焦磷酸盐镀铜工艺研究

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1、毕业论文题目：焦磷酸盐镀铜工艺研究学院：化学化工学院专业：应用化学班级:号：学生姓名：导师姓名：目录觀IAbstractII0脯31焦磷酸盐镀铜的机理探讨42实验材料与仪器52.1药品及材料54.2.32仪器53实验研宄部分54.2.41工艺流程53.1.1碱性脱脂53.1.2酸洗除锈51.3阴极电解脱脂63.1.4超声波脱脂63.1.5化学镀镍63.2镀液性能检测71沉积速度的测定73.2.2结合力的测定72.3深度能力的测定73.2.4分散能力的测定73.2.5阴极电流效率的测定84实验结果与讨论84.1基础配方的确定84.2主要功能成分的作用与影响94

2、.1焦磷酸铜92.2焦磷酸钾9PL光亮剂10PL开缸剂112.5氨水114.3工艺参数的影响124.2.33.1P比的影响124.3.2pH的影响134.3.3温度的影响134.3.4电流密度的影响134.4杂质离子的影响144.4.1Cr6•对镀液的影响154.4.2Pb2+的影响154.4.3Fe3+的影响154.4.4CN~的影响164.5性能检测174.5.1沉积速度174.5.2深镀能力174.5.3分散能力184.5.4阴极电流效率184.6镀液维护185给论20参考文献20Bi射210前言铜是玫瑰红色富有延展性的金属。原子量为63.54，比重8

3、.9、熔点1083°C。一价铜的电化当量为2.372g/安培小时，二价铜的电化当量为1.186g/安培小时'铜镀层由于具有良好的可塑性、结合性及易抛光性，广泛用于装饰性保护镀层的底层，这样不但可以减少镀层孔隙，而且可以节约贵重金属的耗用量。另外，由于碳在铜中扩散渗透网难，在工业生产中为了防止局部渗碳往往也要采用镀铜工艺。因此，作为可以改变固体材料表面特性的镀铜工艺在工业上广泛采用。焦磷酸盐镀铜是釆用焦磷酸铜作为主盐，加上络合剂及其它辅助络合剂、光亮剂等成分，通过控制pH值、电流密度、空气搅拌及温度等工艺条件得到结晶细致光亮镀层的一种工艺。由于镀液不含氰化物，

4、电流效率高，抛光性好，不需要额外通风设备和吸风装置，因此非常适合于工业大批量生产。因此镀铜成为电镀工业中最重要的一种单金属镀层［2］。铜镀层具有美丽的紫红色外观、柔软、孔隙少、韧性好、传热导电性强，常用作钢铁件多层镀铬的中间层和钢铁件镀锡、镀银和镀金的底层，以提高基体金属和表面镀层之间的结合力，也可用作锌、铝压铸件的底镀层［3］。目前镀铜主要有氰化物镀铜，焦磷酸盐镀铜、酸性光亮镀铜。氰化物镀铜具有结晶细致，分散能力和覆盖能力好等特点，是良好的预镀铜层，可以在钢铁件、黄铜件、锌压铸件、焊锡件上直接电镀［4］;但氰化镀铜液含有大量的有毒氰化物，不符合清洁生产要求

5、。酸性光亮镀铜光亮平整性非常好，具有高平整性，高电流密度等特点，但是其分散能力差，对很多复杂零件根木无法施镀［5］。相对其他的镀种，焦磷酸盐镀铜具有成分简单，镀液稳定，电流密度高，电流效率高，深度能力强，均镀能力强，结晶细致，易获得较厚的镀层等优势，且镀液无镀［6］。易于维护，符合当前的环境需求。第一次投资大，工件人槽前需经过严格的前处理，钢铁基体上不能直接镀铜，而需预镀或经丙烯基硫脲浸铜后方可人槽镀铜。同时，焦磷酸盐镀铜的致命缺点是焦磷酸钾会水解成磷酸盐，随着磷酸盐的增加，电流密度下降，沉积速度降低。镀铜工艺是研宄最早的镀种之一，1810年发明了酸性镀铜法

6、，1847年发明了焦磷酸盐镀铜，但是到1941年才真正的用于实际生产，1934年发明了氰化镀铜。开展无氰镀铜以来，还先后涌现了HEDP镀铜，柠檬酸一一就是酸盐镀铜，三乙醇胺镀铜，乙二胺镀铜等，大多己被淘汰［7］。所以，无氰镀铜的工艺研究经历了漫长的历程。焦磷酸盐镀铜工艺在国内应用于生产己有二十多年的历史，是国内电镀行业防护装饰性镀层工艺中常用的镀铜工艺之一[8]。但一直由于其镀液稳定性不如传统的氰化镀和酸性光亮铜，对杂质离子的兼容性不是很强，且成本相对较高，所以，一直得不到广泛的应用。但就其对环境的压力而言，因为其对环境造成的污染很小，废液容易处理，一直受到

7、学者的大为支持。1焦磷酸盐镀铜的机理探讨镀液中的离子状态。首先，K6[Cu(P207)2]分解为：K6[Cu(P207)2]—6K++[Cu(P207)2]6-接着，[Cu(P207)2]6"络离子在阴极双电层区按下式分解：[Cu(P207)2]6>[Cu(P207)]2_+P20A阳极反应：Cu-2e-^Cu2*(主反应)20H'-2e-H20+02t(副反应)阴极反应:对于[Cu(P207)2]6_络离子来说，它在阴极上直接放电是比较困难的，因为它有较高的配位数和较多的负电荷数，估计在阴极上放电的是[Cu(P207)广络离子⑼：[Cu(P207)]2"+

8、2e->Cu+P2074'这样的反应步骤之所以能成立