CN105040044A - 镀铜用电镀液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镀铜用电镀液及其制备方法，该制备方法包括：(1)将铜盐、醌类化合物、邻苯二酚、硫酸钾、苹果酸、2,2’-联吡啶、络合剂、还原剂、稳定剂和水混合制得混合物M1；(2)向所述混合溶液M1中加入碱，调节pH值为11-13，制得混合物M2；(3)将所述混合物M2后处理制得镀铜用电镀液；其中，所述醌类化合物为1,2-荼醌、1,4-荼醌和蒽醌中的一种或多种。通过该方法制备的镀铜用电镀液性质稳定，用这种镀铜用电镀液电镀而得的镀铜层附着力强，硬度大且不会出现膨胀起泡的现象。

Description

镀铜用电镀液及其制备方法

技术领域

本发明涉及镀铜领域，具体地，涉及一种镀铜用电镀液及其制备方法。

背景技术

在工业生产中，一些金属诸如铁、铝等在长期放置的过程中会慢慢被腐蚀而丧失原有的作用，因此人们常常应用电镀的方法在这些金属的表面镀铜，这样不但可以防止这些金属被腐蚀，还能提高金属的导电性，减少和其他部件的摩擦。

镀铜用电镀液是镀铜工艺中十分重要的组成部分，目前常用的镀铜用电镀液主要成分为硫酸铜、酒石酸钾和甲醛组成，这类镀铜液组成较简单，用这类镀铜用电镀液电镀得到的镀铜层会出现膨胀起泡现象，附着力弱且硬度小。

发明内容

本发明的目的是提供一种镀铜用电镀液及其制备方法，通过该方法制备的镀铜用电镀液性质稳定，用这种镀铜用电镀液电镀而得的镀铜层附着力强，硬度大且不会出现膨胀起泡的现象。

为了实现上述目的，本发明提供了一种镀铜用电镀液的制备方法，该制备方法包括：

(1)将铜盐、醌类化合物、邻苯二酚、硫酸钾、苹果酸、2,2’-联吡啶、络合剂、还原剂、稳定剂和水混合制得混合物M1；

(2)向所述混合溶液M1中加入碱，调节pH值为11-13，制得混合物M2；

(3)将所述混合物M2后处理制得镀铜用电镀液；

其中，所述醌类化合物为1,2-荼醌、1,4-荼醌和蒽醌中的一种或多种。

本发明还提供了一种镀铜用电镀液，该镀铜用电镀液是通过上述方法制备而得。

通过上述技术方案，本发明提供的镀铜用电镀液是通过先将将铜盐、醌类化合物、邻苯二酚、硫酸钾、苹果酸、2,2’-联吡啶、络合剂、还原剂、稳定剂和水混合制得混合物M1，然后加入碱调节pH值为11-13，制得混合物M2，最后将混合物M2浓缩制得。在制备过程中，添加了醌类化合物、邻苯二酚、硫酸钾、苹果酸和2,2’-联吡啶，这五种组分之间发生协同作用，使制得的镀铜用电镀液性质稳定，用这种镀铜用电镀液电镀而得的镀铜层附着力强，硬度大且不会出现膨胀起泡的现象。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种镀铜用电镀液的制备方法，该制备方法包括：

(1)将铜盐、醌类化合物、邻苯二酚、硫酸钾、苹果酸、2,2’-联吡啶、络合剂、还原剂、稳定剂和水混合制得混合物M1；

(2)向所述混合溶液M1中加入碱，调节pH值为11-13，制得混合物M2；

(3)将所述混合物M2后处理制得镀铜用电镀液；

其中，所述醌类化合物为1,2-荼醌、1,4-荼醌和蒽醌中的一种或多种。

在本发明中，铜盐的具体种类可以在宽的范围内选择，为了可以快速的溶于水，优选地，铜盐为氯化铜、五水合硫酸铜和硝酸铜中的一种或多种。

同样地，络合剂的种类也具有多样性，为了使配合反应进行的更快，优选地，络合剂选自四乙酸二氨基乙烷、环己烷二胺四乙酸和二乙三胺五乙酸中的一种或多种。

同时，还原剂的种类也可以在宽的范围内选择，为了使还原反应进行的更快，优选地，还原剂为乙二醛和/或三聚甲醛。

另外，稳定剂的种类也可以在宽的范围内选择，为了更好的控制反应速度和抑制电镀液的分解，优选地，稳定剂选自亚硫酸钠、聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬酸酯和亚铁氰化钾中的一种或多种。

在本发明中，各组分的用量均可以在宽的范围内选择，为了使得协同反应进行的更快，优选地，相对于100重量份的所述铜盐，所述醌类化合物的用为30-40重量份，所述邻苯二酚的用量为12-18重量份，所述硫酸钾的用量为5-10重量份，所述苹果酸的用量为10-14重量份，所述2,2’-联吡啶的用量为4-8重量份，所述络合剂用量为11-14重量份，所述还原剂用量为10-16重量份，所述稳定剂用量为2-6重量份，所述水用量为150-300重量份。

同样地，碱的种类可以在宽的范围内选择，可以是氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化钡中的一种或多种，为了更快的调节混合物的pH，优选地，碱为氢氧化锂、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种。

当然，后处理过程具有多样性，为了使制得的镀铜用电镀液性能更加优异，优选地，后处理的方法为：将所述混合物M2进行浓缩。

在本发明中，浓缩的压力和程度均可以在宽的范围内选择，为了使制得的镀铜用电镀液性能更加优异，优选地，浓缩的压力为0.5-2Pa，并且浓缩至所述混合物M2的含水量低于40％。

本发明还提供了一种镀铜用电镀液，该镀铜用电镀液是通过上述方法制备而得。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，1,2-荼醌、1,4-荼醌和蒽醌均购自华经纵横化工有限公司，邻苯二酚购自新盛化工有限公司，苹果酸为郑州晨旭化工产品有限公司的市售品，2,2’-联吡啶购自立妮化工有限公司。

实施例1

(1)在25℃下，将氯化铜、1,2-荼醌、邻苯二酚、硫酸钾、苹果酸、2,2’-联吡啶、四乙酸二氨基乙烷、乙二醛、亚硫酸钠和水(重量比为100：35：15：7：12：6：13：14：4：220)混合制得混合物M1；

(2)向混合溶液M1中加入氢氧化锂，调节pH值为12，制得混合物M2；

(3)将混合物M2后在1Pa下浓缩至含水量为30％制得镀铜用电镀液A1。

实施例2

(1)在25℃下，将五水合硫酸铜、1,4-荼醌、邻苯二酚、硫酸钾、苹果酸、2,2’-联吡啶、环己烷二胺四乙酸、三聚甲醛、聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬酸酯和水(重量比为100：30：12：5：10：4：11：10：2：150)混合制得混合物M1；

(2)向混合溶液M1中加入氢氧化钠，调节pH值为11，制得混合物M2；

(3)将混合物M2后在0.5Pa下浓缩至含水量为25％制得镀铜用电镀液A2。

实施例3

(1)在25℃下，将硝酸铜、蒽醌、邻苯二酚、硫酸钾、苹果酸、2,2’-联吡啶、二乙三胺五乙酸、三聚甲醛、亚铁氰化钾和水(重量比为100：40：18：10：14：8：14：16：6：300)混合制得混合物M1；

(2)向混合溶液M1中加入氢氧化钾，调节pH值为13，制得混合物M2；

(3)将混合物M2后在2Pa下浓缩至含水量为35％制得镀铜用电镀液A3。

对比例1

按照实施例1的方法进行制得镀铜用电镀液B1，不同的是，未使用1,2-荼醌。

对比例2

按照实施例1的方法进行制得镀铜用电镀液B2，不同的是，未使用邻苯二酚。

对比例3

按照实施例1的方法进行制得镀铜用电镀液B3，不同的是，未使用硫酸钾。

对比例4

按照实施例1的方法进行制得镀铜用电镀液B4，不同的是，未使用苹果酸。

对比例5

按照实施例1的方法进行制得镀铜用电镀液B5，不同的是，未使用2,2’-联吡啶。

对比例6

按照实施例1的方法进行制得镀铜用电镀液B6，不同的是，步骤(2)中调节pH值为10。

对比例7

按照实施例1的方法进行制得镀铜用电镀液B7，不同的是，步骤(2)中调节pH值为14。

检测例1

镀铜层附着力测试：将使用本发明提供的镀铜电镀液电镀而得的镀铜件放置在桌面上，用锋利的小刀在镀铜层表面切割100个1mm×1mm的格子，刮痕深度深及底层，然后用牌号为3m600的测试胶带贴在格子上，沿垂直于格子表面方向竖直拉起胶带，测量镀铜层脱落面积占总面积的百分比w/％，具体检测结果如表1所示。

检测例2

镀铜层硬度测试：将使用本发明提供的镀铜电镀液电镀而得的镀铜件放置在桌面上，用1H三菱铅笔在镀铜层表面以45度角，1kg的力以1mm/s的速度画5条5mm长的直线，静置2min后擦去铅笔痕，统计刮痕的数目n。具体检测结果如表1所示。

表1

	镀层外观	w/％	n
				A1	镀层为淡红色，光泽度好，无膨胀起泡现象	1.1	0
A2	镀层为淡红色，光泽度好，无膨胀起泡现象	1.3	0
				A3	镀层为淡红色，光泽度好，无膨胀起泡现象	1.2	0
B1	镀层颜色变暗，光泽度较差，有膨胀起泡现象	9.2	2
				B2	镀层颜色变暗，光泽度较差，有膨胀起泡现象	9.1	1

B3	镀层为淡红色，光泽度好，无膨胀起泡现象	8.9	3
				B4	镀层颜色变暗，光泽度较差，无膨胀起泡现象	9.1	2
B5	镀层颜色变暗，光泽度较差，无膨胀起泡现象	8.7	2
				B6	镀层为淡红色，光泽度好，无膨胀起泡现象	9.2	1
B7	镀层为淡红色，光泽度好，无膨胀起泡现象	9.5	2

上表中，w/％为附着力测试后镀铜层脱落面积占总面积的百分比，n为硬度测试后，镀铜层表面刮痕的数目。

由表1可知，本发明提供了一种镀铜用电镀液，用这种镀铜用电镀液电镀而得的镀铜层附着力强，硬度大且不会出现膨胀起泡的现象。相对于A1-A3，由B1-B7中提供的镀铜用电镀液电镀而得的镀铜层附着力和硬度都显著减弱，说明了醌类化合物、邻苯二酚、硫酸钾、苹果酸和2,2’-联吡啶，这五种组分之间发生协同作用，使得制得的镀铜用电镀液性质稳定，用这种镀铜用电镀液电镀而得的镀铜层附着力强，硬度大；相对于A1-A3，由B1-B2中提供的镀铜用电镀液电镀而得的镀铜层有膨胀起泡的现象出现，说明了醌类化合物和邻苯二酚之间发生了协同作用，使镀铜层不出现膨胀起泡现象。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种镀铜用电镀液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

(1)将铜盐、醌类化合物、邻苯二酚、硫酸钾、苹果酸、2,2’-联吡啶、络合剂、还原剂、稳定剂和水混合制得混合物M1；

(2)向所述混合溶液M1中加入碱，调节pH值为11-13，制得混合物M2；

(3)将所述混合物M2后处理制得镀铜用电镀液；

其中，所述醌类化合物为1,2-荼醌、1,4-荼醌和蒽醌中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述铜盐为氯化铜、五水合硫酸铜和硝酸铜中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述络合剂选自四乙酸二氨基乙烷、环己烷二胺四乙酸和二乙三胺五乙酸中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述还原剂为乙二醛和/或三聚甲醛。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述稳定剂选自亚硫酸钠、聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬酸酯和亚铁氰化钾中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，相对于100重量份的所述铜盐，所述醌类化合物的用为30-40重量份，所述邻苯二酚的用量为12-18重量份，所述硫酸钾的用量为5-10重量份，所述苹果酸的用量为10-14重量份，所述2,2’-联吡啶的用量为4-8重量份，所述络合剂用量为11-14重量份，所述还原剂用量为10-16重量份，所述稳定剂用量为2-6重量份，所述水用量为150-300重量份。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述碱为氢氧化锂、氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其中，所述后处理的方法为：将所述混合物M2进行浓缩。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述浓缩的压力为0.5-2Pa，并且浓缩至所述混合物M2的含水量低于40％。

10.一种镀铜用电镀液，其特征在于，所述镀铜用电镀液根据权利要求1-9中任意一项所述方法制备而得。