CN108149285A - 无氰镀铜电镀液和电镀方法 - Google Patents

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陈蔡喜
牛艳丽
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Abstract

本发明公开了一种无氰镀铜电镀液，包括：含量为10‑20克/升的环保铜盐和含量为50‑150克/升的环保钠盐；其中，所述无氰镀铜电镀液的pH值为9‑11。相应，本发明还提供一种无氰镀铜电镀方法，采用上述无氰镀铜电镀液，将铜板或碳板放入所述无氰镀铜电镀液中，作为阳极；阴极的电流密度为0.2‑2A/dm2，所述无氰镀铜电镀液的温度为40‑60℃。本发明保证镀层性能的同时，减少环境污染，降低成本。

Description

无氰镀铜电镀液和电镀方法
技术领域
本发明涉及电镀技术领域，尤其涉及无氰镀铜电镀液和电镀方法。
背景技术
氰化物在电镀行业(镀银、镀金、镀锌和镀铜等)使用广泛，但氰化物毕竟是剧毒物质,管理成本很高。现有的替代氰化镀铜工艺是使用与铜离子形成稳定的络合物配成电镀液，具体工艺如下：
本发明人在实施上述现有工艺后发现以下缺点：1、电镀铜层与基体(铁或锌合金)结合力差，250摄氏度高温烘烤镀层容易起泡。2、现有技术使用二价铜离子，铜层的沉积速度慢，生产效率低。3、废水处理复杂，HEDP难以分解，并且含有P元素，污染水体。4、镀液不稳定，管理维护不方便。5、不能与氰化镀铜液兼容。无法实现在氰化镀铜液上直接转缸。
经过本发明人的研究分析，导致上述缺点的原因：1、羟基亚乙基二膦酸钠盐HEDP与铜离子络合具有较大的稳定常数，但羟基亚乙基二膦酸钠盐电化学活性不高，不能有效活化基体金属，造成镀层与基体的结合力差。2、现有技术配方使用二价铜离子，在阴极还原为铜离子时比一价铜离子消耗多一倍的电能，造成铜层沉积速度慢，生产效率低。3、羟基亚乙基二膦酸钠盐HEDP化学结构相对稳定，不容易被破坏，造成废水处理困难，且含有P元素，P是水体生物的生长素，造成大量的绿澡生长，使水质恶化。4、现有技术工艺容易产生一价铜，使镀层质量变差；另外，羟基亚乙基二膦酸铜电化学分解产物难以用常规的碳粉吸附去除，长期存在镀液中，使镀铜层质量指标下降(如结合力、铜层柔软性)。5、由于现有技术配方使用二价铜离子，无法实现与氰化镀铜液直接转缸。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种无氰镀铜电镀液和电镀方法，保证镀层性能的同时，电镀工艺清洁环保。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种无氰镀铜电镀液，包括：环保铜盐和环保钠盐，其中：
环保铜盐的含量为10-20克/升，且所述环保铜盐为一价铜盐；
环保钠盐的含量为50-150克/升；
所述无氰镀铜电镀液的pH值为9-11。
进一步的，所述环保铜盐的含量为15克/升。
进一步的，所述环保钠盐的含量为100克/升。
进一步的，所述无氰镀铜电镀液的pH值为10。
相应的，本发明实施例还提供一种电镀方法，采用上述本发明任一实施例提供的一种无氰镀铜电镀液；
包括步骤：
将铜板或碳板放入所述无氰镀铜电镀液中，作为阳极；
将工件放入所述无氰镀铜电镀液中，作为阴极；
通入直流电源，阴极的电流密度为0.2-2A/dm2，所述无氰镀铜电镀液的温度为40-60℃。
进一步的，所述无氰镀铜电镀液的温度为50℃。
进一步的，阴极的电流密度为1.0A/dm2
与现有技术相比，本发明公开的一种无氰镀铜电镀液以及相应的电镀方法，种无氰镀铜电镀液通过采用环保铜盐和环保钠盐，使电镀液不含氰化物；电镀方法可以取代有氰电镀工艺，并且与有氰电镀工艺兼容，逐渐转化为无氰镀铜电镀工艺，另外，采用一价铜盐作为作为主盐，提高了电沉积速度，目前无氰电镀工艺通常使用二价铜盐作为作为主盐，相比之下，本发明实施例的电镀液电沉积铜的速度大大提高；而且电镀液和电镀铜层性能与有氰镀铜工艺接近，部份性能超越有氰镀铜工艺。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种电镀工艺的步骤流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种无氰镀铜电镀液，包括：环保铜盐和环保钠盐，其中：
环保铜盐的含量为10-20克/升，且所述环保铜盐为一价铜盐；
环保钠盐的含量为50-150克/升；
所述无氰镀铜电镀液的pH值为9-11。
进一步的，所述环保铜盐的含量为15克/升。
进一步的，所述环保钠盐的含量为100克/升。
进一步的，所述无氰镀铜电镀液的pH值为10。
进一步的，所述无氰镀铜电镀液的温度为40-60℃，优选为50℃。
相比于现有技术中存在使用HEDP等危害环境的强络合剂物质取代氰化物，虽然解决了氰化物的污染问题，但是HEDP等危害环境的强络合剂物质会对环境带来持久污染。本实施例通过采用环保铜盐和环保钠盐，使电镀液不含氰化物，实现真正意义上的清洁环保电镀工艺。
另外，本实施例所提供的无氰镀铜电镀液所实现的镀铜工艺可以与现有的有氰镀铜工艺兼容，实现氰化镀铜直接转缸，使有氰镀铜工艺逐渐转化为无氰镀铜电镀工艺，这一点是目前无氰电镀工艺没法做到的。
另外，采用一价铜盐作为作为主盐，提高了电沉积速度，目前无氰镀铜工艺中的电镀液使用二价铜盐作为作为主盐，相比之下，本发明实施例的电镀液能够大大提高电沉积铜的速度。
相应的，本发明另一实施例还提供一种电镀方法，采用上述本发明任一实施例提供的一种无氰镀铜电镀液；
参见图1，本实施例包括步骤：
S1、将铜板或碳板放入所述无氰镀铜电镀液中，作为阳极；
S2、工件放入所述无氰镀铜电镀液中，作为阴极；
S3、通入直流电源，阴极的电流密度为0.2-2A/dm2，所述无氰镀铜电镀液的温度为40-60℃，电镀预设时间。
进一步的，所述无氰镀铜电镀液的温度为50℃。
进一步的，阴极的电流密度为1.0A/dm2
相比于现有技术中存在使用HEDP等危害环境的强络合剂物质取代氰化物，虽然解决了氰化物的污染问题，但是HEDP等危害环境的强络合剂物质会对环境带来持久污染。本实施例的电镀方法的电镀液中采用环保铜盐和环保钠盐，使电镀液不含氰化物，实现真正意义上的清洁环保电镀工艺。
另外，本实施例所提供的电镀工艺可以与现有的有氰镀铜工艺兼容，实现氰化镀铜直接转缸，使有氰镀铜工艺逐渐转化为无氰镀铜电镀工艺，这一点是目前无氰电镀工艺没法做到的。
另外，采用一价铜盐作为主盐，提高了电沉积速度，目前无氰镀铜工艺中的电镀液使用二价铜盐作为主盐，相比之下，本实施例电沉积铜的速度大大提高。
为更好地说明本发明实施例能够实现氰化镀铜工艺所达到的技术性能，同时具有环保清洁的有益效果，下述内容以现有技术的氰化镀铜工艺与本实施例的对比进行说明：
本实施例所提供的所述无氰镀铜电镀液的电镀方法，具体参数如下表所示：
参数 范围
环保铜盐 10-20克/升
环保钠盐 20-30克/升
PH 9-11
电镀液的温度 40-60℃
阴极电流密度 0.2～2.0A/dm2
阳极 铜板或碳板
分别采用霍尔槽,弯曲阴极法,铜库仑计,蓝点试验和热震试验这些试验方法对现有技术的氰化镀铜工艺和本实施例所提供的无氰镀铜工艺的各项性能进行了对比。
表格2
由上表可以看出，本发明实施例与现有技术中常规的氰化铜电镀工艺的性能接近，而且，现有工艺中电镀液中含有剧毒氰化物，造成废水处理困难和环境污染问题。
综上所述，本发明实施例具备以下有益效果：
1、电镀液配方采用环保铜盐和环保钠盐可以分别代替氰化亚铜和氰化钠。使电镀液不含氰化物；
2、电镀工艺上可以取代有氰电镀，并且与有氰电镀工艺兼容，可以从有氰电镀液直接添加环保铜盐和环保钠盐，逐渐转化为无氰环保镀铜工艺。这一点是目前无氰电镀工艺没法做到的；
3、本发明采用一价铜盐作为主盐，提高了电沉积速度，目前无氰电镀工艺通常使用二价铜盐作为主盐，相比之下，电沉积速度大大降低；
4、电镀液和电镀铜层性能与有氰镀铜工艺接近，部份性能超越有氰镀铜工艺。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种无氰镀铜电镀液，其特征在于，包括：环保铜盐和环保钠盐，其中：
环保铜盐的含量为10-20克/升，且所述环保铜盐为一价铜盐；
环保钠盐的含量为50-150克/升；
所述无氰镀铜电镀液的pH值为9-11。
2.如权利要求1所述的无氰镀铜电镀液，其特征在于，所述环保铜盐的含量为15克/升。
3.如权利要求1所述的无氰镀铜电镀液，其特征在于，所述环保钠盐的含量为100克/升。
4.如权利要求1所述的无氰镀铜电镀液，其特征在于，所述无氰镀铜电镀液的pH值为10。
5.一种电镀方法，其特征在于，采用权利要求1～4任一项所述的一种无氰镀铜电镀液；
包括步骤：
将铜板或碳板放入所述无氰镀铜电镀液中，作为阳极；
将工件放入所述无氰镀铜电镀液中，作为阴极；
通入直流电源，阴极的电流密度为0.2-2A/dm2，所述无氰镀铜电镀液的温度为40-60℃。
6.如权利要求5所述的电镀方法，其特征在于，所述无氰镀铜电镀液的温度为50℃。
7.如权利要求5所述的电镀方法，其特征在于，阴极的电流密度为1.0A/dm2。
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