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镀铜添加剂:镀铜工艺使用的络合剂—柠檬酸盐

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-26  浏览次数:3619

柠檬酸盐

(一)柠檬酸和柠檬酸钠的性质

柠檬酸又名枸橼酸。存在于多种植物果实中。它在干燥空气中微微风化,潮湿空气中微微潮解。含一分子结晶水时熔点为100℃、无水柠檬酸为l53℃、密度l.665g/cm3。易溶于水、乙醇及乙醚中。在水中溶解度与温度关系见表8-1。

表8-1柠檬酸溶解度与温度的关系

   温度/℃

 0   20    40    50    60   80  100

 溶解度/(g/100gH20)

96① 146① 216   244   278   371 526

①表示含l分子结晶水柠檬酸溶解度。

柠檬酸学名是2一羟基丙三羧酸或β-羟基丙三羧酸。因其含三个羧基而称为三元酸,其离解常数Ka1、Ka2、Ka3分别为7.5×10-4、1.7×10-5和4.0×10-7。

柠檬酸盐中以柠檬酸钠为常见,其分子式为:C6H507Na3·2H20,相对分子质量为294.10,白色或微黄色结晶,无臭,在湿空气中微潮解性,在热空气中有风化性。结构式为:

 

(二)柠檬酸钠对铜离子的络合作用

由柠檬酸钠的结构式可知,它有4个配位原子,但由于空间位阻等原因,只有三个配位原子能与Cu2+形成一个五元环和一个六元环的螯合物。

柠檬酸钠与Cu2+络合反应方程式表示如下。

C6H5073-+Cu2+→[CuC6H507]一

[CuC6H507]一络合物的稳定常数与pH值的关系如下:

pH值

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

lgβ

0.2

0.8

2.9

5.1

6.7

8.0

9.0

11.0

11.0

12.0

13.0

14.0

15.0

由此可见,柠檬酸钠对Cu2+的络合能力不强,特别是在pH值较低时。

(三)柠檬酸钠镀铜溶液中铜电极的电极电位

在柠檬酸盐镀铜时,阴极上发生络离子的放电。

 

设pH=9,lgβ=11.0

 

由于形成络合物,使铜电极的电位负移,但仍然正于铁电极的电位。

在柠檬酸盐镀铜时,Cu2+=0.2mol/L Cit=1mol/L则平衡时CuCit=0.2 Cit=1-0.2;

 

要使铜电极在镀液中的电位与铁电极相近,即达到一0.44V那么Cit浓度必须是Cu2+的1015倍以上。如果仅仅考虑上述数值,直接在柠檬酸盐镀液中就难以在铁件上获得结合力好的铜镀层。

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