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酸性硫酸盐镀铜故障及其处理方法:低电流密度区镀层不亮

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-12  浏览次数:1805

   在电镀铜一镍一铬或镍一铜一镍一铬的装饰性电镀体系中,光亮硫酸盐镀铜出现低电流密度区镀层不亮时,在后续镍和铬电镀中,低电流密度区都不能获得光亮的镀层,从而使产品不能满足客户的要求,不良率增加。

   可能原因

   原因分析及处理方法

 

 

 (1)预镀层低电流密度区粗糙

 

 

 

 预镀层的质量好坏,直接影响到后续镀层的质量。若底材粗糙,可以改变工件加工工艺,必要时采取抛光方式,降低底材的粗糙度;若是镀层厚度薄甚至没镀上预镀层,可以调整工艺参数,提高预镀层低电流密度区的质量;若是挂具的装挂方式不合理,影响了低电流密度的电流分布,必须重新设计挂具;若是镀液存在问题,必须及时调整成分进行处

理,提高镀液的深镀能力

 

 

 (2)挂具导电

性不良

 ①挂具设计不合理,电力线分布不均匀

 ②挂具上的挂钩脚子松落,导电性差

 ③挂钩有绝缘层,未剥离干净

 ④挂具未经预镀

 ⑤挂具闲置时间长,挂具导电的接触面有铜绿,未除尽

 ⑥挂具各接触点的接触电阻大,使工件表面上的真实电流密度太小,而使低电流密度区镀层不亮

 

续:上述故障现象

   可能原因

   原因分析及处理方法

 (2)挂具导电性不良

 ⑦挂钩上的镀层很厚,没有及时维护,导电性差

 处理方法:

 a.合理设计和制作挂具;

 b.加强挂具的维护和保养

 

 

 

 

 

 

 (3)镀液中M、N含量低

 

 

 

 

 

 

 在一定的电流密度下,M、N特性吸附在阴极表面上,增大阴极极化,主要作用是改善镀液的整平能力,并可改善铜镀层低电流密度区光亮范围,同时,还可以提高镀液的操作温度。若M、N含量低时,会使低电流密度区镀层不亮,而且整平性也较差;含量过高时,会产生树枝状的条纹和麻点

 处理方法:取镀液进行赫尔槽试验,若发现阴极样板的低电流密度区镀层不亮,初步判断是整平剂(M、N)太少,那么究竟是不是N太少呢?可以向镀液中加入适量的N后再做赫尔槽试验,若加入N后,低电流密度区镀层光亮度好了,就证实原来的判断是正确的。相反,假使加入N后,阴极样板上出现树枝状条纹,那就证明原来的镀液中并不缺少N,需要再做试验,找出造成低电流密度不亮的真正原因

 

 

 

 (4)十二烷基硫酸钠含量低

 

 

 

 十二烷基硫酸钠加入到溶液中,能吸附在电极表面,降低界面张力,增强溶液对电极的润湿作用,减少针孔。如它的含量低,使氢气吸附在工件的表面,阻碍镀层金属的沉积

 检查十二烷基硫酸钠的方法见故障现象1(6)

 处理方法:补加0.05g/L十二烷基硫酸钠

 特别强调的是,若十二烷基硫酸钠含量太多,分解产物也多时,镀液受到有机杂质污染,也会出现低电流密度区镀层不亮

 (5)聚二硫二丙烷磺酸钠(SP)含量过多

 见故障现象1(4)的原因分析及处理方法

 

 

 (6)镀液中一价铜离子较多

 

 Cu+在镀液中很不稳定,通过歧化反应分解为Cu2+和铜粉,后者吸附在阳极上部分脱落,成为泥渣,电镀过程中沉积在镀层上,成为毛刺,此外,Cu+还影响镀层的光亮度和整平性,低电流密度区镀层不亮

 检查方法:向镀液中加入0.O3~O.05mL/L 30%的双氧水后试镀,观察低电流密度区镀层的光亮度有否改善,如有改善,表明镀液中Cu+较多,否则就不是一价铜的影响

 假使添加双氧水后故障现象消失,但过了一会儿故障又重新出现,需要再加双氧水才能消除故障,表明镀液中Cu+很容易产生,那就要检查铜阳极状况,假使电镀时的电流密度正常,其表面上没有棕黑色存在,说明阳极质量不好或含磷量太少,须更换阳极

 处理方法:

 a.使用含磷量为0.04%~0.o6%的磷铜阳极;

 b.用0.1~0.2mL/L 30%的双氧水处理,分析调整硫酸成分后,试镀

 当其他条件不变时,升高溶液的温度,通常会加快阴极反应速度和离子扩散速度,降低阴极极化作用,因此也会使镀层结晶变粗。如果同其他工艺条件配合恰当的话,升高温度可以提高允许的阴极电流密度的上限值,阴极电流密度的增加会增大阴极极化作用,以弥补升温的不足,这样不但不会使镀层结晶变粗,而且会加快沉积速度,提高生产效率。此外还可提高溶液的导电性,促进阳极溶解,提高阴极电流效率(镀铬除外),减少针孔,降低镀层内应力等。但是对光亮酸性镀铜,当温度大于28℃时,有机光泽剂开始分解;大于32℃分解加速,光泽剂消耗量大,出光速度慢,有机杂质多,会使低电流密度区镀层不亮的区域扩大,甚至镀层不光亮。当温度达到40~50℃以上时,添加剂部分被破坏,光亮作用消失。因此,镀液长时间超负荷工作,导致槽液温度升高过快,必须合理控制槽液的体积电流密度(一班制生产:Dv=0.4A/L以下;二班制生产:Dv=0.25A/L以下),这样才能防止槽液温度在电镀过程中升高

 处理方法:

 a.合理控制体积电流密度,防止电镀过程中槽液温度升高;

 b.在设备的设计过程中,充分考虑设置加热和制冷双路系统,保证槽液温度的稳定;

 

续:上述故障现象

   可能原因

   原因分析及处理方法

 

 (7)镀液温度过高

 

 c.适当提高硫酸的含量,提高溶液的导电性,降低溶液的欧姆电阻;

 d.每2h用玻璃温度计监测槽液温度,校核仪表温度,并及时调整,保证槽液温度的稳定

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 (8)硫酸含量偏低

 

 

 在镀液中,加入硫酸可以提高镀液的电导率,并通过同离子效应,降低铜离子的有效浓度,从而提高阴极极化作用改善镀液的分散能力和使铜镀层结晶细致。此外,硫酸的加入还有防止镀液中Cu+水解并生产氧化铜的作用,因此,避免了产生氧化亚铜的疏松镀层,提高了镀液的稳定性。硫酸含量为50~70g/L.

 当硫酸含量偏低时,硫酸的作用就差(a.防止铜盐水解,减少“铜粉”;b.提高溶液的电导;c.改善镀层的结晶组织),同时由于硫酸铜含量偏高,这将导致溶液浑浊,“铜粉”增多,造成镀层结晶粗糙,低电流密度区(零件的凹处)镀层不亮。若硫酸铜含量低,硫酸含量也偏低,这种现象在下列两种情况可能会出现:a.镀液维护不好,阳极面积太小;b.经常向镀液中加双氧水而不补充硫酸。镀液处于这种情况下,会使阴极电流密度范围狭小,镀层的光亮度和整平性较差,严重的甚至不能获得光亮镀层

 镀液中硫酸铜和硫酸都偏低时,可以从溶液的色泽进行判断。一般讲,这样的溶液往往略带浑浊,色泽较淡,常带有绿色的感觉(正常镀液为天蓝色)。看到这种现象,再分析镀液成分,并及时予以调整,同时检查阳极,若阳极严重钝化,应取出阳极,经刷洗、活化后再挂入镀槽,假使阳极面积太小,还需增大阳极面积,降低阳极电流密度,防止阳极再次钝化

 处理方法:

 a.定期分析并调整槽液成分,并控制硫酸铜和硫酸的相对比值;

 b.加强镀液的维护保养

 (9)镀液中Cl-过多

 见故障现象2(6)的原因分析及处理方法

 (10)镀液中有机杂质过多

  见故障现象1(5)的原因分析及处理方法

 

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