环保型HEDP溶液体系镀铜新工艺及动力学研究

1、环保型HEDP溶液体系镀铜新工艺及动力学研究    英文题名 Study on New Environmentally Friendly Process and Kinetics of Copper Electroplating from HEDP Aqueous Electrolyte  关键词 羟基亚乙基二膦酸; 无氰电镀; 电沉积铜; 镀液性能; 动力学; 电化学行为; 英文关键词 HEDP; Non-cyanide electroplating; Electrodeposit copper; Bath properties; Kinet

2、ics; Electrochemical behavior; 中文摘要 研究开发环保型碱性无氰镀铜工艺技术替代现有工业中的氰化物镀铜工艺具有十分重要的科学意义与实用价值,这不仅有利于电镀工业的清洁生产与环境保护,也有利于消除工业生产的公共安全隐患。目前有关碱性无氰镀铜工艺技术的研究报导较多,HEDP溶液体系镀铜具有优良的分散能力和良好的结合力,是目前替代氰化物镀铜最理想的工艺技术,但其在实际应用仍然存在一些问题。为此,本论文探讨了环保型HEDP溶液体系镀铜新工艺的最佳镀液组成与工艺条件,电极过程动力学规律和作为预镀铜技术在钢铁,铝及铝合金以及锌合金基体上的应用。 试验通过赫尔槽试验和方槽试验研

3、究了以羟基亚乙基二膦酸(HEDP)为Cu(2+)离子的络合剂和K_2CO_3为导电盐的碱性镀液体系电镀铜的工艺过程。研究结果表明,提高镀液中HEDP与Cu(2+)离子的络合比有利于阴极电沉积铜,在不使用其他任何添加剂的情况下都能获得与基体金属结合力良好的致密铜镀层。试验确定HEDP溶液体系镀铜的最优镀液组成与工艺规范为:Cu(2+)浓度为10g/L;HEDP浓度160g/L;pH值为9.0;K_2CO_3浓度为60g/L;EHS浓度为0.5ml/L;镀液温度为50;空气搅拌;. 英文摘要 The alkaline cyanide bath for industrial copper plati

4、ng was commonly used for bottom plating at the present time. Basic research  摘要 6-7 Abstract 7 第一章 绪论 11-22     1.1 引言 11     1.2 无氰镀铜的研究现状 11-16         1.2.1 镀铜工艺的分类 11-13         1.2.2 无氰碱性镀铜工

5、艺研究进展 13-16     1.3 HEDP溶液体系碱性镀铜的研究现状 16-20         1.3.1 HEDP简介 16         1.3.2 HEDP溶液体系碱性镀铜的研究进展 16-20     1.4 研究意义及内容 20-21     1.5 课题来源 21-22 第二章 HEDP溶液体系镀铜新工艺的研究 22-48   

6、;  2.1 引言 22     2.2 实验材料与方法 22-23         2.2.1 实验材料 22         2.2.2 实验仪器与设备 22-23     2.3 实验工艺流程 23     2.4 实验方法 23-25         2.4.1 霍尔槽实验 23-

7、24         2.4.2 赫尔槽阴极试片评价方法 24         2.4.3 方槽实验 24         2.4.4 方槽实验的镀层形貌 24-25     2.5 镀液配制步骤的探讨 25-26     2.6 正交实验 26-28       &#

8、160; 2.6.1 正交实验设计 26         2.6.2 正交实验结果与讨论 26-28     2.7 镀液组成及最佳配方的确定 28-36         2.7.1 铜离子浓度对镀层外观的影响 29-30         2.7.2 HEDP浓度对镀层外观的影响 30-32      

9、60;  2.7.3 碳酸钾浓度对镀层外观的影响 32-33         2.7.4 溶液pH值对镀层外观的影响 33-34         2.7.5 润湿剂的影响 34-36         2.7.6 关于硝酸根离子的讨论 36         2.7.7 镀液的组成范围与最佳镀液组成 36

10、60;   2.8 电镀工艺条件的确定 36-46         2.8.1 温度对镀层外观的影响 37         2.8.2 温度对镀速的影响 37-38         2.8.3 阴极电流密度范围的确定 38-39         2.8.4 搅拌的影响 39-41  

11、60;      2.8.5 阴极电流密度对镀速的影响 41-42         2.8.6 阴极电流密度对镀层微观形貌的影响 42-46         2.8.7 电镀工艺规范与最佳电镀工艺条件 46     2.9 本章小结 46-48 第三章 镀液性能和镀层结合力的测试 48-61     3.1 引言 48-50   

12、;  3.2 实验材料与方法 50-51         3.2.1 实验材料 50-51         3.2.2 实验设备 51     3.3 镀液性能和镀层结合力测试方法 51-53         3.3.1 分散能力 51         3.3.2 深镀能力 51

13、-52         3.3.3 电流效率 52         3.3.4 镀层结合力测试方法 52-53     3.4 镀液性能的测试 53-57         3.4.1 镀液的稳定性 53         3.4.2 铜的置换实验 53-55   

14、0;     3.4.3 分散能力 55         3.4.4 镀液的深度能力 55-56         3.4.5 电流效率的测定 56-57         3.4.6 镀液的维护 57     3.5 镀层结合力的检测 57-60       &

15、#160; 3.5.1 试样电镀流程图 58         3.5.2 预镀铜层与钢铁基体结合力 58-59         3.5.3 预镀铜层与铝及铝合金基体结合力 59         3.5.4 预镀铜层与锌合金基体结合力 59-60     3.6 本章小结 60-61 第四章 HEDP溶液体系镀铜电化学行为研究 61-79  

16、0;  4.1 引言 61     4.2 电化学测试 61-62         4.2.1 实验仪器 61         4.2.2 电极的制备 61         4.2.3 电化学测试体系与装置 61-62     4.3 HEDP水溶液的电化学稳定性 62-63     4.

17、4 溶液的络合离子分布情况 63-66     4.5 铜离子浓度对电化学行为的影响 66-69         4.5.1 铜离子浓度对阴极极化曲线的影响 66-67         4.5.2 铜离子浓度对阳极极化曲线的影响 67         4.5.3 铜离子电化学反应级数的计算 67-69     4.6 HEDP浓

18、度对电化学行为的影响 69-72         4.6.1 HEDP浓度对阴极极化曲线的影响 69-70         4.6.2 HEDP浓度对阳极极化曲线的影响 70-71         4.6.3 HEDP电沉积反应级数的计算 71-72     4.7 温度对阴极极化曲线的影响 72     4.8 HEDP溶液体

19、系镀铜过程的表观活化能 72-74     4.9 HEDP溶液体系镀铜动力学参数的测定 74-76     4.10 HEDP溶液体系镀铜阴极循环伏安曲线 76-78     4.11 本章小结 78-79 结论与展望 79-81 参考文献 81-91         4.6.1 HEDP浓度对阴极极化曲线的影响 69-70         4.6.2 HEDP浓度

20、对阳极极化曲线的影响 70-71         4.6.3 HEDP电沉积反应级数的计算 71-72     4.7 温度对阴极极化曲线的影响 72     4.8 HEDP溶液体系镀铜过程的表观活化能 72-74     4.9 HEDP溶液体系镀铜动力学参数的测定 74-76     4.10 HEDP溶液体系镀铜阴极循环伏安曲线 76-78     4.11 本章小结

21、78-79 结论与展望 79-81 参考文献 81-91         4.6.1 HEDP浓度对阴极极化曲线的影响 69-70         4.6.2 HEDP浓度对阳极极化曲线的影响 70-71         4.6.3 HEDP电沉积反应级数的计算 71-72     4.7 温度对阴极极化曲线的影响 72    

22、 4.8 HEDP溶液体系镀铜过程的表观活化能 72-74     4.9 HEDP溶液体系镀铜动力学参数的测定 74-76     4.10 HEDP溶液体系镀铜阴极循环伏安曲线 76-78     4.11 本章小结 78-79 结论与展望 79-81 参考文献 81-91         4.6.1 HEDP浓度对阴极极化曲线的影响 69-70         4.6.2 HEDP浓度对阳极极化曲线的影响 70-71