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氯离子在酸性光亮铜镀液中的作用及其浓度控制

放大字体  缩小字体发布日期:2012-11-23  浏览次数:1167
核心提示:氯离子在酸性光亮镀铜溶液中的作用,其含量多少对镀层亮度有很大影 响,重点介绍了氯离子含量的测定方法以及怎样控制氯离子的方法。
 

摘要:氯离子在酸性光亮镀铜溶液中的作用,其含量多少对镀层亮度有很大影 响,重点介绍了氯离子含量的测定方法以及怎样控制氯离子的方法。

关键词:氯离子、光亮范围、全光亮镀铜层

1、 氯离子在酸性光亮铜镀液中的作用

在光亮酸性镀铜电解液中必须存在少量的氯离子才能获得全光亮镀铜层,主要起扩大光亮范围的作用,氯离子作为催化剂帮助光亮剂镀出平滑、光亮、致密的铜镀层。适量的氯离子可用来沉淀Cu+,以避免Cu+引起的光亮度不均匀和半光亮区扩大的负作用,同时促进阳极溶解正常补给镀液中的Cu2+,使镀液中Cu2+趋向正常。

2、 氯离子在酸性光亮铜镀液中浓度的控制

控制氯离子的含量十分重要,一般控制在20-80mg/L以盐酸或氯化铜的形式加入。氯离子浓度偏高的来源:一种方式是以自来水配槽活性炭处理后重新加入盐酸;另一种方式上一电镀过程以自来水水洗氯离子的带入以及使用自来水补充镀液。怎样杜绝氯离子浓度偏高,第一配制镀液是如果硫酸铜先用过双氧水和活性炭处理时就可以不必另加氯离子。因为一般工业用硫酸铜和活性炭中含有少量的氯离子;第二由于生产过程中带入镀液的氯离子会逐渐增加可改用蒸馏水或去离子水补充镀液,最后一道水洗可改用纯水水洗水槽,这样就最大限度控制了氯离子进入镀液的各种途径。氯离子浓度偏低的来源:氯离子与镀液中Cu+反应生成CuCl沉淀而消耗,所以说酸性光亮铜镀液中要保持定量的氯离子方可确保整平性能和扩大光亮工艺区间,这样阳极须用磷铜来阻止产生铜粉和减少Cu+,另外铁基件、锌基件掉入槽内应即使捞出,以防生产更多Cu+、Cu+↑、Cl-↓的形成镀液的恶性循环,当镀液中氯离子浓度偏低时需进分析后加入补充。

3、 氯离子含量对镀层亮度的影响

当氯离子含量少是,低电流密度区镀层亮度差,镀层的整平性和光亮度均下降,高、中电流密度区易产生光亮的树枝状条纹,镀层粗糙且有针孔,低电流密度区有雾状沉积。当氯离子含量高时,镀层光亮度下降,光亮区间变窄,这与因光亮剂不足造成的结果完全一样,在补加光亮剂后无相应的效果可检查Cl-是否过高,如果高则加以纠正,并不是光亮剂不足而造成;如果Cl-正常,则可能上有机物污染而加以解决。在实际操作过程中要认真对待不要误认为光亮剂不足而滥加光亮剂,最后使镀液中的光亮剂完全失去平衡,反而认为光亮剂有问题。当氯离子含量超过150mg/L时,镀层填平度差且粗糙引起麻点,高电流密度区烧焦产生针孔,低电流密度区恶化,磷铜阳极表面生成CuCl膜而造成阳极钝化,槽电压升高,阳极电流增大,阳极大量析氧造成整个镀液的恶化,从而最大限度影响了镀层的性质和亮度。

4、 氯离子含量测定的方法

4.1 赫尔曹试片法

在总电流为2A电镀5min时如果样片高电流密度区有粗糙镀层即表明氯离子含量过高。如果在低电流密度区镀层不亮,在添加光亮剂后也无光亮镀层就应添加氯离子。

4.2 滴淀分析法

吸取50ml的镀液于250ml的三角瓶中,加30ml的纯水及20ml1:1的硝酸,再加3-5滴硝酸银使镀液变浓,马上用0.01N的硝酸汞滴至清晰为终点。

计算:Hg(NO3)2的消耗量×7.1=Cl-PPm

5、 过量氯离子出去方法

为了除去电解液中过多的氯离子可加入0.5-1.0g/L的金属锌粉或在过滤机入口处用滤布包扎锌粉或直接用阳极袋包扎放入过滤机中,1g/L锌粉可除去20-30mg/L的氯离子。还可以用1%硫酸银溶液4.4ml/L沉淀10mg/L氯离子。

其原理为:Zn+还原Cu2+→Cu+ Cu++Cl- CuCl↓ 过滤除去

Ag+2SO4+ Cl- AgCl↓ 过滤除去

6、 结束语

本文仅对氯离子在酸性光亮镀铜中的作用及其浓度的控制就多年的实践体会谈了些看法,供同仁参考。总之,氯离子在酸铜中使用不当而产生的故障问题时有发生,至于氯离子怎样与光亮剂发生催化作用达到最佳整平度、光亮度等问题也较复杂,尚未涉及,有望共同探讨不当之处敬请批评指正。

参考文献:

(1) 上海轻工业专科学校编《电镀原理与工艺》上海. 上海科学出版社 1978

(2) 吴久章 《常用电镀溶液的常规快速分析》 上海. 上海腐蚀科学技术学会

(3) 曾华梁 吴仲达 陈钧武 吕佩仁 秦月文《电镀工艺手册》北京机械工业出版社 1997

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