表面工程概论8.ppt

1、3.6 电刷镀,3.6.1电刷镀的原理与特点 电刷镀又叫选择电镀、无槽镀、涂镀、笔镀、擦镀等。 它是电镀的一种特殊方式，不用镀槽，只需在不断供电解液的条件下，用一支镀笔在工件表面上进行擦拭，即可获得电镀层。 电刷镀也是一种金属电沉积的过程，基本原理与电镀相同。但与常规电镀相比，它又具有以下特点： 设备简单，携带方便，不需要大的渡槽设备。 工艺简单，操作方便，凡镀笔能触及到的地方均可电镀，特别适用于不解体机件的现场维修和野外抢修。,镀层种类多，与基体材料的结合力强，力学性能好，能保证满足各种维修性能的要求。 沉积速度快，生产效率高，但必须采用高电流密度进行操作。 刷镀液不含氰化物和剧毒药品，故操

2、作安全，对环境污染小。 但电刷镀也存在劳动强度大，消耗阳极包缠材料等缺点。,3.6.2刷镀设备,电刷镀示意图,专用直流电源：电刷镀专用直流电源不同于其他种类电镀使用的电源，由整流电路、正负极性转换装置、过载保护电路及安培计(或镀层厚度计)等几部分组成。 整流电路。用于提供平稳直流输出，输出电压可无级调节，一般范围为030V，输出电流为015OA。 正负极性转换装置。用于满足电刷镀过程中各工序的需要，可任意选择阳极或阴极的电解操作。 过载保护电路。用在刷镀过程中，当电流超过额定值后，快速切断主电源，以保证电源和零件不会因短路而烧坏。 安培计。用于在动态下计量电刷镀消耗的电量，从而能精确地控制镀层

3、厚度。,镀笔：镀笔是电刷镀的重要工具，主要由阳极、绝缘手柄和散热装置组成，下图是其结构图。根据需要电刷镀的零件大小与尺度的不同，可以选用不同类型的镀笔。,阳极材料。刷镀阳极材料要求具有良好的导电性，能持续通过高的电流密度，不污染镀液，易于加工等。通常使用高纯石墨、铂-铱合金及不锈钢等不溶性阳极。 阳极形状。根据被镀零件的表面形状，阳极可以加工成不同形状，如圆柱、圆棒、月牙、长方、半圆、细棒和扁条等，其表面积通常为被镀面的三分之一，见图 .,阳极的包裹。阳极需用棉花和针织套进行包裹，以贮存刷镀用的溶液(包括电镀液、酸洗液及脱脂液)，防止阳极与被镀件直接接触，过滤阳极表面所溶下的石墨粒子。棉花最好

4、选用纤维长、层次整齐的脱脂棉。套管材料要求有良好的耐磨性、吸水性，不会污染镀液，可选用涤纶或人造毛材料。包裹时厚度要适当，过厚或太薄都不好，过厚将会使电阻增大，刷镀效率降低;太薄则镀液贮存量太少，不利于热的扩散，造成过热，影响镀层质量。最佳包裹厚度要根据不同阳极而定。 绝缘手柄。绝缘手柄套在用紫铜作的导电杆外面，常用塑料或胶木制作。导电杆一头连接散热片，另一头与电源电缆接头连接。,散热片。由于刷镀过程中产生大量热量，故镀笔上需要安装散热片。通常散热片选用不锈钢制作，尺寸较大的镀笔亦可选用铝合金制作。 镀笔的使用和保养。电刷镀过程中应专笔专用，且不可混用。镀笔和阳极在使用过程中切勿被油脂等污染。

5、阳极包套一旦发现磨穿，应及时更换，以免阴阳两极直接接触发生短路。用毕镀笔，应及时拆下阳极，用水冲洗干净，并按镀种分别存放保管，不能混淆。,供液、集液装置 刷镀时，根据被镀零件的大小，可以采用不同的方式给镀笔供液，如蘸取式、浇淋式和泵液式，关键是要连续供液，以保证金属离子的电沉积能正常进行。流淌下来的溶液一般采用塑料桶、塑料盘等容器收集，以供循环使用。,3.6.3刷镀溶液,1.刷镀溶液的种类 预处理溶液：包括用于清洗工件表面油污的电净液和用于去除金属表面氧化膜和疲劳层，使基体金属晶格显露出来的活化液。 电镀液：根据镀层的成分，金属电镀溶液分为单金属电镀液和合金电镀液。每类金属电镀液又根据其沉积速

6、率、镀液的性质、镀层的性能等特点分成许多品种。 钝化液：用于在铝、锌、镉等金属表面生成能提高表面耐蚀性的钝态氧化膜的溶液。 退镀液：用于退除镀件表面不合格镀层、多余镀层的溶液。,2.刷镀溶液的特性 由于刷镀无需电镀槽，两极距离很近，所以常规电镀液就不适用来作刷镀溶液。刷镀溶液需要配置特殊的溶液，那么，与一般的槽液相比，刷镀溶液有什么特点呢？ 金属离子含量高，导电性好。 镀液的温度范围比较宽。 镀液在工作过程中性能比较稳定。离子浓度和溶液的PH值变化不大。 均镀能力和深镀能力较好。 镀液的毒性与腐蚀性较小。,3.7 化学镀,3.7.1概述 化学镀在表面处理技术中占有重要的地位。化学镀是利用合适的

7、还原剂使溶液中的金属离子有选择地在经催化剂活化的表面上还原析出成金属镀层的一种化学处理方法。可用下式表示： M2+2e(由还原剂提供)-M 在化学镀中，溶液内的金属离子是依靠得到所需的电子而还原成相应的金属。例如，在酸性化学镀镍溶液中采用次磷酸盐作还原剂，它的氧化还原反应过程如下： Ni2+2e-Ni(还原) (H2PO2)-+H2O-(H2PO3)-+2e2H(氧化) 两式相加，得到全部还原氧化反应： Ni2+(H2PO2)-+H2O-(H2PO3)-+Ni2H+,化学镀与电镀比较，具有如下优点： 不需要外加直流电源设备。 镀层致密，孔隙少。 不存在电力线分布不均匀的影响，对几何形状复杂的镀

8、件，也能获得厚度均匀的镀层； 可在金属、非金属、半导体等各种不同基材上镀覆。 化学镀与电镀相比，所用的溶液稳定性较差，且溶液的维护、调整和再生都比较麻烦，材料成本费较高。,1.镀层的用途 化学镀镍层的结晶细致，孔隙率低，硬度高，镀层均匀，可焊性好，镀液深镀能力好，化学稳定性高，目前已广泛用于电子、航空、航天、机械、精密仪器、日用五金、电器和化学工业中。 非金属材料上应用化学镀镍越来越多，尤其是塑料制品经化学镀镍后即可按常规的电镀方法镀上所需的金属镀层，获得与金属一样的外观。塑料电镀产品已广泛用于电子元件、家用电器、日用工业品等。 化学镀镍在原子能工业，如生产核燃料系统中的零件和容器以及火箭、导

9、弹、喷气式发动机的零部件上已采用。,化工设备中压缩机等的零部件为防腐蚀、抗磨，而用化学镀镍层是很有利的。 化学镀镍层还能改善铝、铜、不锈钢材料的焊接性能，减少转动部分的磨耗，减少不锈钢与钛合金的应力腐蚀。 对镀层尺寸要求精确的精密零件和几何形状复杂的零件的深孔、盲孔、腔体的内表面，用化学镀镍能得到与外表面同样厚度的镀层。 对要求高硬度、耐磨的零件，可用化学镀镍代替镀硬铬。,2镀层的组成和特性 镀层的组成 用次磷酸盐作还原剂的化学镀镍溶液中镀得的镀层含有415的磷，是一种镍磷合金。以硼氢化物或胺基硼烷作还原剂得到的镀层才是纯镍层，含镍量可达995以上。刚沉积出来的化学镀镍层是无定型的，呈非晶型薄

10、片状结构。 镀层中磷含量主要决定于溶液的PH值，随着PH值降低，磷含量增大。常规的酸性化学镀镍溶液中沉积出的镀层含磷量为712，而碱性溶液中沉积的镍层含磷量为47。此外，溶液的组成及各组分的含量和它们的相对比率，以及溶液的工作温度等都对含磷量有一定的影响。,镀层的特性 硬度 化学镀镍层比电镀镍层的硬度高得多，而且更耐磨。电镀镍层的硬度仅为HV160180，而化学镀镍层的硬度一般为HV300500。 用热处理方法可大大提高化学镀镍层的硬度，在400加热1小时后，硬度的最高值约可达HV1000。若继续提高热处理温度，如提高到600时，则硬度反而降低为HV700。 热处理前的化学镀镍层是非晶型的无定

11、型结构，热处理后则转变成晶型组织，镀层中有Ni3P相形成。Ni3P相的析出量随着热处理温度的升高而增加，其最大析出量则决定于镀层的含磷量。,为了提高镀层硬度，合适的热处理规定是：温度380400，时间为1小时。为防止镀层变色，最好有保护气氛或用真空热处理。在不具备保护气氛条件时，适当降低热处理温度(如280)和延长处理时间，同样可以提高硬度值。 当镀层具有最大硬度时，脆性亦增大，因而不适宜在高载荷或冲击的条件下使用。选择恰当的热处理条件，可使镀层既有一定的硬度又有延展性。 一般钢制工件的化学镀镍层在200温度下处理2小时，可提高镀层结合力和消除应力。而铝制工件以在150180下保持 1小时较为

12、合适。,磁性能 化学镀镍层的磁性能决定于含磷量和热处理温度。含磷量超过8的镀层是弱磁性的；含磷量在114以上，完全没有磁性；含磷量低于8的镀层才具有磁性，但它的磁性比电镀镍层小，经热处理后磁性能有显著提高。 例如，在碱性化学镀镍液中所得的镀层，未经热处理时其磁性能为矫顽磁力H0160AM，经350热处理1小时后为H08800AM。,电阻率 化学镀镍层的电阻率与含磷量有关，一般含磷量越高，则电阻率越大。在碱性溶液中所获得的化学镀镍层，其电阻率约为2834cm .在酸性溶液中所获得的化学镀镍层，其电阻率约为5158cm，比电镀镍层高数倍(纯镍的电阻率为9.5cm)。化学镀镍层的电阻率经热处理后会明

13、显下降。例如，含磷量为7的化学镀镍层，经600热处理后，电阻率从72cm降至20cm。 含硼量1347的镍硼化学镀层，其电阻率为1315cm.用二甲胺基硼烷还原的镍镀层，含硼量为06时，电阻率为53cm，比纯镍的电阻率低。,热膨胀系数和密度 化学镀镍层的热膨胀系数一般为1310-6-1。 化学镀镍层的密度一般为79gcm3左右，化学镀镍层的密度随含磷量提高而降低。,化学镀镍层的综合性能,酸性化学镀镍溶液的组成,酸性化学镀镍工艺条件,1号配方溶液的配制方法如下： 在容器中用6070热蒸馏水溶解柠檬酸钠和醋酸，在另一个容器中用热蒸馏水溶解硫酸镍，溶解后在不断搅拌下注入前述溶液中，所得的混合液过滤入

14、槽。进行化学镀时，先把预先溶解好并经过滤的次磷酸钠溶液加入槽内，搅拌均匀后加入蒸馏水至所需体积，最后用10的稀硫酸或氢氧化钠溶液调整PH值至规定范围上限值。 2、3、4、5号配方的溶液可参照上述方法配制。 但配方3、4中的乳酸溶液要预先用碳酸氢钠溶液中和至PH值为4.6左右，然后才可与其他组分混合。,3.工艺条件及镀液配制 以次磷酸钠为还原剂的化学镀镍是目前国内外应用最为广泛的工艺，分为酸性镀液和碱性镀液两大类。酸性化学镀镍溶液的组成和工艺条件:,碱性化学镀镍溶液的组成和工艺条件,配方1、5适用于塑料制品金属化底层，一般镀10分钟左右即可。配方5加入三乙醇胺，除有络合作用外，还能调整PH值，使

15、镀液能在低温下仍有较高的沉积速度。在补加镍盐时，必须先用三乙醇胺与之络合后再加入镀槽，否则会产生沉淀。配制时，硫酸镍与次磷酸钠或焦磷酸钠的比例应大致控制在1：2，这样可以保证镍呈络合态。 配方2适用于铝及铝合金上化学镀镍。 配方4可在较宽的浓度范围内工作，其PH值最好大于10，否则焦磷酸镍络合物将发生分解。补加硫酸镍时，也应先溶解于氨水中后再加入镀槽。,4.化学镀镍溶液的组成和工艺条件的影响镍盐浓度对沉积速度的影响在酸性化学镀镍液中镍离子浓度增加，可以提高镍的沉积速度。特别是当镍盐浓度在10gL以下时，增加镍盐浓度，镍的沉积速度加快。例如，当镀液中含次磷酸钠20gL、醋酸钠20gL、温度为82

16、84、PH55时，镍盐浓度从5gL至60gL变化时，对沉积速度的影响见表,当镍盐浓度达到30gL时，继续提高浓度，则镀层的沉积速度不再增加，甚至下降。镍盐浓度过高时，会导致镀液的稳定性下降，并易出现粗糙镀层。 在碱性化学镀镍液中，镍盐的浓度在20gL以下时，提高镍盐浓度使化学沉积速度有明显的提高；但当镍盐的浓度高于25gL以上时，虽继续提高镍盐含量，其沉积速度趋于稳定。,次磷酸钠浓度对沉积速度的影响 提高次磷酸钠浓度，可提高沉积速度，见图。但次磷酸钠浓度增加，并不能无限地提高镍的沉积速度，不同镀液中次磷酸钠浓度有一极限沉积速度，超过了极限速度，虽增加次磷酸钠的浓度，其沉积速度不仅不会增加，反而

17、使镀液的稳定性下降，引起镀液自然分解，降低镀层质量。,络合剂的影响 加入络合剂，在酸性化学镀镍液中是为防止亚磷酸镍沉淀；而在碱性化学镀镍液中则是为防止氢氧化镍沉淀，以增加镀液的稳定性，控制沉积速度和改善镀层的外观。 酸性化学镀镍液中常用的络合剂有氨基乙酸、乳酸、丁二酸、苹果酸、硼酸、水杨酸、柠檬酸、醋酸等。碱性化学镀镍液中常用的络合剂有焦磷酸钠、氯化铵、醋酸铵等。,络合剂的另一重要作用是提高镀液中亚磷酸镍的沉淀点。随着化学镀的进行，亚磷酸根的增加很快就达到亚磷酸镍的沉淀点而出现沉淀，使镀液不能正常使用。加入络合剂后，由于大部分镍离子与络合剂结合成络离子，不易与亚磷酸根离子反应生成亚磷酸镍沉淀，

18、沉淀点得到提高，促使镀液稳定。 络合剂还能提高镀液的工作PH值。如不加络合剂，要使镀液能有足够高的亚磷酸镍的沉淀点，必须使其PH值降至3以下，可是在这种PH值下操作不可能沉积出镀层。,抑制剂的影响 为了提高酸性化学镀镍液的稳定性，可以加入极微量的抑制剂。例如，加入15mgL的硫代硫酸盐、12mgL的铅离子或15mgL的亚锡离子，能抑制化学镀镍液中固体微粒的催化活性 (如亚磷酸镍的微小活性核子)，以防止镀液的自然分解。 由于抑制剂均属催化毒剂，使用时要极为小心，不能加入过量，否则会对镀速有明显影响，甚至不起镀。,PH值的影响 溶液的PH值对化学镀镍过程的影响如下： 酸性化学镀镍溶液的PH值增大能

19、使镀层沉积速度加快。当PH值小于3时，沉积速度极慢，实际上反应已不进行。但为了提高沉积速度而过分提高PH值也是不适当的，因为会使溶液中亚磷酸镍的溶解度降低，溶液容易混浊，导致溶液自然分解，缩短溶液的使用寿命。同时，当溶液混浊时，容易造成镀件向上部位或凹槽的镀层粗糙。当溶液的PH值大于6时，次磷酸盐氧化为亚磷酸，催化反应转化为自发性的反应(即不需在催化条件下进行)，这时溶液会很快失效。因此，酸性化学镀镍溶液维持在一定PH值范围内是很重要的，一般控制在4050较为合适。,碱性化学镀镍液的沉积速度受pH值的影响不大。为使 pH值维持在工艺规定范围内，用添加氨水来补充蒸发了的氨和中和沉积反应时所产生的

20、酸。 温度的影响 温度对沉积速度影响很大，温度愈高，沉积速度愈快。 镀液温度一般控制在8590较合适。为防止局部过热，镀槽宜采用蒸气夹套加热。,在不同基体材料上施镀 化学镀镍可以直接沉积在具有催化作用的金属材料上(如镍、钴、钯、铑)和电位比镍为负的金属材料上(如铁、铝、镁、铍、钛)。后一类金属是靠溶液中的化学置换作用，使在其表面上产生接触镍，因镍自身是催化剂，从而使沉积过程能继续进行下去。 对无催化作用且电位较镍为正的金属材料(如铜、黄铜、银等)，可以用引发起镀法，即用清洁的铁丝或铝丝接触镀件表面，使成短路电池，此时被镀件作为阴极，表面首先沉积出镍层，使化学镀镍反应得以进行下去；亦可瞬时地通以

21、直流电流作为引镀。另一法是将被镀件先在酸性氯化钯稀溶液中短时间浸泡(例如在0.1GL PDCL2和02GL HCL溶液中浸20秒钟)，经彻底漂洗后再进行化学镀镍。 在非金属上化学镀镍，其表面需先经特殊的化学活化处理(一般是利用钯的成核作用)。,5.化学镀镍溶液的维护 做好镀前预处理:金属镀件经化学除油、化学除锈等前处理后，应彻底清洗干净，以防止酸碱液及除锈液等杂质带人镀镍液中而使PH值发生变化。如有其他金属杂质带人镀液，还可能成为溶液自发分解的触发剂，对镀液的危害性极大。 防止镀液局部过热:在操作过程中，不能用电炉、电热棒或蒸汽直接加热镀液，以防止局部过热。可以用蒸汽夹套加热，使镀液温度均匀，

22、才能保证镀层质量，并防止镀液的自然分解。为防止沉积出片状镀层，要严格控制工作温度，波动不超过土2。,控制镀液的装载量 镀液的负荷(装载量)过高或过低都会直接影响镀层的沉积速度和镀液的稳定性。装载量过高，反应进行过于剧烈时，镍颗粒可能从镀层上脱落到镀液中，形成自催化还原中心，加速溶液的自发分解。另一方面要避免镀液空载时间过长。一般化学镀镍装载量控制在1DM2/L较为合适。 添加材料要及时，添加方法要正确 施镀时以镍离子和还原剂的消耗为最快，若不及时补充镍盐和还原剂，均会影响镀层质量和镀液的稳定性。 在施镀时切记不能直接向镀液内加入固体化学药品。当需要添加时，应先把镀液温度降至60以下，然后将预先

23、溶解好的液料边搅拌边缓慢地加入。,及时调整镀液的PH值 镀液的PH值随着反应的进行，逐渐降低，如不及时调整，亚磷酸盐和积累就会明显增加。例如，当PH值6时，亚磷酸根和积累浓度的限度为310-3molL；当PH值5时，为310-2 molL；当PH值4时，则为252.510-1molL。不及时调整PH值，就会影响镀液的稳定性、沉积速度和镀层的质量(如含磷量等)。 及时过滤溶液 镀液连续使用一段时间后，会产生沉淀物，如不及时过滤，会严重危害镀液的稳定性和使镀层粗糙。一般每个工作班过滤一次，或采用连续过滤装置。,及时清除镀槽上的沉淀物 连续进行化学镀镍后，槽壁及槽底上有镍的沉淀物存在，它会成为溶液自

24、然分解的活性中心，必须及时除去(可用硝酸溶解)。一般每个工作班清除一次。,控制亚磷酸根的浓度 亚磷酸根离子的浓度随着镀液的连续使用和PH值的变化而变化，当镀液中亚磷酸根离子积累过多时，沉积速度变得极慢。可用下列方法降低压磷酸的浓度。 化学法。加入1/3计算量的硫酸高铁溶液，生成黄色沉淀，将沉淀过滤掉，便可达到除去部分亚磷酸根的目的。操作时应加温到5060，过滤后的镀液应在调整好其他成分后，再将PH值调整到工艺要求值。 离子交换法。当镀液中亚磷酸根离子积累过多时，可试用弱碱性阴离子交换树脂除去。,6.其他类型化学镀镍 化学镀镍也可用硼氢化物或胺基硼烷作还原剂，从这类镀液中获得的镀层含镍量为959

25、95，其余主要是硼。镀层属无定形结构，当在400热处理1小时后，则转变为结晶形镍硼化合物(NI3B)。 由于镍硼镀层孔隙率极低，因此，具有优良的抗蚀性和化学稳定性。含硼量小于1的镀层有良好的可焊性能，含硼量低于05的镀层与纯镍的性能相似。 含硼量为15的镍硼镀层熔点为1450，比镍磷合金镀层(890)高得多。随着含硼量的增加，其熔点逐步下降，电阻率增大。,含硼量为5的镀层，在刚镀好时是非磁性的，但经热处理后便具有磁性。而含硼量05的镀层，在刚镀好时就具有磁性，但经热处理后，其矫顽力(HC)和剩磁都无变化。 硼氢化物和胺基硼烷虽然是很强的还原剂，但在价格上比次磷酸盐贵得多，因而在实际应用中受到一

26、定限制。,用二甲胺基硼烷化学镀镍时的活化能，比用次磷酸盐时为低，前者为355kJmol，而后者为585kJmol。因此，有些金属如铜、银、不锈钢在次磷酸盐化学镀镍溶液中没有催化能力，但在二甲胺基硼烷化学镀镍溶液中则有足够的催化作用，能自发地沉积出镍，而不需要引发镀或活化处理。,以次磷酸钠或胺基硼烷、硼氢化物为还原剂的化学镀镍工艺都存在还原剂的氧化产物在镀液中积累而导致镀液性能逐渐恶化，最后无法使用的问题。而肼的氧化产物是氮和水，作为还原剂，不存在有害氧化产物的累积问题。 以肼为还原剂的化学镀镍溶液所得的镍镀层纯度较高，含镍量可达995以上，有较好的磁性能，可用于生产磁性膜，特别适用于要求沉积纯

27、镍的场合。但镀层外观、抗蚀性、硬度、耐磨性都不如镍一磷和镍一硼合金。 为使镀液稳定，可加络合剂，如乙二胺四乙酸钠盐、羟基乙酸等。,7.化学镀镍不良镀层的退除 化学镀镍如出现鼓泡、起壳、粗糙、尺寸超差、硬度不符合要求等缺陷时应退除重镀。 碱性化学退镍溶液(适用于普通碳钢制件上的化学镀镍层) 间硝基苯磺酸钠: 7580gL 氰化钠: 7580gL 氢氧化钠: 60gL 柠檬酸钠: 10gL 温度: 8595 新配溶液的退除速度:510m/h,酸性化学退镍溶液 适用于铜及铜合金制件上的化学镀镍层 间硝基苯磺酸钠: 6070gL 硫酸: 100120gL 硫氰酸钾 : 051gL 温度: 8090 退

28、至表面为深棕色，清洗后用NaCN溶液除膜。,适用于不锈钢制件的化学镀镍层: 稀HNO3溶液。 适用于铝及铝合金制件的化学镀镍层 浓硝酸溶液(密度不低于1.42，含量不低于72)。 退镀前制件应先烘干，防止带人水分而降低硝酸浓度，导致基体金属被腐蚀。,3.7.3化学镀铜,化学镀铜主要用于非导体材料的金属化处理，除应用于塑料制品外，还大量地用于电子工业的印制电路板。电子计算机用的多层印制电路板对层间电路的连接孔金属化有很高的要求，化学镀铜能很好地解决这些问题。 化学镀铜通常以甲醛作还原剂，是一种自催化还原反应，可获得需要厚度的铜层。它的还原反应可以下式表示： Cu2+2HCHO+4OH- - Cu

29、+H2+2H2O+2HCOO-,1.化学镀铜溶液的组成及工艺条件 化学镀铜溶液的种类很多。按镀铜层的厚度分为镀薄铜溶液和镀厚铜溶液；按络合剂种类可分为酒石酸盐型、EDTA二钠盐型和混合络合剂型等；按所用还原剂分为甲醛、肼、次磷酸盐、硼氢化物等溶液；而根据溶液的用途，又可分为塑料金属化、印制电路板孔金属化等溶液。 化学镀铜层很薄(0105mm)，外观呈粉红色，较柔软，延展性好，导热、导电性强，一般不作为装饰性或防护镀层，通常用作非金属、印制电路板孔金属化的导电层，随后进行电镀，加厚镀层。最近几年发展的高稳定化学镀铜溶液，镀层厚度可达5mm以上，因此，可用作“加成法”制造印制电路板，以及印制电路板

30、的通孔直接金属化，简化了印制电路板孔金属化的制作工艺。,化学镀铜溶液的组成及工艺条件,化学镀铜溶液的工艺条件,双络合剂或多络合剂的化学镀铜溶液 在化学镀铜溶液中用适当比例的双络合剂或多络合剂，较用单络合剂的镀液有更多的优点：可镀厚铜，工作温度范围宽，溶液稳定性高。含双络合剂的化学镀铜溶液的组成及工艺条件如下： 硫酸铜16gL 酒石酸钾钠 14gL EDTA二钠盐20gL 氢氧化钠14gL 甲醛(37)15mlL ,-联吡啶20mg/L 亚铁氰化钾 10mg/L pH值12.5 温度 4050,2.化学镀铜溶液中各组分的作用和影响,铜盐 铜盐是溶液中的主盐，提供二价铜离子，一般都用硫酸铜，它的含

31、量对沉积速度有一定的影响。当溶液的PH值控制在工艺范围内时，提高溶液中的铜含量，沉积速度有所增加，但溶液自然分解的倾向也随之增大。在不含稳定剂的溶液中，宜采用低浓度的镀液；在含有稳定剂的溶液中，铜离子浓度可适当高一些。 铜盐浓度对镀层质量的影响较小，因此，它的含量允许在较宽的范围内变化。,络合剂 络合剂的作用是使铜离子在溶液中呈络合状态，避免在碱性条件下呈Cu(OH)2沉淀析出。 在溶液中加入合适的络合剂，不但能提高溶液的稳定性，也有利于提高沉积速度，改善镀铜层的性能。 化学镀铜用的络合剂种类很多，如乙二胺四乙酸二钠、氨三乙酸钠、酒石酸钾钠、柠檬酸钠和氨二乙酸钠等。 目前，应用较广泛的络合剂有

32、EDTA钠盐和酒石酸钾钠两种。,氢氧化钠 氢氧化钠的作用是提供碱性条件，调节溶液的PH值，保持溶液的稳定性，使甲醛氧化释放的电子去还原铜离子成金属铜。在其他组分浓度不变时，增加氢氧化钠含量，沉积速度略有提高。但当增加至一定含量后，铜的沉积速度变化不大，而溶液易于分解。当氢氧化钠含量低时，沉积速度慢，甚至停止沉积。 如化学镀铜溶液暂停使用一段时间，为避免溶液自然分解，可用硫酸钾把PH值调低至10以下，以降低甲醛的还原作用，使反应停止进行。溶液重新使用时，再用氢氧化钠溶液调整PH值至工艺要求值。,还原剂甲醛是最常用的还原剂，它必须在PH值大于11的碱性条件下，才具有还原作用。在不同PH值的条件下，

33、甲醛的反应形式亦不同，例如： 在中性或酸性条件下：HCHO+H2O=HCOOH+2H+2e 在PH值11的碱性条件下：2HCHO+4OH-=2HCOO-+H2+2H2O+2e 甲醛的还原作用与溶液的PH值有密切的关系。溶液的PH值越高，则甲醛的还原作用越强，铜的沉积速度也越高，但同时也增大了溶液自然分解倾向。甲醛含量和合适的PH值范围，视不同的配方而定。 当PH值10105时，镀件表面发生催化反应。 当PH值11115，甲醛浓度为2molL时，在活化过的非导体表面上能产生触发反应。 当PH值12125，甲醛浓度为0105molL时，在活化过的非导体表面也能产生触发反应。,稳定剂 化学镀铜过程中

34、，除铜离子在催化表面上被甲醛还原成金属铜外，还有其他副反应，如：2Cu2+HCHO+5OH- - Cu2O+HCOO-+3H2O 生成的Cu20还能被甲醛还原： Cu2O+2HCHO+2OH- - 2Cu+H2+2HCOO-+H2O 加入亚铁氰化钾、氰化钠、,-联吡啶、甲醇、甲基二氯硅烷、2疏基苯并噻唑等，对抑制上述反应和稳定溶液具有一定的效果。这些稳定剂的添加量一般都很低，用量过多会使沉积速度显著减慢，甚至停止反应。,3.化学镀铜溶液的配制、使用和维护,化学镀铜溶液的配制 化学镀铜中所有固体化学材料都应分别单独用热的蒸馏水或去离子水溶解，待材料完全溶解后冷却至室温，然后按下列配制程序将各组分的溶液混合在一起，边加入边搅拌，使溶液充分混合。 首先把铜盐溶液和络合剂溶液混合，然后在搅拌的情况下，慢慢加所需量的氢氧化钠溶液，再加入稳定剂溶液，随后再用氢氧化钠溶液调整至规定的PH值；配成适当的体积；使用前先过滤，然后加入所需量的还原剂甲醛溶液，即可使用。,6.如何配制