碱性无氰镀铜新工艺.pdf

E l e c t r o p l a t i n g P o l l u t i o nC o n t r o l电镀碱性无氰镀铜新工艺AN e wP r o c e s sf o rC y a n i d e F r e eC o p p e rP l a t i n g陈春成(上海航天局8 0 2 研究所上海2 0 0 0 9 0)C I I E NC h u n-e h e n g(N o8 0 2R e s e a r c hI n s t i t u t e，S h a n g h a iS p a c eB u r e a u，S h a n g h a i2 0 0 0 9 0)摘要：介绍了一种新的碱性无氰镀铜工艺及其性能，试验表明，谖新工艺有望取代常规氰化预镀锏有实际应用价值美键词：无氰镶铜；整合剂；预镀铜A b s t r a t l t：Af l e wp r o c e s sf o ra l k a l i n ec y a n i d ef r e ec o p p e rp l a u n ga n di t sp e r f o r m a n c ea r ep r e s e n|e dT h et e S t Ss h o wt h a ti ti s K b l et os u b s t i t u t e1 h ep r o c e s si o rc o u v e n t i o n a lc y a n i d ec o p p e r p r ep l a t i n g，w h i c hi sv a l u a b l ei np r a c t i c a la p p K c a l i o n sK e yw o r d s：C y a n i d e-f r e ec o p p e rp l a t i n g；C h d a t i n ga g e n t；C o p p e rp r e p l a t i n g中圈分类号：T Q l 5 3文献标识码：A文章编号：1 0 0 04 7 4 2(2 0 0 3)0 4 0 0 1 0 0 21 前言目前氰化镀铜工艺广泛地应用于钢铁基体、铝台金、锌合金压铸件和铜台金电镀C u N i C r 上的打底镀层。氰化镀铜溶液中由于N a C N 对铜离子有很强的络合能力，分散能力和覆盖能力较好，镀层结晶细致，镀液呈碱性，有去油能力，这样就能保证获得结合力是好的镀层。因此，氰化镀铜具有无可比拟的优势，被广泛地采用。但是氰化镀铜电流效率低，音有大量C N 根，毒性大，不利于环境保护。几十年来电镀工作者一直致力于试验无氰镀铜以取代氰化镀铜，先后曾经出现过焦磷酸体系镀铜、柠檬酸镀铜、氟硼酸镀铜、氨基磺酸镀铜、双络台剂镀铜等无氰镀铜工艺，但由于存在不同程度的缺点，难以大量推广使用。近年来随着我国加入世贸组织，加快改革开放步伐，电镀行业中的某些落后工艺将被淘汰，今年国务院出台的国家经贸委3 2 号令：含氰电镀将限于2 0 0 3 年淘汰。对电镀行业产生巨大的冲击，这就要求我国表面处理技术工作者对无氰电镀工艺必需加快深入研究，对电镀生产工艺进行革新，采用清洁生产，加强环境保护，适应国内、国际市场的需求。笔者分析了以前出现的几种无氰镀铜工艺存在的问题，认为主要是如何保证镀层结合力和镀液稳定胜的问题。针对这些问题进行试验研究，提出一项新的无氰镀铜工艺，以有机磷酸、有机胺、羧酸等为螫合剂并添加少量光亮剂，配成碱性无氰镀铜液可以获得符合预镀要求的铜镀层，结合力良好，结晶细致呈半光泽，镀液稳定，具有良好的分散能力和深镀能力，电流效率优于氰化镀铜，有望取代氰化镀铜。2 镀液配方及工艺条件2 0 0 2A m L L2 0 0 2B m L Lp H 值丁尸CD I(A-d m2)S A：S K阴极搅拌过滤挂镀5 0 0(4 5 0 5 5 0)l95(95 1 0)5 0(4 0 6 0)l(05 1 2)2：1轧制高纯铜板阴极移动连续过滤连续过滤3 镀液配制(挂镀，以1 0 0L 为例)(1)镀槽中加入4 0L 去离子水，加入5 0L2 0 0 2 A 溶液(内含铜8 0 0g)，搅拌。(2)用1 0 K O H 溶液调p H 值，控制溶液p H值95。(3)加入2 0 0 2B 光亮荆0，1L，搅拌，加去离子水达工作体积，搅拌均匀。(4)加热至工作温度，试镀。4 镀液的主要组成(1)2 0 0 2A 是开缸剂，由铜盐、有机磷酸盐、有机胺、援酸盐、K 2 C 0 3、K O H 等物质组成。蟛触獭船。一卅胁川；藿“5m“崩删吣鳓州舳 万方数据2 0 0 3 年7 月电镀与环保第2 3 卷第4 期总第1 3 2 期11(2)2 0 f 1 2B 是光亮剂，由有机盐等物质组成于晶粒细化，并产生半光亮的外观。5 镀液的控制与维护用7 镀液及镀层性能测试(1)镀液中铜含最，挂镀一般维持在6 9g l。，滚镀维持往5 7g L，在生产过程中由于镀液的带出损耗和电极过程的损失，可根据化学分析进行补充，每缺少铜lg L，可补充2 0 0 2A1 2 5m L L。(2)2 1)0 2B 的消耗量约为1 0 0 1 5 0m L k A h，也可根据霍尔槽试验添加。(3)镀液的p H 值应控制在95 1 0，不町低于9，以免影响镀层结合力，升高p H 值用碳酸钾，降低p H 值用醋酸。(4)阳极材料采用轧制高纯铜板为好，为防止阳极泥及铜粉污染镀液，最好用尼龙套，并连续过滤镀液。(5)应严格防J EC N 一和铁、铜、镍、铬等金属离子污染槽液，导致镀层外观变差，产生雾状、结晶粗糙、色泽暗红等缺陷。7I 霍尔槽试验黄铜片，=05 A，T=5 0。C，t=1 0 m i n。结果：试片从高至低端全部呈半光亮状态。7 2 覆盖能力试验0 1 0m m 1 0 0 m n】黄铜管D j=1A d I l l。，1、=5 0。C，t=3 0r a i n。结果：黄铜管内孔全部有铜镀层(1 0 0)。73 阴极电流效率试验铜库伦法结果分别为9 0 和9 2。74 结合力试验黄铜片，镀铜厚度4 8l l I l l、96H m，在烘箱巾2 5 0。C 保温1h 后，取出，在空气中自然冷却，镀层尤鼓泡、脱落现象。75 沉积速度试验在温度5 0 F 挂镀：电流密度lA d m 2，3 0m i n，厚度6p-m；电流密度08A d m 2，3 0m i n，厚度48“m；电流密度O 6A d I n 2，3 0m i n，厚度36y m。6 镀液中铜的分析8 结束语“鼍曼詈液5“L 置于2 5 0“L 锥形瓶中力o(1)本工艺镀液具有良好的分数能力和深镀能水2 5 m L+,是2。：。力，毛磊矗茹藉；花装蒜。曼禁唆：!黧彦凳挈紫扎?“茜：趁菇赫半光亮、平整蛄合力：水1 0“乙溶液为清澈深兰色柚“水6 0“L 好，；釜妄蓓赢茹箱i 石舅磊磊算i 蔷各主；i 嚣善o 黜M N 指黧、麓慧戮。继篙鬻兽蒜警器猢有某。曼般o 0。5 M。刚H 标准溶液滴定至由紫红些不芜薮茗赫赫；釜箱蔷茹蒿导雾色变雯竺色为终点”I蟊萎磊丢蔷磊；善孬赢晶雾男“计算：C u R-L。=06 3 5 V一。万方数据碱性无氰镀铜新工艺碱性无氰镀铜新工艺作者：陈春成作者单位：上海航天局802研究所,上海,200090刊名：电镀与环保英文刊名：ELECTROPLATING&POLLUTION CONTROL年，卷(期)：2003,23(4)被引用次数：28次 引证文献(28条)引证文献(28条)1.陈阵.郭忠诚.周卫铭.武剑.王永银 KNaC4H4O6和EDTA双络合体系碱性镀铜工艺研究期刊论文-表面技术2011(1)2.胡德意.谢欢.袁艳伟.刘保.王海云 碱性无氰预镀铜技术的应用期刊论文-企业技术开发（学术版）2010(12)3.胡德意.袁艳伟.刘保.郭淑玲王金玲 碱性无氰预镀铜工艺研究期刊论文-电镀与精饰 2010(2)4.陈阵.郭忠诚.周卫铭.武剑.王永银 EDTA体系无氰碱性镀铜工艺研究期刊论文-电镀与涂饰 2010(8)5.陈阵.郭忠诚.周卫铭.武剑.王永银 EDTA体系无氰碱性镀铜的阴极极化期刊论文-表面技术 2010(3)6.张良德.任山雄.唐银生 防渗碳无氰镀铜的缺陷及对策期刊论文-新技术新工艺 2009(4)7.杨防祖.吴伟刚.林志萍.黄令.周绍民 钢铁基体上柠檬酸盐碱性无氰镀铜期刊论文-电镀与涂饰 2009(6)8.高海丽.曾振欧.赵国鹏 铁电极上HEDP镀铜的电化学行为期刊论文-电镀与涂饰 2009(4)9.郭崇武.易胜飞 钢铁件直接焦磷酸盐镀铜工艺研究期刊论文-电镀与精饰 2009(8)10.于元春.李宁.高鹏.胡会利.马颖 镁合金压铸件表面无氰电镀工艺期刊论文-材料保护 2009(4)11.高海丽.曾振欧.赵国鹏 HEDP镀铜液在铜电极上的电化学行为期刊论文-电镀与涂饰 2008(8)12.梁成浩.余向飞 电镀仿金工艺的研究进展期刊论文-电镀与环保 2008(4)13.汪龙盛.苏丽琴.王春霞 钢铁基体无氰镀铜结合力的研究进展期刊论文-电镀与精饰 2007(5)14.冯丽婷.刘清.冯绍彬.胡芳红.蒋鸳鸯 提高羟基亚乙基二膦酸直接镀铜结合强度的研究期刊论文-材料保护2007(9)15.郑文芝.于欣伟.陈姚.袁国伟吴培金.吴国祥 六种无氰镀铜配位物溶液的极化曲线研究期刊论文-材料保护2007(8)16.邵晨.冯辉.卫应亮.邵同镜 膦酸镀铜新工艺的研究期刊论文-内蒙古石油化工 2007(2)17.蔡爱清.王建华.曹相锋 碱性无氰镀铜工艺研究期刊论文-电镀与精饰 2007(3)18.郑文芝.于欣伟.陈姚.袁国伟.吴倩.钟洪胜 氰化镀铜及乙二胺无氰碱性铜镀体系的EIS研究期刊论文-广东化工 2007(1)19.任山雄 防渗碳碱性无氰镀铜新工艺期刊论文-电镀与涂饰 2006(12)20.何丽芳.郭忠诚 无氰仿金电镀的研究现状期刊论文-电镀与涂饰 2006(3)21.王玥.郭晓斐.林晓娟.冯立明 柠檬酸铵对丙三醇无氰镀铜工艺的影响期刊论文-表面技术 2006(4)22.余刚.刘云娥.胡波年.刘正.叶立元 镁合金焦磷酸盐镀铜工艺的研究期刊论文-湖南大学学报（自然科学版）2005(4)23.温青.陈建培 无氰碱性镀铜工艺的研究进展期刊论文-材料保护 2005(4)24.奚兵 新型碱性无氰镀铜工艺期刊论文-腐蚀与防护 2005(1)25.冯绍彬.商士波.冯丽婷 焦磷酸盐电镀铜初始过程研究期刊论文-电化学 2005(2)26.俞逸彪 电镀行业清洁生产期刊论文-电镀与环保 2005(1)27.周卫铭 无氰碱性镀铜工艺研究学位论文硕士 200528.周卫铭.郭忠诚.龙晋明.曹梅 无氰碱性镀铜期刊论文-电镀与涂饰 2004(6)本文链接：http:/