镀铜工艺新技术应用

镀铜工艺新技术应用
镀铜层呈粉红色，质柔软，具有良好的导电性、导热性和延展性，易于抛光。镀有一定厚度后，镀层基本无气孔，一般容易镀上其他镀层。因为铜的电极电位对cu2+时为+0.34v  ,而对cu+时为0.52v，而铜易覆盖于各种基材，因而被广泛用作装饰电镀的底层。铜在电化序中是正电位金属，所以，锌、铁等金属上的铜镀层属阴极性镀层，因此，当铜层有孔隙、缺陷与损伤时，在腐蚀介质的作用下，基体金属成阳极形成腐蚀，比未镀铜时的腐蚀更快，故此一般不单独用铜作为防护镀层，只作其他镀层的中间层，以此来提高表面镀层和基体金属的结合力。此外，采用厚铜薄镍的镀层可减少镀层孔隙率，节约镍耗量。单独的铜镀层适用作零件局部渗碳时保护无需渗碳部位，称为防渗碳镀层。

铜质软而韧，延展性好，便于塑性加工。铜有良好的导电、导热性，是良导体。由于铜在空气中不太稳定，易于氧化，有较高的正电位，不能很好地防护其他金属不受腐蚀，所以，很少用铜层作防护性镀层。但由于铜镀层紧密细致，与基体金属结合力强，并有良好的导电性、抛光性，通常以铜作底层或中间镀层，既有利于提高钢铁制品等基体金属和镍铬等表面镀层的结合力，也有利于表面镀层入槽初镀时顺利沉积。在钢铁件上镀铜还可用来代替铜零件，节约铜材。故此，在电力工业使用高速氰化镀铜工艺在钢丝上镀厚铜，在电镀印刷线路、塑料电镀、电铸模、零件修复及防止钢铁件渗碳方面都广泛的采用铜镀层。

在20 世纪50 年代，我国镀铜主要采用氰化镀铜。20 世纪60 年代后期，随着对无氰电镀的研究，各种不同的络合剂镀铜溶液相继问世，并投入现场电镀生产应用20世纪70年代以来，为了加强环境保护，先后成功研制了焦磷酸盐镀铜、光亮硫酸盐镀铜（又称光亮酸性镀铜）、柠檬酸—酒石酸盐镀铜、氨三乙酸镀铜、乙二胺镀铜以及氟硼酸盐镀铜等，它们在生产中都得到了一定程度的应用，其中尤以焦磷酸盐镀铜及光亮酸性镀铜应用更为普遍。光亮酸性镀铜的研究工作成效显著，这是继#% 世纪70年代后期对无氰电镀的研究，各种不同的络合剂的镀铜液相继问世，并投入生产应用后，20世纪60年代初对光亮酸性镀铜添加剂的研究工作得到深入开展。多种这方面添加剂以自己的独特优势在生产中有效的应用于防护—装饰性镀层，受到用户欢迎。近年来随着我国对外开放，特别是香港回归祖国前后，包括光亮镀铜在内的国外先进电镀工艺、技术，各种先进的光亮剂以及电镀材料、设备竞相引进，已广泛地在沿海地区得到推广应用，深受用户欢迎。

回顾我国自20世纪70年代以来，一般采用的镀铜工艺有氰化镀铜、焦磷酸盐镀铜、光亮硫酸盐镀铜、乙二胺镀铜、酒石酸盐镀铜与氨三乙酸镀铜等多种，其中以氰化镀铜、焦磷酸盐镀铜与光亮硫酸盐镀铜工艺在国内比较普遍。近年随着我国改革开放，特别是进入21世纪和加入WTO 后，新的技术工艺竞相进入我国，电镀工业正与时俱进，镀铜工艺、技术也正在日新月异向前发展！

在上述各种镀铜溶液中，不同溶液具有不同的特性、优点和适应性，但从性能上来看某些镀铜溶液的适应性较广，有些溶液则适应范围较狭，因此，其使用意义较小。也有的溶液并无明显的优点，随着科学技术日益向前发展，其实际使用价值不大，急需改进。为了使读者了解我国电镀工业镀铜工艺的发展，对有关镀铜工艺加以评述、对比，对我们进一步引进、吸收、消化当今有关先进镀铜工艺、技术是有益的。
氰化镀铜液长期得到广泛应用，但其最大缺点是剧毒，操作条件较差，必须进行严格的“三废”处理。从镀液的性能来看，具有适应范围广、镀前处理简单、槽液稳定、操作方便、镀层孔隙少和沉积速度较快等特点，因此，从工艺角度来考虑，氰化镀铜溶液还是比较好的镀液。
光亮酸性镀铜镀层具有最好的整平性和延展性，镀液沉积速度较快，适宜于装饰性电镀、塑料电镀、电铸等方面，缺点是腐蚀性强，深镀能力和均镀能力较差，应用于管状零件比较困难。用降低硫酸铜浓度、提高硫酸浓度的方法，虽可改善均镀能力和深镀能力，但极限电流密度和整平性降低，须根据产品的不同要求，选择不同的工艺配方与添加剂。本书将在“光亮酸性镀铜”中对此进行具体讨论。

HEDP镀铜是无氰镀铜中可以在钢铁上直接电镀、具有一定结合力的新工艺，缺点是沉积速度较慢。铸铁直接镀较困难，有机膦废水的处理亦须考虑妥善的方法。
焦磷酸盐镀铜槽液操作稳定，新配制镀液的溶液性能在镀铜工艺中可列中上水平，但随着正磷酸盐的积累，溶液黏度增加，导电性能降低，镀层脆性加大，性能逐步变坏，且正磷酸盐的去除困难，槽液的配制成本较高，因而目前的应用范围已逐渐缩小。
三乙醇胺镀铜均镀能力较佳，可作为管状零件的无氰镀铜工艺，但从其他性能来看，均较氰化镀铜逊色。
以碱式碳酸铜配制的柠檬酸盐镀铜溶液，均镀能力和深镀能力较佳，但槽液配制较麻烦，成本较高，溶液容易长霉，难于广泛应用。
乙二胺镀铜深镀能力较佳，但光亮镀液容易产生毛刺，从其他性能来看，也不能与氰化镀铜相比。
酒石酸盐镀铜槽液成本最高。除不含氰化物外，镀液及镀层性能均无显著优点，因此，从性能和经济角度来考虑，使用意义不大。