镀液成份性质.doc

镀液成份性质、作用和控制 1：硫酸铜 （一袋25kg） 无水硫酸铜是白色粉末，分子式是：CuSO4 ，能溶于水，溶液为蓝色。 水合硫酸铜，蓝色晶体，分子式是：CuSO4.5H2O 含量：98.5% 硫酸铜晶体的化学式：CuSO45H2O，蓝色晶体。 俗称蓝矾或胆矾。硫酸铜晶体受热易失去结晶水变为白色粉末CuSO4 硫酸铜在镀液中完全离解成为Cu2+和SO42-， 作用：提供铜离子。以使在工件表面上还原成镀铜层。根据生产条件和不同的要求，硫酸铜含量可采用150gL220g/L范围内。 影响：铜离子含量低，允许工作电流密度低，阴极电流效率低。容易在高电流密度区造成烧焦现象及出光慢。硫酸铜含量的提高受到其溶解度的限制，并且镀液中随硫酸含量的增高而硫酸铜的溶解度相应的降低。所以硫酸铜含量必须低于其溶解度才能防止硫酸铜析出（即铜离子过高时，硫酸铜有可能结晶析出，引致阳极氧化。）。添加硫酸铜后需过滤镀液。2、硫酸 (一箱4瓶，一瓶2500ml（约4600g），保质期：三个月) 分子式：H2SO4 相对密度：20C 1.84g/ml 相对分子量：98.08 技术要求：含量（H2SO4）95-98% 色度(黑曾单位)10 杂质最高含量（指标以%计）： 灼烧残渣（以硫酸盐计）0.001 硝酸盐（NO3）=0.00005 氯化物（Cl）0.00003 铁（Fe）0.00005 铜（Cu）0.00001 砷（As）0.000003 铅（Pb）0.00001 铵（NH4）0.0002 还原高锰酸钾（以SO4计）0.0005 性状：为无色透明液体，能与水或乙醇相混合，同时放出大量热，暴露在空气中则迅速吸水。 作用：硫酸在镀液中能显著降低镀液电阻，增强镀液的导电性，能防止硫酸铜水解沉淀，又有助于提高阳极的溶解能力。配制和补充镀液必须用化学纯硫酸，因为工业硫酸中含铁、砷、铅等杂质较多。 影响：硫酸含量不足时，深镀能力下降，镀层粗糙，槽电压会升高，镀层易烧焦；增加硫酸含量，能提高深镀能力，但有些光亮剂易于分解。 硫酸含量太多时，阳极易钝化，槽电压会升高，槽下部镀不亮，上部易烧焦。3、盐酸 (一箱4瓶，一瓶2500ml（约2950g），保质期：三个月) 分子式：HCL 相对密度：20C 1.178g/ml 相对分子量：36.46 技术要求：含量（HCL）35-38% 性状：为无色透明氯化氢水溶液，在空气中发烟，有刺鼻臭味。 杂质最高含量（指标以%计）： 灼烧残渣（以硫酸盐计）0.0005 亚硫酸盐(SO3)0.0002 铁（Fe）0.00005 游离氯(CL2)0.0001 铜（Cu）0.00001 砷（As）0.00005 硫酸盐(SO4)0.0002 锡(Sn)0.0002 重金属（Pb）0.00002 作用：氯离子也是酸性光亮镀铜液中不可缺少的一种无机阴离子。以盐酸或氯化钠的形式加入。氯离子作为催化剂，在镀液中起催化、扩大光亮范围的作用，帮助添加剂镀出平滑、光亮、紧密的镀层。没有氯离子便不能获得理想的光亮铜层，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。这是由于它在镀液中除了与一价铜生成不溶于水的氯化亚铜，从而消除一价铜离子的影响外，还能够降低和消除光亮铜镀层因夹杂有机光亮剂及其分解产物所产生的内应力，提高镀铜层的延展性。镀液中氯离子的浓度一般控制在20mgL80mgL范围内，才能镀出光亮和延展性良好的铜镀层。一般加入纯盐酸(质量分数为37)01 mlL，氯离子可增加约35 mgL，约40PPm）。 影响：氯离子含量过高，镀层便会产生麻点，光亮度下降和低电流密度区不亮，光亮区间变窄，填平度会被削弱，严重时铜镀层粗糙和产生毛刺，高电流密度区烧焦产生针孔，低电流密度区恶化，而阳极表面就会生成氯化铜（CuCl），形成一层灰白色薄膜，导致阳极钝化。槽电压会升高，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。磷铜阳极表面在电镀过程中会形成所需要的黑膜。氯离子的严重过量将使阳极不能产生黑膜，为了恢复阳极活性，需要清洗。氯离子含量过低(10mgL)时，高、中电流区光亮度稍差，镀层容易在高、中电流密度区易产生光亮的树枝状条纹、凹凸起伏的条纹，镀层粗糙且有针孔，呈现毛刺和结瘤；低电流密度区有雾状沉积、镀层亮度差，镀层的整平性和光亮度均下降。氯离子在酸性光亮铜镀液中浓度的控制 酸铜液对氯离子是比较敏感的，当缺少氯离子时，即使添加剂含量在正常范围内，也难以得到整平性良好的全光亮镀层。氯离子含量在2040ml/L时，镀层光泽型最为理想；超过80ml/L，光亮将会下降，因此在配制镀液时应事先了解自来水中氯离子的含量，若超过工艺规范，则应采用蒸馏水或去离子水进行配制，而后再补充适量的氯离子。为了尽量避免氯离子的带入，最好在工件进行镀前活化（特别是复杂工件）时不要采用盐酸，而用硫酸取而代之。控制氯离子的含量十分重要，一般控制在20-40mg/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、锌基件掉入槽内应立即捞出，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。 硫酸盐镀铜中出现的氯离子消耗过大的现象就比较突出，若低电流密度区出现无光泽，就有可能是镀液中氯离子浓度偏低(消耗的量大而快)，在补加盐酸后，低电流密度区的无光泽现象消失，说明镀液中氯离子浓度达到正常范围。如果是只有大量添加盐酸才能解决零件低电流密度区镀层无光泽的现象，就要认真分析镀液中氯离子浓度太低的原因了。添加盐酸来消除低电流密度区镀层不光亮的现象，说明镀液中氯离子过少，才需添加盐酸来增加氯离子的浓度，使低电流密度区镀铜层光亮。如果要添加成倍的盐酸才能使氯离子的浓度达到正常范围，说明氯离子消耗量过大。从长期的电镀经验中，发现镀液中氯离子浓度太高往往会使镀铜液中光亮剂消耗加快，这说明氯离子与光亮剂会产生反应，或者说镀液中的光亮剂消耗了过量的氯离子。因为氯离子过少和光亮剂过量都是造成低电流密度区镀层不光亮的主要原因，因此可见，造成镀铜中氯离子消耗过大的主要原因是镀铜液中光亮剂浓度太高。处理方法：分析并调整氯离子的含量至50mgL，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。过量氯离子除去方法 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4、开缸剂 含润湿剂、酸铜基础光亮剂等，开缸转缸或添加硫酸时使用，开缸剂不足时，会使镀层的高中电流区出现条纹状凹凸不平，过多时，低电流区发雾，对光亮度无明显影响。5、光亮剂 (光剂以金迪为例：A剂25L/桶；B剂20L/桶)镀液中的光亮剂、整平剂等成分对于酸性光亮镀铜电镀零件质量和电镀故障也有很大影响，如应用多年的M、N、SP光亮镀铜添加剂，还有近年来日本、美国等国家销售的各种酸性光亮镀铜添加剂，但大多光亮添加剂使用的是代号，只有通过厂家提供的使用说明书进行。酸性光亮镀铜的添加剂由三个部分组成：光亮剂载体、主光亮剂、整平剂。酸性镀铜光亮剂简称化学名含量外观SP聚二硫二丙烧碳酸钠90%白色或微黄色粉末DPSNN二甲基二硫代氨基甲酰基丙烧碳酸钠98%白色粉末水溶性M2巯基苯骈咪唑丙磺酸钠95%白色粉末水溶性M52巯基苯骈噻唑丙磺酸钠95%微黄色粉末M2巯基苯骈咪唑98%白色微黄色粉末N乙撑硫脲98%白色晶体 (1)光亮剂载体。常采用的为聚乙二醇或0P乳化剂。这些表面活性剂在电极表面上的吸附比其他添加剂都要强。单独添加这类表面活性剂并不获得光亮镀层，必须与其他添加剂配合使用。 (2)主光亮剂。这类光亮剂的结构通式为：R-(S)m-(CH2)nS03A、式中m=2,n=34效果最好；A=H或K、Nap 聚二硫二丙烷磺酸钠(SP)，NN-二甲基硫代氨基甲酰基丙烷磺酸钠(TPS)属于这一类光亮剂。这类光亮剂单独添加即有光亮作用，如与光亮剂载体配用则会得到更为光亮的光亮区。 (3)整平剂。其作用是改善镀液的整平性能，并且能改善低电流密度区的光亮度和整平性，分子结构上差异很大的化合物都可用作整平剂，多数为杂环化合物、染料等。整平剂的含量范围比较窄，有时操作温度不同，其最佳含量范围也不同。含量太低，光亮度和整平性不好，含量太高则容易产生条纹、麻点。 铺光剂(A剂) 主填平剂，兼光泽走位，使低电流区电镀良好。含量过低时，整个电流密度区的填平度会下降；A过多时，低电流密度区没有填平或发黑，高电位烧焦，与其他位置的镀层有明显分界，但仍光亮。此时可加入B剂抵消。 主光剂(B剂)，使高电位区获得高填平的光亮镀层，含量低时，出光慢，镀层易烧焦；过多时，可引起低电位区发雾、亮度差，易产生麻沙镀层，A剂消耗量增加，在生产中，如有足够的光亮度，应少加或不加。 光亮剂的添加可用霍耳槽控制或凭经验添加，应该勤加少加。光亮剂的消耗量与镀液中固体颗粒的污染程度、温度、阳极、镀液的维护以及是否采用空气搅拌都有关系。如果控制维护得好，消耗量低。如果单靠补加光亮剂来提高亮度的办法，不仅浪费光亮剂，而且使分解产物很快积累起来，效果并不好。 1：乙烯硫脲( N)： 这种化合物在镀液中对镀层有较好的整平作用，但光亮作用较羞 ， 若配合其它光亮剂使用则整平及光亮作用皆好。N能增加低电流密度区的光亮度，含量过多 ， 镀层产生树枝状条纹。 2：-琉基 苯骈眯唑( M)： 又称麻疯宁防老剂MB，能在较宽的温度范围( 1 04 O C)内使镀层结晶幼细，若配合其它光亮剂则镀层光亮，整平作用良好若含量过高，则镀层出现细麻粒、桔皮，烧焦和低电流密度区厚度减薄现象 。 3聚二硫二 丙烷磺 酸(简称SP)： 此试剂单独使用不光亮，且有负整平作用。但与其它光亮剂混台作用 则既整平又光亮。若含量太小，则镀层不光亮，可用的电流密度范围狭小，力电流密度区则出现粗糙、毛刺现象；而含量过多时，镀层发雾 。 4聚二乙醇(简称P)： 使用的聚二乙醇，分子量以6000较好，能使镀层结晶细致整平。与其它添加剂配合，则使镀层光亮良好，但含量高时，镀件表面形成憎水膜，影响镀层的光亮+使后继镀层与铜层间的结合力变差 。 5十二烷基硫酸钠(简称C)： 它是阴离子表面活性剂，能降低镀件与溶液的表面张力，是一 种湿润剂。它能消除镀层麻点，扩大使用的电流密度范围，增加光亮度 含量低时，镀层发花；含量多时，光亮范围缩小，镀层变脆。不宜与阳离子表面活性剂混用。 总之，通过合理配比及适当的添加量，方可提高镀液的稳定性。在电镀过程中，有机添加剂 的消耗量与通过镀液的电量、镀液的温度、阳极质量、无机或有机杂质的含量等有密切关系。 在日常生产中，可以根据亮铜的质量来判断各种有机添加剂的用量是否恰当，正确掌握有机添加剂的配制和使用方法是保证酸性光亮镀铜工艺稳定的基本条件 。 酸铜光亮剂有二大系列：一类是非染料体系(如传统非染料体系由M、N、SP、P组成)，另一类是染料体系(如日本进口的210)，现就非染料体系的组成、性能作简要的介绍。 1 含巯基的杂环化合物或硫脲衍生物 通式为：RSH 这一类化合物，既是光亮剂又是整平剂。市售有代表性的有：乙撑硫脲(N)，乙基硫脲，甲基咪唑啉硫酮，2-四氢噻唑硫酮，2-巯基苯骈噻唑，2-巯基苯骈咪唑(M) 2聚二硫化合物 通式为： R1SSR2式中R1为芳香烃(苯基)、烷烃、烷基磺酸盐或杂环化合物；R2为烷基磺酸盐或杂环化合物。 这一类化合物是良好的光亮剂。市售有代表性的有：聚二硫二丙烷磺酸钠(SP)，苯基聚二硫丙烷磺酸钠 3 聚醚化合物 通式为： (-CH2-CH20-)。 这类光亮剂实质为表面活性剂，采用的是非离子型和阴离子型。这类表面活性剂除了它的润湿作用可以消除镀铜层产生针孔和麻砂现象外，还可以提高阴极极化作用，使镀铜层的晶粒更为均匀、细致和紧密，并且还有增大光亮范围的效果。其不足之处是，因为在阴极上产生一层肉眼看不见的憎水膜，所以镀铜后必须在除膜溶液中除膜，然后方可进行镀镍，以保证镀层的结合力。市售有代表性的有：聚乙二醇(分子量为6000)，OP10或OP21，乳化剂，AE0乳化剂 上述各类光亮剂必须组合使用。搭配恰当，才能镀出镜面光亮、整平性能和韧性良好的镀铜层。这可能是由于硫酸盐镀铜镀液的总的吸附效果主要依赖于它们的共同作用。正确地使用添加剂是保证工艺稳定的重要因素。实践证明，添加剂的消耗与很多因素有关：如温度，电流密度，阳极状态，通过的电量及镀液中硫酸含量等。其中，影响较大的是镀液的温度高低和通电量的多少。添加剂的消耗量与通过电镀槽的电量成正比。电流大，时间长，添加剂消耗量大。反之，添加剂消耗量就少。温度高，添加剂消耗快；温度低，消耗就慢一些。在正常情况下操作，每升溶液通电4Ah后约需补加lmL添加剂。由于添加剂中各组分的电极行为不一样，相对稳定的含量不能用均一的添加来维持，要采用经验的方法来判断添加剂的消耗情况。在生产过程中，由于添加剂各组分含量甚微，镀液中添加剂含量高低无法用一般的分析方法得知。最简单可行的方法是采用变换阴极移动速度时观察镀层光亮度来加以判断；当加快阴极移动的速度后，所获得的镀层较未加速之前更亮，则表明光亮剂不足，需要补加；当减慢阴极移动速度或停止移动时，所得到的镀层反而显得更光亮，则表明添加剂已经过量了。补给方法 适当添加光亮剂。平时最好采用连续滴加控制，将光亮剂按A?h消耗，连续滴加于镀液。这样可克服周期(班次)添加光亮剂时，存在加时多、用后不足等缺点。以下是部分品牌添加剂的消耗补充量，供参考：（主要还是依照产品使用说明）添加剂消耗量（1000安培小时）开缸剂HAS820 Make Up30 40毫升填平剂HAS820 A60（30 80） 毫升光亮剂HAS820 B60（30 80） 毫升 填平剂710A 50-80ml/KAH光亮剂710B 40-60ml/KAH开缸剂710Mu 20-30ml/KAH BH-530酸性镀铜光亮剂 A4060毫升BH-530酸性镀铜光亮剂 B4060毫升BH-530酸性镀铜光亮剂C1030毫升（注：KAH 1000安培小时）其他湿润剂AcidCu W湿润剂AcidCu W可降低表面张力,减少针孔出现机会。首次添加量为0.2毫升/升。 其他1、碳酸钠（无水） （一箱20瓶，一瓶500g） 一般叫苏打，又称纯碱、碱灰。 分子式：Na2CO3， 分子量：105.99 性状：白色粉末，易溶于水和甘油，不溶于乙醇；水溶液呈碱性。在潮湿的空气里会潮解，慢慢吸收碳酐和水，成为碳酸氢钠等三种水合物。（在电镀中主要是用来中和酸，降低镀液的浓度。） 技术要求 含量：（Na2CO3）99.8% 杂质最高含量：（以%计） 水不溶物.0.01 氯化物(Cl).0.002 钙(Ca).0.01 干燥失重(300?C).1.0 硫化合物(以so4计).0.005 铁(Fe).0.0005 氮化合物(以N计).0.001 镁(Mg).0.002 铝(Al).0.003 钾(K)0.005 重金属(以pb计)0.0005 磷酸盐及硅酸盐(以sio3计)0.006附注：碳酸钠(Na2CO3)与氢氧化钠(NaOH)的区别：氢氧化钠是碱，而碳酸钠是盐类，二者水溶液都呈碱性，但形成原理不同.前者是因为电离，后者则因为水解。NaOH用途一般就是做碱试剂去中和酸，沉淀一些东西，有机里进行水解和消去反应等等；Na2CO3用来去处油污，做沉淀剂之类的。在工业上，氢氧化钠通常称为烧碱，或叫火碱、苛性钠。其他： 环己酮 分子式：CH2(CH2)4CO 密度：0.9478 g/mL 摩尔质量：98.15 g mol 熔点：?16.4 C 沸点：155.65 C 黏度：0.898