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酸性硫酸盐镀铜故障及其处理方法:镀层粗糙

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-11  浏览次数:1312

   可能原因

   原因分析及处理方法

 

 

 

 

 (1)预镀层太薄

 由于铁在硫酸盐镀液中的电势比铜负得多,所以预镀层太薄,铁可以通过镀层的孔隙置换溶液中的铜,形成点状疏松的置换层,使镀层呈现粗糙的外观(这种粗糙是点状的,由于它与基体结合不牢,所以可用小刀将点状的粗糙刮破后,观察现象,还可以从延长预镀时间,看看粗糙现象是否消失判别)。当预镀铜层的厚度小于3pm时,镀层疏松多孔;当预镀层厚度大于7μm时,镀层孔隙降低;当预镀层厚度大于l0μm时,镀层为无孔隙镀层

 处理方法:合理设定电流和时间参数,保证预镀层厚度大于3μm

 (2)预镀层粗糙

 预镀层粗糙的话,在酸铜槽加厚后,镀层粗糙更加明显。详见第一章故障现象1~4的相关论述

 

 (3)预镀镍进入硫酸盐镀铜液中未及时通电

 预镀镍进入硫酸盐镀铜液,若不及时通电,镍也能置换铜,形成疏松、粗糙的置换层。这种现象造成的粗糙是结合不牢的,一擦即能把镀层擦去,较容易区别

 处理方法:

 a.刷洗所有的接触点,降低接触电阻,使各导电部位接触良好;

 b.带电入槽

 

 

 

 (4)挂具钩子上的铬层未彻底退除掉,形成挂具屑

 

 挂具钩子上若有铬层,因铬层上再镀上去的镀层结合不牢,在阴极移动或空气搅拌时,它会以小颗粒的形式脱落下来,落在挂具下部的零件表面上,使下面的零件镀层粗糙。该粗糙现象虽然也会使零件向上面产生粗糙,但现象略有不同,它的挂钩上镀层是粗糙疏松的,用手一摸,挂具上的镀层即以粉末状的细粒落下来

 处理方法:

 a.加强镀前挂具的退铬;

 b.及时修理(退除)挂具钩上的镀层,保证导电良好;

 C.废弃不用的挂具钩及时除去;

 d.注意上挂方式,即不能满挂的工件,应从上而下上挂,只能空着下部挂钩

 (5)阳极含磷量少

 硫酸盐光亮镀铜的阳极必须使用含磷纯铜阳极,因为电解铜阳极很容易溶解,阳极电流效率大于理论值。这样,镀液中的铜含量便逐渐增加,使硫酸铜大量积累,很快便超过上限而失去平衡。另一方面,纯铜阳极在溶解时会产生少量一价铜离子,在镀液中很不稳定,通过歧化反应分解为Cu2+和金属铜粉.,后者附在阳极表面,部分又从阳极脱落成为泥渣,沉积在工件表面成为粗糙镀层。同时,在电镀过程中通过电泳沉积在铜镀层上面成为毛刺。此外,Cu+的存在还会影响到铜镀层的光亮度和镀液的整平性能。在纯铜中加入少量的磷作阳极时,在硫酸盐光亮镀铜液中通过短时间的电解后,阳极表面便生成一层具有导电性能的Cu3P黑色胶状膜。该膜的孔隙可以允许铜离子自由通过,降低了阳极极化,加快了一价铜的氧化,阻止了Cu+的积累,又可使阳极的导电率稍有下降。在电镀时阳极的铜有98%转化成镀层(用纯铜只有85%),使阴阳两极的电流效率趋于接近。它还阻止了歧化反应,几乎不产生铜粉,极少泥渣。这样,铜镀层便不会产生毛刺。根据美国联邦规范QQ-A-6738的建议,含磷铜阳极的含铜量为99.9%~99.4%,含磷量为0.04%~0.06%。含磷量过高,黑色胶膜增厚不易溶解,导致镀液中的铜含量下降,低电流密度区光亮度差。严重时黑色胶膜从阳极上掉下,污染镀液,还会堵塞阳极袋,造成槽电压升高,铜镀层产生细麻砂状。如果铜阳极中磷含量低,电镀时阳极表面难以形成棕黑色的膜,这样,“铜粉”就多,并会有一价铜溶解进入溶液,它较易在阴极上还原而形成粗糙的镀层。所以含磷量少的阳极不宜在该镀液中使用。其含磷量的多少,可以从电镀时它表面上的色泽进行判断,有均匀棕黑色膜的阳极,其含磷量已经足够,相反,如没有均匀的棕黑色膜存在,它的含磷量往往太少

 处理方法:

 a.选择规范工厂生产的磷铜产品,严格控制含磷量为0.04%~0.06%;

 b.将不合格的磷铜阳极予以更换;

 C.加强过滤镀液并用15%的双氧水0.2~0.4mL/L将Cu+氧化成Cu2十,分析调整硫酸成分

 

续:上述故障现象

   可能原因

   原因分析及处理方法

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(6)镀液中硫酸铜含量过高

 

 ①硫酸铜含量偏高,硫酸含量也偏高。在这种情况下,硫酸铜容易结晶析出,特别是镀液温度较低,阳极表面和阳极袋(或钛篮)上,往往有硫酸铜结晶析出,这样,一方面由于阳极袋上黏附了硫酸铜结晶,使离子运动的阻力增大,从而增大了槽电压。另一方面由于阳极表面有硫酸铜结晶,使阳极的有效面积减小,从而阳极电流密度增大,导致阳极极化提高,促使阳极趋于钝化,引起电镀时电阻增大,有时,通电操作了一段时间,电流表指针逐渐下跌。这将引起镀层光亮度、整平性下降,有时还会致使镀层粗糙

 出现这种情况时,一方面分析镀液成分;另一方面观察阳极极板和阳极袋上是否有硫酸铜结晶

 处理方法:

 a.分析槽液成分并调整到标准值,若成分偏高,稀释镀液;

 b.取出阳极,经刷洗、活化后,再挂入镀槽使用;

 C.加强预定保养,防止液温过低及成分变化导致硫酸铜再次结晶析出

 ②硫酸铜含量偏高,硫酸含量偏低。硫酸在溶液中的主要作用是:

 a.防止铜盐水解,减少“铜粉”;

 b.提高溶液的电导;

 C.改善镀层的结晶组织

 硫酸含量偏高,将导致溶液浑浊,“铜粉”增多,造成镀层结晶粗糙,低电流密度区(零件的深凹处)镀层不亮

 处理方法:

 a.分析槽液成分,并调整到标准值,若成分偏高,稀释镀液;

 b.加强预定保养,强化镀液的过滤效果,防止“铜粉”沉积在镀层上

 

 (7)镀液温度过高

 

 镀液温度过高,使阴极极化降低,而且不利于光泽剂在阴极表面的吸附,使光泽剂的作用减弱,从而使镀层结晶粗糙,同时还会使工件的低电流密度区镀层不亮。详见故障现象3(7)的论述

 处理方法:

 a.合理控制体积电流密度,电镀过程中防止槽液温度升高;

 b.在设备的设计过程中,充分考虑设置加热和制冷双路系统,保证槽液温度的稳定;

 C.适当提高硫酸的含量,提高溶液的导电性,降低溶液的欧姆电阻;

 d.每2h用玻璃温度计监测槽液温度,校核仪表温度,并及时调整,保证槽液温度的稳定

 

续:上述故障现象

   可能原因

   原因分析及处理方法

 

 

 

 

 

 

 

(8)镀液中有“铜粉”

 ①硫酸含量低,硫酸铜含量高,导致溶液浑浊,“铜粉”增多,造成镀层粗糙。详见故障现象4(6)②的原因分析及处理方法。

 ②阳极含磷量少。详见故障现象4(5)的原因分析及处理方法。

 ③阳极电流密度太大,阳极钝化加剧,发生可逆的歧化反应

   Cu2++Cu≒2Cu+

 故当阳极电流密度大,导致阳极钝化时,产生较多的Cu+,由于Cu+的水解,进而生成红色的铜粉(Cu20)

 2Cu++2H20→2Cu(OH)+2H+→Cu20↓+H20

 注意:铜粉不是指一价铜,而是氧化亚铜

 处理方法:

 a.增加阳极面积,保证阳极与阴极之比为2:1;

 b.按工艺参数,设定阴极电流密度;

 C.加强镀液过滤和阳极的保养工作

 

 

 

 (9)镀液中有

固体悬浮颗粒

 

 

 

 粗糙通常解释为镀层表面的“凸块”,不要与针孔或鼓泡相混淆。粗糙可分为粗的、细的、光滑的或者是尖锐的,是由溶液中的细粒在电镀过程中留置在镀层中而形成的。由于大多数的细粒比镀液重,所以容易沉降下来并在制品的向上表面产生大量的粗糙。在激烈搅拌溶液时,较轻的粒子保持分散状态,它所产生的异常往往比重的粒子小,因为重的粒子会沉降在阴极表面。在轻度搅拌的溶液中;较重的粒子沉至槽底,较轻的粒子会沉降在阴极表面上,产生粗糙

 大多数的颗粒是从外部进入的,例如,抛光介质和磨光操作中的金属粒子、空气中的灰尘等;有些颗粒是从破裂的阳极袋中出来的阳极泥渣或者不合适的阳极袋;有些颗粒是镀液本身产生的,如铜粉的影响;含硫光泽剂偏低,或亚乙基硫脲过高;有的是由破损的挂具脱落的固体颗粒等

 处理方法:

 a.使用双层阳极袋,并无破损,合理套装,详见第一章故障现象2(2)~(5)的处理方法;

  b.保证镀液连续过滤,保持镀液免受外部和内部颗粒杂质的污染;

 C.防止外界污物的带人;

 d.定期清理槽底,加强预定保养,防止颗粒物的积累

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