CN1912610B - 金属离子浓度的测定方法 - Google Patents

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Abstract

一种金属离子浓度的测定方法，其特征在于其包括以下步骤：提供一含有金属离子的待测试剂；提供一电位扫描装置；在一特定电位区间内，藉由该电位扫描装置，以一固定扫描速度测定该待测试剂的循环伏安曲线，该循环伏安曲线具有一峰电流值；提供一线性方程，该线性方程为标准金属离子试剂的浓度值与电流值的线性关系，该电流值是该标准金属离子试剂在该特定电位区间内的循环伏安曲线的峰电流值；以该线性方程及该待测试剂的循环伏安曲线的峰电流值确定该待测试剂的金属离子浓度。

Description

金属离子浓度的测定方法
【技术领域】
本发明是关于一种金属离子浓度的测定方法，尤其是一种利用循环伏安法定量测定金属离子浓度的方法。
【背景技术】
金属电镀及蚀刻是表面处理工业中常见工艺，其可应用于装饰性薄膜、各种功能性薄膜镀覆以及半导体制造。如电镀镍工艺中，电镀槽中镍离子的浓度对镀覆层的厚度、硬度及外观性能等方面有重要的影响。另，在蚀刻制程中蚀刻槽中镍离子浓度是影响金属基材的蚀刻程度及蚀刻质量的重要因素。因此，为获得较高质量的镍镀覆层，有必要准确测定及控制电镀槽、蚀刻槽中镍离子浓度。
现有的电镀镍槽及蚀刻槽中镍离子浓度测定方法主要有络合滴定法、分光光度法及原子发射光谱分析法等。其中，络合滴定法需通过目视显色剂的颜色来判断滴定程度，故误差较大，且络合剂的制备复杂；如采用分光光度法测定镍离子浓度，电镀镍槽或蚀刻槽中其它显色物质及杂质离子对测试结果影响较大；如采用原子发射光谱分析法测定镍离子浓度，则成本较高。故，上述各种镍离子浓度测定方法皆不适用于工业生产中电镀镍槽或蚀刻槽的镍离子浓度测定。
【发明内容】
鉴于以上内容，有必要提供一种可快速、准确定量测定金属离子浓度的方法。
一种金属离子浓度的测定方法，其特征在于该金属离子浓度的测定防法包括以下步骤：
提供一含有金属离子、pH值为10的待测试剂，所述金属离子为镍离子、铜离子、铬离子及铁离子中的一种；
提供一电位扫描装置；
在一特定电位区间内，利用该电位扫描装置，以一固定扫描速度测定该待测试剂的循环伏安曲线，该循环伏安曲线具有一峰电流值；
提供多组pH值为10、浓度已知的该金属离子的标准试剂，在该特定电位区间内，利用该电位扫描装置，以该固定扫描速度测定该多组标准试剂的循环伏安曲线，每一浓度的标准试剂的循环伏安曲线具有一峰电流值，以该多组标准试剂的金属离子浓度值及其相对应的循环伏安曲线的峰电流值确定一线性方程；
以该线性方程及该待测试剂的循环伏安曲线的峰电流值确定该待测试剂的金属离子浓度。
相较现有的金属离子浓度测定技术，所述金属离子浓度的测定方法是在一电位区间内，利用电位扫描装置，测定一含有金属离子的待测试剂的循环伏安曲线的峰电流值；然后利用金属离子试剂的浓度值与其循环伏安扫描时的峰电流值的线性关系确定该待测试剂的金属离子浓度值。其操作简便，准确性好、杂质离子干扰小。
【附图说明】
图1是本发明较佳实施例所采用的电位扫描装置结构示意图。
【具体实施方式】
请参照图1，本发明较佳实施例的金属离子浓度的测定方法以镍离子为例进行说明，其包括以下步骤：
取适量电镀镍槽或镍蚀刻槽中的试剂，将其稀释100倍后，取所述稀释后的试剂100ml，以其为待测试剂。
提供一电位扫描装置1，其包括一容器2、一恒电位仪3、一电位-电流记录仪4，该恒电位仪3具有一工作电极31、一辅助电极32及一参比电极33；该电位-电流记录仪4与恒电位仪3电性连接，其同步记录工作电极31的电流值与电位值。
将所述待测试剂置于容器2中，于容器2中滴加氨水-氯化铵溶液(NH3·H2O-NH4Cl)，同时测定容器2中的待测试剂的PH值，且控制所述PH值为10。以所述电位扫描装置1，对容器2中的待测试剂进行循环伏安扫描，其具体步骤为：将工作电极31、辅助电极32及参比电极33置于容器2中的待测试剂，设定该恒电位仪3的电位扫描区间为-0.4伏～-1.3伏，扫描速度为0.1伏/秒，开启该恒电位仪3在所述电位扫描区间内循环扫描，同步记录工作电极31的电位值及与其相对应的电流值，所述电位-电流记录仪4根据所述记录的数据同步绘制循环伏安曲线。本实施例中，工作电极31电位为-1.2伏左右时，出现一个灵敏阴极峰，记录该阴极峰所对应的峰电流值Ip。
配置多组已知浓度的镍离子标准试剂，其中该多组标准试剂的镍离子浓度不同。藉由该电位扫描装置1在-0.4伏～-1.3伏的电位扫描区间内，扫描速度为0.1伏/秒的条件下，分别对所述多组标准试剂重复上述伏安扫描步骤，并记录所述多组标准试剂相对应的峰电流值。
依据所述多组标准试剂镍离子浓度值及其相对应的峰电流值，可以发现所述多组标准试剂镍离子浓度值与峰电流值成一线性关系。因此，以该多组标准试剂的镍离子浓度值与相对应的该多组标准试剂的峰电流值可确定一线性方程。
将该待测试剂的峰电流值代入该线性方程，以此确定该待测试剂的镍离子浓度。将该待测试剂的镍离子浓度还原放大100倍，即为电镀镍槽或镍蚀刻槽中镍离子浓度值。
如下表1及表2为验证本发明重现性、准确性及干扰离子影响度的实验记录数据。
表1
Figure GDA0000064880450000031
(注：峰电流值Ip单位为mA)
表2
Figure GDA0000064880450000041
(注：峰电流值Ip单位为mA)
表1所示为镍离子浓度分别为10mg/l、30mg/l、60mg/l的标准试剂，每种标准试剂取5组测试样品，然后以本发明所述镍离子浓度测定方法在电位扫描区间为-1.3伏～-0.4伏，扫描速度为0.1伏/秒实施电位扫描时，各组标准试剂的镍离子浓度值及对应的峰电流Ip的测试值。
表2所示为镍离子浓度分别为10mg/l、30mg/l、60mg/l且分别含有Cl-离子浓度100mg/l或Cr3+离子浓度50mg/l的试剂，每种标准试剂取5组测试样品，然后以本发明所述镍离子浓度测定方法在电位扫描区间为-1.3伏～-0.4伏，扫描速度为0.1伏/秒实施电位扫描时，各组试剂的镍离子浓度值及对应的峰电流Ip的测试值。其中所述试剂采用工业产线中模拟蚀刻槽液稀释100倍后的组分及浓度。
由表1数据可知，各组峰电流的测试值的相对平均偏差小于或等于1.3％，结合表1及表2数据，含有各组干扰离子的试剂相对于所述标准试剂，其峰电流Ip测试值的相对误差小于或等于2.3％。因此，本发明所述金属离子浓度的测定方法操作简便，准确性好、杂质离子干扰小。
可以理解地，本发明所述金属离子浓度的测定方法亦可用于铜离子、铬离子、铁离子等金属离子浓度的测定。

Claims (7)

1.一种金属离子浓度的测定方法，其特征在于其包括以下步骤：
提供一含有金属离子、pH值为10的待测试剂，所述金属离子为镍离子、铜离子、铬离子及铁离子中的一种；
提供一电位扫描装置；
在一特定电位区间内，利用该电位扫描装置，以一固定扫描速度测定该待测试剂的循环伏安曲线，该循环伏安曲线具有一峰电流值；
提供多组pH值为10、浓度已知的该金属离子的标准试剂，在该特定电位区间，利用该电位扫描装置，以该固定扫描速度测定该多组标准试剂的循环伏安曲线，每一浓度的标准试剂的循环伏安曲线具有一峰电流值，以该多组标准试剂的金属离子浓度值及其相对应的循环伏安曲线的峰电流值确定一线性方程；
以该线性方程及该待测试剂的循环伏安曲线的峰电流值确定该待测试剂的金属离子浓度。
2.如权利要求1所述的金属离子浓度的测定方法，其特征在于：当该金属离子为镍离子时，通过在该待测试剂及该多组标准试剂中滴加氨水-氯化铵溶液来控制该待测试剂及该多组标准试剂的pH值为10。
3.如权利要求2所述的金属离子浓度的测定方法，其特征在于：该固定扫描速度为0.1伏/秒。
4.如权利要求2所述的金属离子浓度的测定方法，其特征在于：该特定电位区间为-1.3伏～-0.4伏。
5.如权利要求2所述的金属离子浓度的测定方法，其特征在于：该待测试剂为电镀镍槽或镍蚀刻槽中的溶液稀释100倍后的试剂。
6.如权利要求1所述的金属离子浓度的测定方法，其特征在于：该电位扫描装置包括一恒电位仪及一电位-电流记录仪，其中该恒电位仪具有一工作电极、一辅助电极及一参比电极，该电位-电流记录仪与恒电位仪电性连接。
7.如权利要求6所述的金属离子浓度的测定方法，其特征在于：该工作电极为玻璃碳电极，该辅助电极为铂丝电极，该参比电极为银/氯化银(Ag/AgCl)电极。
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