电镀工艺课件镀铜最后

1、6.2 镀铜,6.2.1 概述 6.2.2 氰化物镀铜 6.2.3 硫酸盐镀铜 6.2.4 镀铜层的后处理 6.2.5 不合格镀铜层的退除,6.2.1 概述,颜色：粉红色 原子量：63.54 密度：8.95g/cm3 熔点：1083 化合价：+1、+2 晶型结构：面心立方 导电性、导热性好，很大的韧性和延展性，柔软而容易抛光,氧化性：在空气中易氧化，尤其加热条件下,氧化铜,碱式碳酸铜,硫化铜,可生成,碱式氯化铜,在潮湿空气中与CO2反应,在潮湿空气中与氯化物反应,与硫化物反应,耐蚀性：,铜易溶于硝酸和热的浓硫酸和被有机酸腐蚀，但一般不与盐酸、稀硫酸和碱反应（氨水除外）,电化学性能：,E,=0.

2、34V,E,=0.52V,阴极性镀层,铜层常做底层预镀层中间层,镀铜层经过适当的化学处理和电化学处理，可以获得铜绿色、古铜色、黑色等具有装饰性效果的氧化膜,铜水体系的E-pH图,一、用于制造镀铜钢板、镀铜不锈钢板 1、作为底镀层用 2、加工性：镀铜层作为金属模具的保护和润 滑层，可经受多次冲压 3、自钎焊性：双壁管，用于汽车的油压制动 系统和电冰箱的氟利昂冷凝器,镀铜的应用,4、轴承材料：在熔合温度以下，低碳钢和烧 结铜合金熔合方法的实例就是滚动轴承,1、聚四氟乙烯与铅及其他填充混合物0.01-0.03mm 2、球形青铜粉0.2-0.3mm 3、钢背0.7-2.3mm 4.电镀层： 镀锡层厚0

3、.005mm, 或镀铜层厚0.008mm,SF-2Y边界润滑轴承,SF-2Y边界润滑轴承剖面,5、局部防渗碳：碳原子在铜中扩散很困难 6、多层金属印刷板的基体 7、镀铜不锈钢 8、印刷辊的表面层 9、电极和电刷 10、着色装饰 11、修复零件 12、唱片模板 13、在电子行业中，用镀厚铜的钢丝线代替 纯铜线作为电子元件的引线，通讯线,二、用于铜箔及铜粉的制造,不锈钢滚筒,酸铜镀液,电解铜箔的制造,电解铜粉多用于,碳刷,烧结轴承金属,三、用于塑料的金属化,通孔电镀：印刷线路板有双层和多层之分，在底板上钻孔，并对通孔进行电镀，使其能导通电流，称之为通孔电镀。,四、用于印刷线路板的通孔电镀,五、用于

4、径向轮胎的制造 径向轮胎中间的钢丝，先在钢丝上镀锌，然后镀铜，再用热处理方法使锌和铜熔合成合金，提高钢丝与橡胶的粘接性； 金属丝以螺旋状态安置,六、电铸铜的应用 1、制造手表的刻度面 2、波导管的制造 3、制造涂漆用的屏蔽材料,常用的镀铜溶液,硫酸盐光亮镀铜,氰化物镀液,焦磷酸盐镀液,不常用的镀铜溶液,氟硼酸盐镀液,柠檬酸盐酒石酸盐镀液,乙二胺镀铜,HEDP镀铜,氨三乙酸镀铜,羟基乙叉二膦酸,不常用的镀铜溶液,氨基磺酸盐镀铜,醋酸镀铜,硫氰化亚铜镀铜,镀铜前的预处理,浸镍-预镀,预镀镍,氰化物镀铜,焦磷酸盐镀铜,镀铜,1、浸镍-预镀,浸镍,预镀镍,2、预镀镍,2、预镀镍,2、预镀镍,3、氰化铜

5、预镀,4、焦磷酸盐预镀,6.2.2 氰化物镀铜,工艺特点 工艺规范 金属离子在镀液中的存在形式 电极反应 溶液配制 工艺维护,一、工艺特点,可以直接在钢铁件上镀铜，获得结合力优良的镀铜层。分散能力、覆盖能力好，溶液有一定的辅助除油能力，对工件的前处理要求相对较低，沉积速度快，镀层结晶细致、孔隙率低，镀液容易控制，废水处理方法成熟，应用极广。,优点：,缺点：,电流效率不高，一般在60-80%之间， 电解液的稳定性较差，氰化钠会在氧 和氢氧化钠的作用下分解为碳酸钠和氨水。氰化物剧毒，操作小心。,氰化物镀铜溶液,预镀溶液,含酒石酸钾钠的溶液,高效率的氰化镀铜溶液,*,二、工艺规范：P111,周期换向

6、电源及阴极移动,周期换向电流：在一定的时间间隔中通过正向电流，进行正常的电镀，然后在另一个一定的时间间隔中通过反向电流，进行镀层溶解，特别是凸起处首先溶解。,提高镀层整平能力,氰化亚铜,主盐,氰化钠/氰化钾,络合剂,氢氧化钠,导电、 防止氰化钠水解 稳定镀液,碳酸钠,导电、 稳定镀液,酒石酸钾钠,辅助络合剂 促进阳极溶解 有一定的光亮作用,硫氰酸钾,促进阳极溶解 掩蔽锌离子等 有害杂质,硫酸锰,与酒石酸钾钠和 硫氰酸钾配合使用， 起到一定的光亮作用,游离氰化钠减少的原因？,二氧化碳,氧气,水,氢氧化钠,三、金属离子在镀液中的存在形式,在溶液中，铜主要以铜氰配离子形式存在，由于游离氰化钠含量的不

7、同，各种配离子浓度也不相同，其中最稳定的形式是 电解液中铜氰配离子的主要存在形式是,Cu(CN)43-,Cu(CN)32-,四、电极反应,阴极,Cu(CN)32-e- Cu+3CN-,2H2O+2e- H2 2OH-,阳极,Cu+3CN- -e- Cu(CN)32-,4OH-4e- O2 +2H2O,(阳极钝化时）,五、溶液配制,氰化钠温水溶解,氰化亚铜 （溶解成糊状）,1,碳酸盐,搅拌、过滤、分析、调整,温度60度,氢氧化钠,酒石酸钾钠,2,硫氰酸盐用水溶解 硫酸锰先配成水溶液：把50g硫酸锰，40g酒石酸溶于水中，稀释成1L,六、工艺维护,1 氰化物预镀铜溶液的维护 (1) 铜：游离氰化钠

8、1：(0.50.8) (2) 阳极要挂一部分钢板做不溶性阳极 (3) 活性炭连续过滤,2 含酒石酸盐的氰化镀铜溶液的维护 (1) 铜：游离氰化钠1：(0.30.4) (2) S阳：S阴2：1 (3) pH =12.212.8（硫酸氢钠调节）,3 高效率的氰化镀铜溶液的维护 (1) 铜：游离氰化钠1：(0.25 0.3) (2) 最好用氰化钾 (3) S阳：S阴要大些，甚至可以大于4:1 （不能使用磷铜）,6.2.3 硫酸盐镀铜,工艺特点 工艺规范 电极反应 溶液配制 工艺维护,目前使用最为广泛的电镀铜工艺,优点： 成分简单，溶液稳定，工作时不产生有害气体，采用合适的光亮剂可得到全光亮镀层，整平

9、性能好，电流效率高，成本较低，沉积速度快，几乎可以得到任意厚度的镀层，但是滚镀得不到光亮镀层。 缺点： 镀层结晶较粗大，分散能力较差，不能直接在钢铁零件、铝及其合金、锌及其合金上电镀。,一、工艺特点,一般电镀用的高铜低酸溶液，分散能力低； 印刷电路板孔金属化的低铜高酸溶液，分散能力与焦磷酸盐镀铜溶液近似, 注意：,在钢铁基体、铝合金和锌合金压铸件上用硫酸盐溶液镀铜要预镀,一般用作多层电镀中加厚的过度镀层,硫酸盐镀铜,二、工艺规范：P104,硫酸铜,主盐,硫酸,防止水解， 导电，改善电解液分散能力 提高阴极极化 改善阳极溶解性能,氯离子,降低光亮镀铜层由于夹杂 添加剂及其分解产物而产 生的应力，

10、提高镀层的韧 性。提高镀层的光亮度及 整平性。,光亮剂,磷铜,有效地减少一价铜离子的生成,棕黑色膜,印刷线路板上无添加剂的镀铜层,昏暗粗糙甚至粉状易碎的堆积,CuS,加入去极化剂,加入去极化剂及载体光亮剂（润湿剂）,加入去极化剂、载体光亮剂（润湿剂）、整平剂,早期光亮剂： 明胶、骨胶、尿素、硫脲、淀粉、连苯三酚、氨基酸 目前光亮剂： 高分子表面活性剂、不饱和有机硫化物,硫酸盐镀铜溶液中的添加剂：,有一些聚醚类的非离子型的表面活性剂由于吸附作用较强，会在阴极表面生成一层憎水膜，所以镀铜后必须经过除膜处理，方可进行镀镍,含表面活性剂的稀酸 或稀碱溶液,注意,主要添加形式为盐酸、氯化铜,氯离子的协同

11、作用,为什么要加入氯离子？ 1、可能是由于氯离子有较强的吸附作用 2、氯离子可能在两类光亮剂在电极表面的 吸附起协同作用 3、降低一价铜离子的放电速度 4、防止发生歧化反应，稳定镀液,Cu+的产生（3来源）,当铜阳极和电解液中的Cu2+接触时，,当阳极电力密度过小时，铜不完全氧化，,当阴极电流密度过小时， 可能会发生Cu2+的不完全还原,Cu 2+e- Cu+,一价铜离子在阳极容易与新生态氧作用生成氧化亚铜Cu2O，即为铜粉，悬浮在镀液中，容易形成粗糙无光的镀层。,1、铜粉是阳极泥的主要成分 2、铜粉也会使阴极镀层粗糙，产生毛刺，铜粉 脱落产生针孔现象,使用含磷的铜阳极及阳极袋 循环镀液 保证

12、阳极良好的接触 保证氯离子的含量在正常范围 定期加入氧化剂：加入双氧水，使一价铜离子氧化成二价铜离子,铜粉防治,三、电极反应,阴极,Cu 2+e- Cu+,Cu +e- Cu（吸附）,Cu（吸附） Cu（结晶）,表面扩散,阳极,Cu -2e- Cu 2+,Cu -e- Cu +,Cu+ Cu + Cu 2+,歧化反应,阳极正常溶解,阳极不完全氧化,四、溶液配制,硫酸铜热水(50-60) 溶解,硫酸,1,2,0.5g/L锌粉12g/L活性炭,冷却后,3,4,过滤后,添加剂 (明胶等),冷却后,添加剂的溶解方法,同一配方中各光亮剂可配成混合溶液使用 用自来水配的溶液不需要加氯离子 用蒸馏水配的溶液需要加0.1ml/L盐酸,六、工艺维护,1 固体悬浮液会加速镀液的分解，镀液要定期过滤，最好连续过滤 2 硫酸铜含量过高时会在阳极上结晶造成阳极钝化，此时需要加一些硫酸稀释溶液,过高的氯离子的去除方法,(1) 用新生成的碳酸银、硝酸银生成氯化银沉淀