硫酸盐镀铜与其他镀种不同的是,在所有酸性镀种中只有两种主要成分:CuS04·5H20和HeS04,它们是不变的。其中,CuSO4是主盐,H2S04能防止CuS04水解。硫酸铜溶于水中发生离解: 在阴极上发生的电化学反应主要是二价铜得到电子放电镀出铜,同时,也有部分二价铜得到一个电子还原产生一价铜离子,这两个反应同时在阴极上进行。在阴极表面附近,当二价铜离子浓度降低时,氢离子才有可能得到电子而使氢气析出。 阴极反应: Cu2++2e——Cu Cu2++e——Cu+ Cu++e——Cu 2H++2e——H2↑阳极反应: Cu—2e——Cu2+ 当镀液中H2S04含量不足时,CuS04发生水解生成Cu2S04,进一步水解变成Cu20。氧化亚铜会夹杂在镀层中,使镀层发生疏松现象: 普通硫酸盐镀铜 为了获得较厚的铜镀层,往往采用硫酸盐镀铜的方式,因为只有这个加工方法操作简单、成本低廉,而且沉积速度快。普通硫酸盐镀铜电镀液成分只有CuSO4和H2S04。 普通硫酸盐镀铜配方及工艺条件: 硫酸铜 180~220g/L 硫酸 50~75g/L 酚磺酸或葡萄糖 少量 电流密度 l~10A/dm2 温度 l6~40℃ 阴极电流效率 97%~l00% 阴、阳极面积比 1:1 采用空气搅拌或阴极移动时,可使用较大的电流密度。如采用较高温度时,必须使用搅拌手段。 光亮硫酸盐镀铜 在以CuS04和H2S04为主要成分的硫酸盐镀铜中加入适量的添加剂后,可获得高整平,全光亮的镀铜层,因此被称为光亮硫酸盐镀铜即光亮酸性镀铜。因光亮酸性镀铜具有许多特点,所以在电镀工艺中被广泛采用。 光亮酸性镀铜主要作用是作为防护一装饰性电镀的中间层,并具有以下特点: ①可得到全光亮、高整平、低内应力、延展性好、结合力强的高质量镀层; ②工艺成分简单,操作方便,成本低。 在当前镍材价格大幅度攀升的时候,人们对质量高的酸性光亮镀铜更加青睐。 全光亮硫酸盐镀铜工艺配方及条件见表1~表5。采用不同的光亮剂,硫酸铜与硫酸的含量稍有区别。 表1 KG型、亮铜-3号型、KOTAC-B型全光亮硫酸盐镀铜工艺配方及条件 配方 工艺规范 | KG型 | 亮铜-3号 | KOTAC-B型滚镀亮铜 | 硫酸铜(CuS04·5H20)/(g/L) 硫酸(H2S04)/(g/L) 氯离子(Cl)/(mg/L) | 180~220 50~70 10%HCl lmL/L | 180~220 50~70 40~100 | 150 100 60 | 温度/℃ 阴极电流密度/(A/dm2) 阳极电流密度/(A/dm2) | 10~35 2~4 | 10~40 1~6 0.5~2.5 | 20 3 | 光亮剂/(mL/L) | KG-l5 | 亮铜-3号(A)4~6,亮铜-3号(B)0.3~O.6 | KOTAC-B(N0.1)0.4,KO-TAC-B(N0.2)4.0 | 补加/[mL/(kA·h)] | Kp240~60 | 亮铜-3号(A)80~100,亮铜3号(B)60~90 | KOTAC-B(N0.1)40~80,KOTAC-B(N0.2)50~100 | 阳极板 | 含磷铜板 | 含磷铜板 | 含磷铜板 | 搅拌和过滤 | 阴极移动,定期过滤 | 阴极移动,空气搅拌,连续过滤 | 连续过滤 | 除膜状况 | 需要 | 不需 | | 工艺特点 | 具有优良的整平性,良好的延展性,可获得镜面般光泽 | 系低染料体系。镀层性能可与国外同类产品相比 | ①可得到完美的镜面光泽②有优良的整平作用 ③镀铜的硬度低,适合抛光 ④光亮剂性能稳定 | 研制生产单位 | 武汉风帆 | 武汉风帆 | 日本大和 |
表2 210型光亮剂全光亮硫酸盐镀铜工艺配方及条件 配方 工艺规范 | 高性能210型 | 普通型210型 | 210型 | 硫酸铜(CuS04·5H2O)/(g/L) 配槽/(g/L) 硫酸(H2S04)/(g/L) 配槽/(g/L) 氯离子(Cl‑)/(mg/L) 配槽/(mL/L) | 160~240 200 40~90 60 即34mL/L 30~120 60 | 160~240 200 40~90 60 即34mL/L 60 | 160~240 200 40~90 60 即34mL/L 30~120 60 | 温度/'c 阴极电流密度/(A/dm2) 阳极电流密度/(A/dm2) 电压/V 光亮剂/(mL/L) | 18~35 1.5~8 0.5~3.0 2~10 210C2~5,210A0.3~0.6, 21080.1~0.6 | 18~35 1.5~8 0.5~3.0 210C2.5,210A0.3~1.5, 21080.3~1.5 | 18~40(28) 1.5~8 0.5~3.0 10开缸(M-IJ)2~5,210A0.3~1.5(0.8),210B 0.3~1.5(0.3) |
(表2续表) 配方 工艺规范 | 高性能210型 | 普通型210型 | 210型 | 补加/[mL/(kA·h)] | 210A80~l00,210880~100 | 210A80~100,2lOB 80~100 | | 阳极板 | 含磷铜板 | 含磷铜板 | 含磷铜板 | 搅拌和过滤 | 强烈空搅,连续过滤 | 空气搅拌,阴极移动 | 空气搅拌,阴极移动 | 除膜状况 | 不需 | 不需 | 不需 | 工艺特点 | ①可获得完美的镜面光泽 ②光亮性、整平性能提高 ③在低电流的情况下,光泽更完美 ④操作温度范围很广(18~35℃) ⑤光亮剂消耗量少 ⑥不会受光亮剂分解物的影响 | ①具有快速光亮和高整平性能 ②电流密度范围广并可得到镜面光泽 ③低电流区可得到整平性高的镀层 ④温度范围广(18~35℃),可得到较好效果 ⑤对镍层结合力好 ⑥光亮剂稳定性能高,消耗量少 | 光亮剂稳定性能高 | 研制生产单位 | 日本大和 | 日本大和 | 香港永星 |
表3 HT型、UBACIA型光亮剂全光亮硫酸盐镀铜工艺配方及条件 配方 工艺规范 | HT型 | UBACIA型 | 硫酸铜(CuS04·5H2O)/(g/L) 硫酸(H2S04)/(g/L)氯离子(Cl-)/(mg/L) | 200~250 30~80 100 | 180~240 45~60 20~80,浓HCl,0.05~0.2 | 光亮剂/(mL/L) | HT晶细剂,HT填平剂0.5~1,HT润温剂1 | UBACIA开缸剂0.5~1.0,补充剂l.5~2.5 | 温度/℃ 阴极电流密度/(A/dm2) 搅拌和过滤 | 30~37 2~6 空气搅拌,连续过滤 | 20~40 3~6.5 空气搅拌,连续过滤 | 研制生产单位 | 美国安美特化学有限公司,南安电镀技术工程有限公司 | 深圳华美电镀技术有限公司 |
表4 2000型、AC型、201型、SAC型光亮剂全光亮硫酸盐镀铜工艺配方及条件 配方 工艺规范 | 2000型 | AC型 | 201型 | SAC型(固体) | 硫酸铜(CuS04·5H2O)/(g/L) 硫酸(H2S04)/(g/L) 氯离子(Cl-)/(mg/L) | 200~240 (220) 55~75 (65) 30~100 (40) | 180~220 60~75 10~80 | 200~240 (220) 55~75 (65) 30~100 (40) | 200~240 (220) 55~75 (65) 30~100 (40) | 光亮剂/(mL/L) | 2000型(紫色)开缸 剂(I)3~4 (3.5) | AC光亮剂(1型)2,AC光亮剂(11型)0.5 | 201型(绿色)开缸剂3~5,201型(紫色,A剂)0.6~1,201型(蓝色,B剂)0.3~0.5 | SAC l型(紫色)3.5~4.5(4),SAC-Ⅱ型(蓝绿色)0.8~1.2(1),AC深度剂0.4~O.6(0.5) |
(表4续表) 配方 工艺规范、 | 2000型 | AC型 | 201型 | SAC型(固体) | 补加光亮剂 /[mL/(kA·h)] | 2000型光亮剂(Ⅱ型)150 | AC型光亮剂(Ⅱ型)150~200 | 201型光亮剂(B剂)50~60 | SAC-1型200~300,SAC-Ⅱ型用量为l型的1/5 | 温度/℃ | 15~40 | 15~40 | 15~38 | 20~30 | 阴极电流密度/(A/dm2) | 1.5~8 (3~5) | | 1.5~8 | 1.5~8 (3~5) | 阳极电流密度/(A/dm2) | 0.5~2.5 | | 0.5~2.5 | 0.5~2.5 | 搅拌和过滤 | 空气搅拌,阴极移动 | 空气搅拌,阴极移动,循环过滤 | 空气搅拌,循环过滤 | 空气搅拌, 阴极移动 | 阳极板 | 含磷铜板 (0.035%~ 0.075%) | 含磷铜板 (0.035%~ 0.075%) | 含磷铜板 (0.035%~ 0.075%) | 含磷铜板 (0.035%~ 0.075%) | 除膜状况 | 不需 | 不需 | 不需 | 不需 | 工艺特点 | ①光亮剂分I型和Ⅱ型两种。I型为开缸剂(紫色),Ⅱ型为补加剂(无色) ②电流密度范围宽,深镀能力好,低 区可获得光亮镀层 ③出光速度快,整平性好 | ①耐高温性好 ②整平性好,分散能力高 ③电流密度范围广,沉积速度快 | ①出光速度快,整平性极佳 ②电流密度范围宽,在低电流处也有 极好的光亮度和整平性 | ①用80℃左右的蒸馏水溶解 ②镀层结晶细致,深镀能力好 ③携带方便 | 研制生产单位 | 上海永生助剂厂 | 上海永生助剂厂 | 上海永生助剂厂 | 上海永生助剂厂 |
表5 M、N、S型全光亮硫酸盐镀铜工艺配方及条件 配方 工艺规范 | M、N、S型 | 硫酸铜(CuS04·5H20)/(g/L) 硫酸(H2S04)/(g/L) 氯离子(Cl-)/(mg/L) | 150~220 50~70 10~80 | 2一巯基苯并咪唑(M)/(mL/L) 亚乙基硫脲(N)/(mL/L) 聚二硫二丙烷磺酸钠(SP)/(mL/L) 聚乙二醇(相对分子质量6000)/(mL/L) 十二烷基硫酸钠或AE0乳化剂/(ml,/l。) | 0.0003~0.00l 0.0002~0.0007 0.01~0.02 0.05~0.1 0.O5~0.1或0.01~0.02 | 温度/℃ | 10~30 | 阴极电流密度/(A/dm2) | 2~4 | 搅拌和过滤 | 阴极移动 | 除膜状况 | 需要 |
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