CN85103672A

CN85103672A - 乙二醇镀铜

Info

Publication number: CN85103672A
Application number: CN198585103672A
Authority: CN
Inventors: 傅熙仁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-05-09
Filing date: 1985-05-09
Publication date: 1986-11-05
Also published as: CN85103672B

Abstract

本发明提出一种新的无氰电镀铜槽液，使钢铁基工件可在其中直接获得有良好结合力的电沉积铜层。本槽液由一种含Cu(II)的化合物，如氯化铜或硫酸铜等与络合剂乙二醇和苛性碱组成。在该体系内，Cu(II)以下式

形成稳定的络离子，使铁基体上的浸镀过程被避免，从而获得结合牢固的电沉积铜层。

本发明可解决氰化镀铜槽的毒害与污染，以及其它无氰镀铜槽结合力差的问题，适用于钢铁工件的预镀铜或其它镀铜。

Description

本发明是对电镀铜槽液提出的一种新方案。

通常，在电镀铜技术中，广泛采用的是氰化镀铜工艺，这是因为氰化槽具有一些优良的性能，如可以直接在铁基或锌基工件上镀复，得到有良好结合力的电沉积铜层;镀层厚度分布均匀等。但由于氰化物的剧毒、对环境的污染以及含氰废水处理使生产成本增加等缺点，因而在“电镀”这一科学和技术领域内，都在研究和发展无氰槽液，以取代氰化槽。目前，各种无氰镀铜槽液，在生产上重要的有酸性的硫酸铜槽和碱性的焦磷酸铜槽。但这两种槽液都不能在铁基体上直接镀复，而需要采用氰化槽予镀打底铜层或其它予处理工艺。除此而外，先后还提出过一些元氰镀铜槽液：如酸性的氟硼酸盐、卤化物、有机羧酸盐、氨基磺酸盐以及碱性络合物槽液，如硫代硫酸盐、有机胺、硫氰酸盐、酒石酸盐等。但这些槽液也都存在镀层与基体结合力差、钢铁基体不能直接镀复的问题，而未能在生产上采用。新近提出的有机磷酸盐镀铜（HEDP镀铜）克服了结合力差的缺点，但由于存在其它问题，还未能在生产中普遍推广。因此，至今工业生产中仍需广泛地使用氰化镀铜槽。

本发明的目的是提供一种能在钢铁基体上获得良好结合力的电沉积铜层的无氰镀铜槽液，替代目前生产上广泛使用的氰化铜打底槽;

或使用这种槽液直接镀复厚铜层。

本发明使用乙二醇作为络合剂。槽液由氯化铜CuCl₂·2H₂O（或硫酸铜CuSO₄·5H₂O或氢氧化铜Cu（OH）₂）、乙二醇C₂H₄（OH）₂和氢氧化钠NaOH（或氢氧化钾KOH）的水溶液组成。体系的化学认为是：在强碱性水溶液中，乙二醇离解成为烷氧离子

该烷氧离子作为双齿配体与Cu（Ⅱ）络合

形成络合阴离子。只要溶液中的碱和乙二醇保持足够的浓度，此络合离子能够稳定地存在。此时Cu（Ⅱ）的还原电位改变，铜在铁基体上的浸镀过程被避免，从而获得结合牢固的电沉积铜层。

槽液的组成可依使用之目的而变更。乙二醇的含量可在100～1000g/l的范围内选择，相应的碱含量则可在40～240g/l的氢氧化钠或55～335g/l的氢氧化钾之间选择，以使溶液中保持足够的配体浓度，保证络合铜离子的稳定存在以得到有良好结合力的镀层，并保证阳极的正常溶解，当槽液中铜含量低时，可选择低的乙二醇含量和低的碱含量;当铜含量高时，则需要选择高的乙二醇含量和高的碱含量，当使用乙二醇含量上限时，乙二醇不仅作为络合剂，亦是作为溶剂而存在。此时槽液粘度大、电导小、成本亦提高。除非用于特殊

目的，一般情况下，应在保证结合力和阳极正常溶解的前提下尽量采用低的乙二醇含量。碱也应当尽量选择较低含量。乙二醇的最适宜含量是：当用于予镀打底铜层时为200～300g/l;当用于镀复厚铜层时为300～400g/l。相应的铜含量应控制在6～15g/l和20～25g/l之间。

同时，在上述槽液中还可加入一定数量的1-4，丁炔二醇作为添加剂。其作用是提高极限电流密度，避免烧焦和松散无力的沉积，扩展光亮区范围，其含量在3～20g/l之间，依槽液中碱含量高低而选择。碱含量高时，需要的加入量也高。

槽液的配制方法如下：先将计算量的氢氧化钠溶于水制成约总体积1/3～1/4的浓碱液，然后加入计算量的乙二醇混溶，另将氯化铜溶于水制成约总体积1/4的溶液，于约50℃的碱液中，在不断搅拌下，将氯化铜溶液逐渐加入，此时生成兰紫色溶液，继续搅拌至溶液中氢氧化铜沉淀全部溶解。添加剂溶于水后加入，加水至规定体积，过滤后即可试镀。

下面所示，系本发明通过实施例获得的两种典型槽液组成及操作条件。

实例1

氯化铜 20g/l

氢氧化钠 55g/l

乙二醇 250g/l

1-4，丁炔二醇 6g/l

温度 40℃

电流密度 6A/dm²

阴阳极面积比 1∶2

实例2

氯化铜 70g/l

氢氧化钠 140g/l

乙二醇 400g/l

1-4，丁炔乙醇 10g/l

温度 45℃

电流密度 10A/dm²

阴阳极面积比 1∶2

实例1有好的分散能力和深镀能力，适用于铁基工件予镀打底铜层。尚采取静镀时可使打底铜层的厚度分布更趋于均匀，于该槽液中将铁基件镀复10分钟得约3μm的底层，然后移入酸性硫酸铜槽中加厚至25μm后，镀层结合力满足各种破坏性试验，如弯折、锤击或锉刀试验时均不起皮、剥落或开裂，此实施例的阴极电流密度范围是1～10A/dm²。

实例2有较高的铜含量，可用于镀复厚铜层。铁基工件可直接镀复，得到有良好结合力的铜层，而无需采用予镀。阴极采用20次/分的移动来搅拌，沉积速率为25μm/小时，此实施例的阴极电流

密度范围是2～14A/dm²。

无论直镀或予镀，铁基工件都要带电下槽并以大的初始电流（～4～5倍于正常电流）冲击10～20秒，这样可确保在使用低的碱含量时有良好结合力。

槽液强碱性，有补充除油作用，对工件前处理要求不十分严格。

本发明具有如下优点：

1、槽液无毒，无毒害气体逸出，废水处理简便。

2、铜层与基体有良好结合力，钢铁基件可在该槽液中予镀打底铜层或直接镀复厚铜层，因而可替代氰化镀铜槽。

3、分散能力与深镀能力好，阴极电流密度范围宽。

因此，采用本发明可消除氰化物的毒害与污染，对于保护环境，维持生态平衡有益，同时可节约废水处理的设备投资和处理经费，提高经济效益。

Claims

1、一种无氰碱性络合物电镀铜槽液，其特征在于：在含有苛性碱的水溶液中使用乙二醇作为铜离子的络合剂。

2、根据权项1所述的电镀铜槽液，其特征在于乙二醇的含量为100～1000g/l;苛性碱的含量为40～240g/l的氢氧化钠或55～335g/l的氢氧化钾。

3、根据权项1、2所述的电镀铜槽液，其特征在于：当用于予镀打底铜层时，乙二醇的最适含量为200～300g/l;当用于一般镀铜时，乙二醇的最适含量为300～400g/l。

4、根据权项1、2、3所述的电镀铜槽液，其特征在于含有一定数量的添加剂1-4，丁炔二醇。

5、根据权项4所述的电镀铜槽液，其特征在于添加剂（1-4，丁炔二醇）的含量为3～20g/l。