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硫酸盐镀铜:原理

放大字体  缩小字体发布日期:2012-05-02  浏览次数:2043

   硫酸盐镀铜与其他镀种不同的是,在所有酸性镀种中只有两种主要成分:CuS04·5H20和HeS04,它们是不变的。其中,CuSO4是主盐,H2S04能防止CuS04水解。硫酸铜溶于水中发生离解:

   在阴极上发生的电化学反应主要是二价铜得到电子放电镀出铜,同时,也有部分二价铜得到一个电子还原产生一价铜离子,这两个反应同时在阴极上进行。在阴极表面附近,当二价铜离子浓度降低时,氢离子才有可能得到电子而使氢气析出。

   阴极反应:

Cu2++2e——Cu

Cu2++e——Cu+

Cu++e——Cu

2H++2e——H2↑阳极反应:

   Cu—2e——Cu2+

   当镀液中H2S04含量不足时,CuS04发生水解生成Cu2S04,进一步水解变成Cu20。氧化亚铜会夹杂在镀层中,使镀层发生疏松现象:

 

普通硫酸盐镀铜

   为了获得较厚的铜镀层,往往采用硫酸盐镀铜的方式,因为只有这个加工方法操作简单、成本低廉,而且沉积速度快。普通硫酸盐镀铜电镀液成分只有CuSO4和H2S04。

普通硫酸盐镀铜配方及工艺条件:

硫酸铜   180~220g/L

硫酸   50~75g/L

酚磺酸或葡萄糖 少量

电流密度   l~10A/dm2

温度   l6~40℃

阴极电流效率   97%~l00%

阴、阳极面积比   1:1

采用空气搅拌或阴极移动时,可使用较大的电流密度。如采用较高温度时,必须使用搅拌手段。

 

光亮硫酸盐镀铜

   在以CuS04和H2S04为主要成分的硫酸盐镀铜中加入适量的添加剂后,可获得高整平,全光亮的镀铜层,因此被称为光亮硫酸盐镀铜即光亮酸性镀铜。因光亮酸性镀铜具有许多特点,所以在电镀工艺中被广泛采用。

   光亮酸性镀铜主要作用是作为防护一装饰性电镀的中间层,并具有以下特点:

   ①可得到全光亮、高整平、低内应力、延展性好、结合力强的高质量镀层;

   ②工艺成分简单,操作方便,成本低。

   在当前镍材价格大幅度攀升的时候,人们对质量高的酸性光亮镀铜更加青睐。

   全光亮硫酸盐镀铜工艺配方及条件见表1~表5。采用不同的光亮剂,硫酸铜与硫酸的含量稍有区别。

表1 KG型、亮铜-3号型、KOTAC-B型全光亮硫酸盐镀铜工艺配方及条件

              配方

工艺规范

KG型

亮铜-3号

KOTAC-B型滚镀亮铜

硫酸铜(CuS04·5H20)/(g/L)

硫酸(H2S04)/(g/L)

氯离子(Cl)/(mg/L)

180~220

50~70

10%HCl lmL/L

180~220

50~70

40~100

150

100

60

温度/℃

阴极电流密度/(A/dm2)

阳极电流密度/(A/dm2)

10~35

2~4

10~40

1~6

0.5~2.5

20

3

光亮剂/(mL/L)

KG-l5

亮铜-3号(A)4~6,亮铜-3号(B)0.3~O.6

KOTAC-B(N0.1)0.4,KO-TAC-B(N0.2)4.0

补加/[mL/(kA·h)]

Kp240~60

亮铜-3号(A)80~100,亮铜3号(B)60~90

KOTAC-B(N0.1)40~80,KOTAC-B(N0.2)50~100

阳极板

含磷铜板

含磷铜板

含磷铜板

搅拌和过滤

阴极移动,定期过滤

阴极移动,空气搅拌,连续过滤

连续过滤

除膜状况

需要

不需

 

工艺特点

具有优良的整平性,良好的延展性,可获得镜面般光泽

系低染料体系。镀层性能可与国外同类产品相比

①可得到完美的镜面光泽②有优良的整平作用

③镀铜的硬度低,适合抛光

④光亮剂性能稳定

研制生产单位

武汉风帆

武汉风帆

日本大和

 

表2 210型光亮剂全光亮硫酸盐镀铜工艺配方及条件

 

                  配方

工艺规范   

高性能210型

普通型210型

210型

硫酸铜(CuS04·5H2O)/(g/L)

配槽/(g/L)

硫酸(H2S04)/(g/L)

配槽/(g/L)

 

氯离子(Cl‑)/(mg/L)

配槽/(mL/L)

   160~240

   200

   40~90

   60

   即34mL/L

   30~120

   60

   160~240

   200

   40~90

   60

   即34mL/L

   60

 

   160~240

   200

   40~90

   60

   即34mL/L

   30~120

   60

温度/'c

阴极电流密度/(A/dm2)

阳极电流密度/(A/dm2)

电压/V

光亮剂/(mL/L)

   18~35

   1.5~8

   0.5~3.0

   2~10

210C2~5,210A0.3~0.6,

21080.1~0.6

   18~35

   1.5~8

   0.5~3.0

 

 210C2.5,210A0.3~1.5,

21080.3~1.5

   18~40(28)

   1.5~8

   0.5~3.0

 

10开缸(M-IJ)2~5,210A0.3~1.5(0.8),210B 0.3~1.5(0.3)

 

(表2续表)

          配方

工艺规范

高性能210型

普通型210型

210型

补加/[mL/(kA·h)]

210A80~l00,210880~100

210A80~100,2lOB 80~100

 

阳极板

含磷铜板

含磷铜板

含磷铜板

搅拌和过滤

强烈空搅,连续过滤

空气搅拌,阴极移动

空气搅拌,阴极移动

除膜状况

不需

不需

不需

工艺特点

①可获得完美的镜面光泽

②光亮性、整平性能提高

③在低电流的情况下,光泽更完美

④操作温度范围很广(18~35℃)

⑤光亮剂消耗量少

⑥不会受光亮剂分解物的影响

①具有快速光亮和高整平性能

②电流密度范围广并可得到镜面光泽

③低电流区可得到整平性高的镀层

④温度范围广(18~35℃),可得到较好效果

⑤对镍层结合力好

⑥光亮剂稳定性能高,消耗量少

光亮剂稳定性能高

研制生产单位

 日本大和

 日本大和

 香港永星

 

表3  HT型、UBACIA型光亮剂全光亮硫酸盐镀铜工艺配方及条件

                              配方

工艺规范

HT型

UBACIA型

硫酸铜(CuS04·5H2O)/(g/L)

硫酸(H2S04)/(g/L)氯离子(Cl-)/(mg/L)

200~250

30~80

100

180~240

45~60

20~80,浓HCl,0.05~0.2 

 光亮剂/(mL/L)

HT晶细剂,HT填平剂0.5~1,HT润温剂1

UBACIA开缸剂0.5~1.0,补充剂l.5~2.5

 温度/℃

  阴极电流密度/(A/dm2)

 搅拌和过滤

30~37

2~6

空气搅拌,连续过滤

20~40

3~6.5

空气搅拌,连续过滤

 研制生产单位

 美国安美特化学有限公司,南安电镀技术工程有限公司

深圳华美电镀技术有限公司

 

表4  2000型、AC型、201型、SAC型光亮剂全光亮硫酸盐镀铜工艺配方及条件

配方

工艺规范

2000型

AC型

201型

SAC型(固体)

硫酸铜(CuS04·5H2O)/(g/L)

硫酸(H2S04)/(g/L)

 

氯离子(Cl-)/(mg/L)

200~240

(220)

55~75

(65)

30~100

(40)

180~220

 

60~75

 

10~80

 

200~240

(220)

55~75

(65)

30~100

(40)

200~240

(220)

55~75

(65)

30~100

(40)

光亮剂/(mL/L)

2000型(紫色)开缸

剂(I)3~4

(3.5)

AC光亮剂(1型)2,AC光亮剂(11型)0.5

201型(绿色)开缸剂3~5,201型(紫色,A剂)0.6~1,201型(蓝色,B剂)0.3~0.5

SAC l型(紫色)3.5~4.5(4),SAC-Ⅱ型(蓝绿色)0.8~1.2(1),AC深度剂0.4~O.6(0.5)

 

(表4续表)

配方

工艺规范、

2000型

AC型

201型

SAC型(固体)

补加光亮剂

/[mL/(kA·h)]

2000型光亮剂(Ⅱ型)150

AC型光亮剂(Ⅱ型)150~200

201型光亮剂(B剂)50~60

SAC-1型200~300,SAC-Ⅱ型用量为l型的1/5

温度/℃

15~40

15~40

15~38

20~30

阴极电流密度/(A/dm2)

1.5~8

(3~5)

 

1.5~8

1.5~8

 

(3~5)

阳极电流密度/(A/dm2)

0.5~2.5

 

0.5~2.5

0.5~2.5

搅拌和过滤

空气搅拌,阴极移动

空气搅拌,阴极移动,循环过滤

空气搅拌,循环过滤

空气搅拌,

阴极移动

阳极板

 

 

含磷铜板

(0.035%~

0.075%)

含磷铜板

(0.035%~

0.075%)

含磷铜板

(0.035%~

0.075%)

含磷铜板

(0.035%~

0.075%)

除膜状况

不需

不需

不需

不需

工艺特点

①光亮剂分I型和Ⅱ型两种。I型为开缸剂(紫色),Ⅱ型为补加剂(无色)

②电流密度范围宽,深镀能力好,低

区可获得光亮镀层

③出光速度快,整平性好

①耐高温性好

②整平性好,分散能力高

③电流密度范围广,沉积速度快

①出光速度快,整平性极佳

②电流密度范围宽,在低电流处也有

极好的光亮度和整平性

①用80℃左右的蒸馏水溶解

②镀层结晶细致,深镀能力好

③携带方便

研制生产单位

上海永生助剂厂

上海永生助剂厂

上海永生助剂厂

上海永生助剂厂

 

表5  M、N、S型全光亮硫酸盐镀铜工艺配方及条件

配方

工艺规范

M、N、S型

硫酸铜(CuS04·5H20)/(g/L)

硫酸(H2S04)/(g/L)

氯离子(Cl-)/(mg/L)

150~220

50~70

10~80

2一巯基苯并咪唑(M)/(mL/L)

亚乙基硫脲(N)/(mL/L)

聚二硫二丙烷磺酸钠(SP)/(mL/L)

聚乙二醇(相对分子质量6000)/(mL/L)

十二烷基硫酸钠或AE0乳化剂/(ml,/l。)

0.0003~0.00l

0.0002~0.0007

0.01~0.02

0.05~0.1

0.O5~0.1或0.01~0.02

温度/℃

10~30

阴极电流密度/(A/dm2)

2~4

搅拌和过滤

阴极移动

除膜状况

需要

 

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