镀液的基本成分和作用 硫酸盐镀铜溶液的基本成分由硫酸铜、硫酸和氯离子组成。 1．硫酸铜(CuS04·5H20) 相对分子质量249．71，含铜25．4％，其作用是提供电镀所需要的铜离子。 镀液中CuS04·5H20的浓度范围较宽，可在150～240g／L范围内变化。含量较低时分散能力和覆盖能力提高，但电流效率下降，光亮度整平能力有所下降，对于全光亮镀铜工艺，硫酸铜180～220g／L。含量较高时，电流效率提高，允许电流密度增加，沉积速度加快，但太高时硫酸铜易结晶析出，这是因为当硫酸存在时，硫酸铜溶解度下降。 硫酸存在时硫酸铜的溶解度(室温，g／100gH20)
温度下降时，溶解度还会下降。 2．硫酸(H2S04) M=98，相对密度1．84，其作用是提高镀液的导电性能，防止硫酸铜水解生成Cu(OH)2沉淀。硫酸含量高时，能提高镀液的覆盖能力和分散能力，促进阳极溶解，但降低电流效率，硫酸含量过低则镀液分散能力和覆盖能力下降。对于全光亮镀铜工艺，H2S04一般取50～70g／L。 3．氯离子(C1一) C1一在酸性镀铜溶液中含量很低，但作用重大，一般允许量为20～150mg／L，宜控制为50～60mg／L。如果用去离子水或纯水配制镀液，而CuS04·5H20和活性炭中Cl-含量很低时，需要加入30mg／L左右的Cl一。通常加入盐酸来提高Cl一的含量。计算方法如下。 C1一含量=30mg／L=0．03g／L=0．03g／L HCl(因为HCl的分子量近似于Cr的原子量)≈0．08g／L(÷35％浓度)≈0．08mL／L(相对密度≈1)，即在镀液中加入浓度为35％的浓盐酸0．08mL／L即可。 C1一很低时，高电流密度区出现光亮条纹，或能烧焦，镀层光亮和整平下降。过高则阳极钝化，电流下降且开不大，阳极表面由正常的覆盖一层黑膜变成灰白膜。镀层光亮度不均匀，低电流密度区不光亮。 C1一含量过高的．处理方法有三种。 (1)用Ag2S04或Ag2C03处理Ag2S04和Ag2C03虽然不溶解于水，但由于AgCl溶度积更小，所以可以生成AgCl沉淀。 Ag2S04+2C1一→2AgCl↓+SO42- Ag2C03+2C1一+2H+→AgCl↓+CO2↑+H2O Kap(AgCl)=1．78×10-11 Ksp(Ag2C03)=8．2×10-12 Ksp(Ag2S04)=1．6X10-5 Ag2C03的溶度积虽然较小，但反应后可生成气体。当镀液中C1一浓度超过正常浓度不太高时，可用此方法处理。此法操作简便，处理彻底。但C1一含量超过太高时，由于要加入很多银盐，使成本提高，有时甚至会超过镀液本身的成本。lL酸性镀铜液成本大约为1．6元。当Cl一含量达0．71g／L时，需要加入Ag2S043．11g／L，3．11gAg2S04的价格超过2元。如果我们注意回收生成的AgCl，可使处理成本大幅度下降。回收方法：
(2)用Cu20处理Cu20虽然不溶于水，但在酸性环境中可生成溶度积较小的CuCl沉淀。 Cu2O+2C1-+2H+→2CuCI+H20 Ksp(CuCI)=1．0×10-6 处理方法如下。 首先按计算量的4～6倍称取Cu20，一边搅拌一边慢慢加入Cu20粉末。然后开动过滤机进行循环过滤，一直到Cl一降低到正常值为止。 用Cu20处理Cl一的方法成本较低，但由于要循环过滤较长时间，因此比较费事。此外，要注意由于Cu20过量使用，反应生成的Cu2+会使溶液中的硫酸铜含量有所升高。 (3)用Zn粉处理用Zn粉处理酸铜镀液中C1一是一种应用较为广泛的方法。其具体操作如下。 在充分搅拌下慢慢加入锌粉，此时镀液发热，并有大量氢气逸出。加完锌粉后继续搅拌几分钟，让镀液静置半小时，必要时加入1．5g／L活性炭，再搅拌镀液1h，静置后过滤。 锌粉除去Cl一的原理可能是锌粉还原Cu2+时一部分还原为金属Cu，一部分还原为Cu+，生成的Cu+迅速与Cl一反应生成CuCl沉淀而将Cl一除去。由于Zn还原Cu2+生成Cu+的数量难以准确确定，因此在理论上难以计算出所需要加入的Zn粉数量。有资料介绍，Cl一在200mg／L内，加锌粉1．2g／L；Cl一在500mg／L内，加锌粉2g／L；Cl一在700mg／L内，加锌粉2．5g／L；Cl一在1000mg／L内，加锌粉3g／L。 用Zn粉处理Cl一，必然使镀液中的Zn2+浓度升高。酸铜镀液对Zn2+的容忍量较大，但也不能经常运用此法，因此，应加强对C1一带入的控制。 |
