我们先看一个典型的化学镀铜液的根据处方配药:
    硫酸铜/甲醛/酒石酸钾钠/牢稳剂。1mg/氢氧气化钠/这个根据处方配药中硫酸铜是主盐,是供给我们需求镀出来的金属的主要原料。酒石酸钾钠称为络合剂,是维持铜离子牢稳和使反响速度遭受扼制的关紧成分。氢氧气化钠能保持镀液的pH值并使甲醛充分施展恢复效用。而甲醛则是使二价铜离子恢复为金属铜的恢复剂,是化学镀铜的关紧成分。牢稳剂则是为了避免当镀液被催化而发生铜的恢复后,能对恢复的速度施行合适扼制,避免镀液自个儿猛烈分解而造成镀液失去效力。
    化学镀铜当以甲醛为恢复剂时,是在碱性条件下施行的,铜离子则需求有络合剂与之形成络离子,以增加其牢稳性。常用的络合剂有酒石酸盐、EDTA、多元醇、胺类化合物、乳酸、宁檬酸盐等。我们可以用如下所述通式表达铜络离子:Cu2+·络合物,则化学镀铜恢复反响的表现式如下所述:
    络合物+2HCH0+40H一一Cu+2HC00一+H2+2H20+络合物这个反响需求反应剂催化能力发生,因为这个适应于经活化处置的非金属外表,不过在反响着手后,当有金属铜在外表着手淤积出来,铜层就作为进一步反响的反应剂而起催化效用,使化学镀铜得以接着施行。这与化学镀镍的自催化原理是同样的。当化学镀铜反响着手往后,还有一点副反响也会发生:
    一→这个反响也叫”坎尼扎罗反响“,它也是在碱性条件下施行的,将耗费掉一点甲醛。
    →Cu20+HC00一这是不绝对恢复反响,所萌生的氧气化亚铜会进一步反响:
    一→→2Cu++20H一也就是说,一小批恢复成金属铜外,还有一小批恢复变成一价铜离子。一价铜离子的萌生对化学镀铜是不顺利的,由于它会进一步发生歧化反响,恢复为金属铜和二价铜离子:
    →这种由一价铜恢复的金属铜是以铜粉的方式显露出来在镀液中的,铜粉变成进一步催化化学镀的非管用核心,当散布在非金属外表时,会使镀层变得不细腻,而当散布在镀液中时,会使镀液很快分解而失去效力。
    镀液各组分的影响二价铜离子(主盐)的液体浓度变动对化学镀铜淤积速度有较大影响,而甲醛液体浓度在达到一定的量后,影响不曲直常大,况且与镀液的pH值相关系近关系。当甲醛液体浓度高时(2mol/L),pH值为11~11.5,而当甲醛液体浓度低时(0.1~0.5mol/L),镀液的pH值要求在12~12.5。
    假如溶液中的pH值和溶液的其它组分的液体浓度永恒固定,不管是增长甲醛还是是二价铜离子的含量(在工艺准许的范围内),都可以增长镀铜的速度。
    化学镀铜的反响速度(ν)与二价铜离子、甲醛和氢氧气根离子的关系可以用以下关系式表达:
    ν=K[Cu2+]0.69[HCHO]0.20[OH一在大多以甲醛为恢复剂的化学镀铜液中,甲醛的含量是铜离子含量的数倍。酒石酸盐的含量也要比铜离子高,当其比值大于3时,对铜恢复的速度影响并不曲直常大,不过假如低于这个值,镀铜的速度会稍有增加,不过镀液的牢稳性则减退。除开酒石酸钾钠外,其它络合剂也可以用于化学镀铜,譬如宁檬酸盐、三酒精胺、EDTA、甘油等,但其效用效果有所不一样。最为适应的仍然酒石酸盐。
    工艺条件和其它成分的影响温度增长,镀铜的速度会加快。有点工艺提议的温度范围为30~60℃,不过过高的温度也会引动镀液的自分解,因为这个,最好是扼制在室温条件下办公。
    值偏低时,容易发生淤积出来的铜外表钝化的现象,有特殊情况使化学镀铜的反响休止下来。温度过高和认为合适而使用空气拌和时,都有引动铜外表钝化的风险。在镀液中参加少量EDTA可以避免铜的钝化。
    其它金属离子对化学镀铜过程也有着一定影响。那里面镍离子的影响基本上是正面的。尝试表明,在化学镀铜液中参加小量镍离子,在玻璃和分子化合物塑料等光溜的外表上可以获得高品质的镀铜层。而不含镍离子的镀液里,获得的镀层与光溜的外表接合不牢。添加镍盐会减低铜离子恢复的速度。在含镍盐时,镀液的淤积速度为0.4μm/h,不含镍盐时,化学镀铜的淤积速度为0.6μm/h。当包括镍盐时,镍离子会在镀覆过程中与铜离子共淤积而形成铜镍合金。当化学镀铜液中镍离子的含量为4~17mmol/L时,镀铜层中镍的含量为1%~4%。
    需求注意的是,在包括镍的化学镀铜液的pH值低于11时,有时候镀液会显露出来凝胶现象。这是甲醛与其它成再保险括镍的化合物发生了聚合反响。
    在化学镀铜中,钴离子也有大致相似的效用,不过从成本上思索问题仍然认为合适而使用添加镍较好。当镀液中有锌、锑、铋等离子混合乎时尚,都将减低铜的恢复速度。当超过一定含量时,镀液将不可以镀铜。因为这个,配合制造化学镀铜应尽力认为合适而使用化学纯级别的化工原料。
    化学镀铜液的牢稳性以甲醛作恢复剂的化学镀铜不止只可以在被活化的外表施行,在溶液本体内也可以施行,而当这种反响一朝发生,便会在镀液中生成一点铜的微粒,铜微粒变成进一步催化铜离子恢复反响的反应剂,最后造成镀液在很瞬息间内绝对分解,成为透明溶液和沉淀在槽底的铜粉。这种自催化反响的发生提出了化学镀铜牢稳性的问题。
    在实际出产中,期望没有本体反响发生,铜离子仅只只在被镀件外表恢复。因为被镀外表是被催化了的,而镀液本体中尚没有催化事物,因为这个,化学镀铜在起初运用时不会发生本体的恢复反响,同时因为非催化的恢复反响的活化能较高,要想自发发生需求克服一定的阻力,不过众多因素会增进非催化反响向催化反响过渡,最后造成镀液的分解。以下因素有可能会减低化学镀铜液的牢稳性。电镀电源①镀液成分液体浓度高。铜离子和甲醛以及碱的液体浓度偏高时,固然镀速可以增长,但镀液的牢稳性也会减退。因为这个,化学镀铜有一个极限速度,超过这一速度,在溶液的本体中便会发活着回来原反响。特别在温度较高时,溶液的牢稳性表面化减退,因为这个,不可以一味地让镀铜在高速度下淤积。
    ②超过限量的装载。化学镀铜液有一定的装载量,假如超过了每升镀液的装载量,会加快镀液本体的恢复反响。譬如空载的镀液,当碱的液体浓度达到0.9mol/L时,才会发生本体恢复反响。而在装载量为60cm2/L、碱的液体浓度在0.6mol/L时,便会发生本体的恢复反响。
    ③配位体的牢稳减退。假如配位体不充足或所用配位体不完全可以担保金属离子的牢稳性,镀液的牢稳性也跟着减退。譬如当酒石酸盐与铜的比率从3:1降到l.5:1时,镀液的牢稳性便会表面化减退。
    ④镀液中存在固体催化微粒。当镀液中有铜的微粒存在时,会导发本体发活着回来原反响。这有可能是从经活化外表上剥离的活化金属,也有可能是从镀层上剥离的铜颗粒。还有就是配合制造化学镀铜液的化学原料的纯净度,有杂质的原料配合制造的化学镀铜牢稳性肯定曲直常不好的。
    增长化学镀铜牢稳性的处理办法为了避免有弊于化学镀铜的副反响发生,一般要采取以下处理办法。
    ①在镀液中参加牢稳剂。常用的牢稳剂有多硫化物,如硫脲、硫代硫酸盐、2-巯基苯并噻唑、亚铁氰化钾、氰化钠等,但其用量务必细小,由于这些个牢稳剂同时也是催化中毒剂,稍一超过限量,会使化学镀铜休止反响,绝对镀不出铜来。高频脉冲电源②认为合适而使用空气拌和。空气拌和可以管用地避免铜粉的萌生,抑制氧气化亚铜的生成和分解,但对参加槽中的空气要施行去油污等过淋处理办法。
    ③维持镀液在正常工艺规范。不要轻易增长镀液成分的液体浓度,尤其是在补加原料时,不要超过限量。最好是依据受镀平面或物体表面的大小或剖析来较为正确地估算原料的耗费。同时,不要随便升高镀液温度,在调试各种成分的液体浓度和调高pH值时都要细小心。在不办公时,将pH值调试到微弱的碱性,并加盖保留。
    ④维持办公槽的保洁。认为合适而使用专用的化学镀槽,槽壁要光洁,不要让化学铜在壁上有淤积,假如发觉有了淤积,要趁早扫除净尽并洗净后,再用于化学镀铜。去除槽壁上的铜可以认为合适而使用稀硝镪水浸渍。有条件时要认为合适而使用循环过淋镀液。
    化学镀铜层的性能研讨表明,经过化学镀铜取得的铜层是无定向的分不对偶的文体,其晶格常数与金属铜完全一样。铜的晶粒为0.13μm左右。镀层有相当+高的显微内部策应力[176.5MPa(18kgf/mm2)]和显微硬度[1.96~2.11GMPa(200~215kgf/mm2)],况且纵然施行热处置,其显微内部策应力和硬度也不任何时间间而减低。
    减低铜的淤积速度和增长镀液的温度,铜镀层的可范性增加。有点添加物也可以减低化学镀铜层的内部策应力或硬度,譬如氰化物、钒、砷、锑盐离子和有机硅烷等。当温度超过50℃,包括聚甘醇或氰化物牢稳剂的镀液,镀层的范性会较高。
    化学镀铜层的大小电阻率表面化超过实体铜(1.7×10-6Ω·cm),在包括镍离子的镀层,电阻会有所增加。因为这个,对铜层导电性要求比较敏锐的产品,以不添加镍盐为好。这种事情状况对于普通化学镀铜可以疏忽。