电镀工艺课件镀铜最后.ppt

6 2镀铜 6 2 1概述 6 2 2氰化物镀铜 6 2 3硫酸盐镀铜 6 2 4镀铜层的后处理 6 2 5不合格镀铜层的退除 6 2 1概述 颜色 粉红色原子量 63 54密度 8 95g cm3熔点 1083 化合价 1 2晶型结构 面心立方导电性 导热性好 很大的韧性和延展性 柔软而容易抛光 氧化性 在空气中易氧化 尤其加热条件下 氧化铜 碱式碳酸铜 硫化铜 可生成 碱式氯化铜 在潮湿空气中与CO2反应 在潮湿空气中与氯化物反应 与硫化物反应 耐蚀性 铜易溶于硝酸和热的浓硫酸和被有机酸腐蚀 但一般不与盐酸 稀硫酸和碱反应 氨水除外 电化学性能 E 0 34V E 0 52V 阴极性镀层 铜层常做底层 预镀层 中间层 镀铜层经过适当的化学处理和电化学处理 可以获得铜绿色 古铜色 黑色等具有装饰性效果的氧化膜 铜水体系的E pH图 一 用于制造镀铜钢板 镀铜不锈钢板1 作为底镀层用2 加工性 镀铜层作为金属模具的保护和润滑层 可经受多次冲压3 自钎焊性 双壁管 用于汽车的油压制动系统和电冰箱的氟利昂冷凝器 镀铜的应用 4 轴承材料 在熔合温度以下 低碳钢和烧结铜合金熔合方法的实例就是滚动轴承 1 聚四氟乙烯与铅及其他填充混合物0 01 0 03mm2 球形青铜粉0 2 0 3mm3 钢背0 7 2 3mm4 电镀层 镀锡层厚0 005mm 或镀铜层厚0 008mm SF 2Y边界润滑轴承 SF 2Y边界润滑轴承剖面 5 局部防渗碳 碳原子在铜中扩散很困难6 多层金属印刷板的基体7 镀铜不锈钢8 印刷辊的表面层9 电极和电刷10 着色装饰11 修复零件12 唱片模板13 在电子行业中 用镀厚铜的钢丝线代替纯铜线作为电子元件的引线 通讯线 二 用于铜箔及铜粉的制造 不锈钢滚筒 酸铜镀液 电解铜箔的制造 电解铜粉多用于 碳刷 烧结轴承金属 三 用于塑料的金属化 通孔电镀 印刷线路板有双层和多层之分 在底板上钻孔 并对通孔进行电镀 使其能导通电流 称之为通孔电镀 四 用于印刷线路板的通孔电镀 五 用于径向轮胎的制造径向轮胎中间的钢丝 先在钢丝上镀锌 然后镀铜 再用热处理方法使锌和铜熔合成合金 提高钢丝与橡胶的粘接性 金属丝以螺旋状态安置 六 电铸铜的应用1 制造手表的刻度面2 波导管的制造3 制造涂漆用的屏蔽材料 常用的镀铜溶液 硫酸盐光亮镀铜 氰化物镀液 焦磷酸盐镀液 不常用的镀铜溶液 氟硼酸盐镀液 柠檬酸盐 酒石酸盐镀液 乙二胺镀铜 HEDP镀铜 氨三乙酸镀铜 羟基乙叉二膦酸 不常用的镀铜溶液 氨基磺酸盐镀铜 醋酸镀铜 硫氰化亚铜镀铜 镀铜前的预处理 浸镍 预镀 预镀镍 氰化物镀铜 焦磷酸盐镀铜 镀铜 1 浸镍 预镀 浸镍 预镀镍 2 预镀镍 2 预镀镍 2 预镀镍 3 氰化铜预镀 4 焦磷酸盐预镀 6 2 2氰化物镀铜 工艺特点工艺规范金属离子在镀液中的存在形式电极反应溶液配制工艺维护 一 工艺特点 可以直接在钢铁件上镀铜 获得结合力优良的镀铜层 分散能力 覆盖能力好 溶液有一定的辅助除油能力 对工件的前处理要求相对较低 沉积速度快 镀层结晶细致 孔隙率低 镀液容易控制 废水处理方法成熟 应用极广 优点 缺点 电流效率不高 一般在60 80 之间 电解液的稳定性较差 氰化钠会在氧和氢氧化钠的作用下分解为碳酸钠和氨水 氰化物剧毒 操作小心 氰化物镀铜溶液 预镀溶液 含酒石酸钾钠的溶液 高效率的氰化镀铜溶液 二 工艺规范 P111 周期换向电源及阴极移动 周期换向电流 在一定的时间间隔中通过正向电流 进行正常的电镀 然后在另一个一定的时间间隔中通过反向电流 进行镀层溶解 特别是凸起处首先溶解 提高镀层整平能力 氰化亚铜 主盐 氰化钠 氰化钾 络合剂 氢氧化钠 导电 防止氰化钠水解稳定镀液 碳酸钠 导电 稳定镀液 酒石酸钾钠 辅助络合剂促进阳极溶解有一定的光亮作用 硫氰酸钾 促进阳极溶解掩蔽锌离子等有害杂质 硫酸锰 与酒石酸钾钠和硫氰酸钾配合使用 起到一定的光亮作用 游离氰化钠减少的原因 二氧化碳 氧气 水 氢氧化钠 三 金属离子在镀液中的存在形式 在溶液中 铜主要以铜氰配离子形式存在 由于游离氰化钠含量的不同 各种配离子浓度也不相同 其中最稳定的形式是电解液中铜氰配离子的主要存在形式是 Cu CN 4 3 Cu CN 3 2 四 电极反应 阴极 Cu CN 3 2 e Cu 3CN 2H2O 2e H2 2OH 阳极 Cu 3CN e Cu CN 3 2 4OH 4e O2 2H2O 阳极钝化时 五 溶液配制 氰化钠温水溶解 氰化亚铜 溶解成糊状 1 碳酸盐 搅拌 过滤 分析 调整 温度 60度 氢氧化钠 酒石酸钾钠 2 硫氰酸盐用水溶解硫酸锰先配成水溶液 把50g硫酸锰 40g酒石酸溶于水中 稀释成1L 六 工艺维护 1氰化物预镀铜溶液的维护 1 铜 游离氰化钠 1 0 5 0 8 2 阳极要挂一部分钢板做不溶性阳极 3 活性炭连续过滤 2含酒石酸盐的氰化镀铜溶液的维护 1 铜 游离氰化钠 1 0 3 0 4 2 S阳 S阴 2 1 3 pH 12 2 12 8 硫酸氢钠调节 3高效率的氰化镀铜溶液的维护 1 铜 游离氰化钠 1 0 25 0 3 2 最好用氰化钾 3 S阳 S阴要大些 甚至可以大于4 1 不能使用磷铜 6 2 3硫酸盐镀铜 工艺特点工艺规范电极反应溶液配制工艺维护 目前使用最为广泛的电镀铜工艺 优点 成分简单 溶液稳定 工作时不产生有害气体 采用合适的光亮剂可得到全光亮镀层 整平性能好 电流效率高 成本较低 沉积速度快 几乎可以得到任意厚度的镀层 但是滚镀得不到光亮镀层 缺点 镀层结晶较粗大 分散能力较差 不能直接在钢铁零件 铝及其合金 锌及其合金上电镀 一 工艺特点 一般电镀用的高铜低酸溶液 分散能力低 印刷电路板孔金属化的低铜高酸溶液 分散能力与焦磷酸盐镀铜溶液近似 注意 在钢铁基体 铝合金和锌合金压铸件上用硫酸盐溶液镀铜要预镀 一般用作多层电镀中加厚的过度镀层 硫酸盐镀铜 二 工艺规范 P104 硫酸铜 主盐 硫酸 防止水解 导电 改善电解液分散能力提高阴极极化改善阳极溶解性能 氯离子 降低光亮镀铜层由于夹杂添加剂及其分解产物而产生的应力 提高镀层的韧性 提高镀层的光亮度及整平性 光亮剂 磷铜 有效地减少一价铜离子的生成 棕黑色膜 印刷线路板上无添加剂的镀铜层 昏暗粗糙甚至粉状易碎的堆积 CuS 加入去极化剂 加入去极化剂及载体光亮剂 润湿剂 加入去极化剂 载体光亮剂 润湿剂 整平剂 早期光亮剂 明胶 骨胶 尿素 硫脲 淀粉 连苯三酚 氨基酸目前光亮剂 高分子表面活性剂 不饱和有机硫化物 硫酸盐镀铜溶液中的添加剂 有一些聚醚类的非离子型的表面活性剂由于吸附作用较强 会在阴极表面生成一层憎水膜 所以镀铜后必须经过除膜处理 方可进行镀镍 含表面活性剂的稀酸或稀碱溶液 注意 主要添加形式为盐酸 氯化铜 氯离子的协同作用 为什么要加入氯离子 1 可能是由于氯离子有较强的吸附作用2 氯离子可能在两类光亮剂在电极表面的吸附起协同作用3 降低一价铜离子的放电速度4 防止发生歧化反应 稳定镀液 Cu 的产生 3来源 当铜阳极和电解液中的Cu2 接触时 当阳极电力密度过小时 铜不完全氧化 当阴极电流密度过小时 可能会发生Cu2 的不完全还原 Cu2 e Cu 一价铜离子在阳极容易与新生态氧作用生成氧化亚铜Cu2O 即为铜粉 悬浮在镀液中 容易形成粗糙无光的镀层 1 铜粉是阳极泥的主要成分2 铜粉也会使阴极镀层粗糙 产生毛刺 铜粉脱落产生针孔现象 使用含磷的铜阳极及阳极袋循环镀液保证阳极良好的接触保证氯离子的含量在正常范围定期加入氧化剂 加入双氧水 使一价铜离子氧化成二价铜离子 铜粉防治 三 电极反应 阴极 Cu2 e Cu Cu e Cu 吸附 Cu 吸附 Cu 结晶 表面扩散 阳极 Cu 2e Cu2 Cu e Cu Cu Cu Cu2 歧化反应 阳极正常溶解 阳极不完全氧化 四 溶液配制 硫酸铜热水 50 60 溶解 硫酸 1 2 0 5g L锌粉1 2g L活性炭 冷却后 3 4 过滤后 添加剂 明胶等 冷却后 添加剂的溶解方法 同一配方中各光亮剂可配成混合溶液使用用自来水配的溶液不需要加氯离子用蒸馏水配的溶液需要加0 1ml L盐酸 六 工艺维护 1固体悬浮液会加速镀液的分解 镀液要定期过滤 最好连续过滤2硫酸铜含量过高时会在阳极上结晶造成阳极钝化 此时需要加一些硫酸稀释溶液 过高的氯离子的去除方法 1 用新生成的碳酸银