LEDO-ULTRA-B光泽剂0.2ml/L0.40.8ml/L阴极电流密度15A/ dm2 阳极电流密度2A/ dm2 镀液温度25（1835） 搅拌空气及阴极摇摆 阳极磷铜，磷的含量为0.03-0.06%（必须使用钛篮和阳极袋） （含量(g/L)）成份及工艺条件配方一配方二配方三配方四配方五硫酸铜(CuSO4.5H2O)180-220180-240150-220180-220180-220硫酸(H2SO4)50-7050-7050-7050-7050-70苯基SP0.01-0.0200w SP 0.03-0.04xc 0.03-0.04SP 0.03-0.04 SH110 0.005-0.03 H10.002 0.002 M 0.0003-0.001 0.0003-0.001N0.0002-0.0007 0.0002-0.001AESS 0.02000.02GISS 0.010.02聚乙二醇（6000分子量）0.030.05-0.1 0.050.05聚乙烯亚胺烷基盐PN0.040.040.040.04 氯根Cl-0.02-0.080.02-0.080.02-0.080.02-0.080.02-0.08温度（)10-4010-4010-4010-4010-40电流密度（A/dm2)1-51-61-51-51-6 原料及操作条件范围标准（一般开缸份量）硫酸铜（CuSO45H2O）200-240克/升220克/升纯硫酸（密度：1.84克/毫升）27 35毫升/升34毫升/升氯离子(Cl-)70 150毫克/升(ppm)80毫克/升(ppm)开缸剂HAS820 Make Up5 8 毫升/升7毫升/升填平剂820 A0.3 0.8毫升/升0.5毫升/升光亮剂820B0.5毫升/升0.5毫升/升温度20-3024 28阴极电流密度1- 6安培/平方分米3 5安培/平方分米阳极电流密度0.5 2.5安培/平方分米0.5 2.5安培/平方分米阳极磷铜角(0.03 0.06 %磷)磷铜角(0.03 0.06%磷)搅拌方法空气及机械搅拌空气搅拌 原料及操作条件范围标准硫酸铜180220克/升200克/升硫酸（密度=1.84克/毫升）4090克/升60克/升氯离子40120毫克/升（ppm）70毫克/升（ppm）BH-530酸性镀铜光亮剂 A0.20.4毫升/升03毫升/升BH-530酸性镀铜光亮剂 B0.40.6毫升/升05毫升/升BH-530酸性镀铜光亮剂C46毫升/升5毫升/升温度204025阴极电流密度16安培/平方分米35安培/平方分米阳极电流密度0.52.5安培/平方分米0.52.5安培/平方分米阳极磷铜角（0.03%0.06%磷）磷铜角（0.03%0.06%磷）搅拌方式空气搅拌空气搅拌 酸性光亮镀铜工艺的特点：其特点是镀液成分简单，基础液只有硫酸铜和硫酸。镀液电流效率高，沉积速度快。光亮剂的光亮效果明显，整平性能好，可以获得镜面光泽镀层。基本取消了机械打磨和抛光工序。酸性光亮镀铜工作时需要阴极移动或压缩空气搅拌，并且镀液的温度最好控制在30以内。另外，酸性光亮镀铜不能直接在钢铁基体上电镀，需要氰化铜或暗镍打底后才能再镀酸铜；否则，镀层结合力会有问题。为什么在酸铜中能得到光亮整平的镀层?电镀层在结晶过程中，当有添加剂加入情况下，会呈现出与通常情况下不同的生长特点。通常情况下，镀层的结晶成长速度与电流密度大小成正比，随着时间的延长，高电流区的镀层会越来越厚，这样即使在平板形的基体上，四周边角的镀层也会比中间部位厚，对于高低不平的基体，这种镀层会扩大不平性，即所谓几何整平作用。在酸性光亮镀铜中，像H、S、D和Cl一这些添加物在阴极的高电流区会起到阻挡镀层结晶生长的作用，使镀层在低电流区的沉积速度大于高电流区，以一种V形坑为例，在添加剂的作用下，坑内和坑底的镀层生长的速度会大于坑边和坑外的镀层，一定时间后这个坑会由于坑内镀层的生长而被填平，这就是正整平作用。添加剂除了有正整平作用外，还使结晶过程中晶核的产生速度大于其长大成长的速度，这会使镀层的结晶变得细小，从而达成对光全反射的细度，因此在酸性光亮镀铜中可以得到光亮整平的镀层。其他光亮剂的作用机理大致也是这样的。