【doc】硫酸铜镀铜溶液中杂质的影响及其对策

【doc】硫酸铜镀铜溶液中杂质的影响及其对策 硫酸铜镀铜溶液中杂质的影响及其对策 1992年9月电镀与涂饰第11卷第31IlI?63? 一 ,刖舌 策 T& 作为镀铜溶液,现在广泛采用以下3种镀液;硫酸铜镀锕溶液,氰化镀锕溶液以爱焦磷 酸盐镀铜溶液.其中硫酸铜溶液与其它镀锕溶液相比具有以下的优点:配制镀液费用低,镀 液管理容易,废水处理简单.而且以前硫酸铜镀铜存在的"镀液分散能力差"等缺点也由于 添加荆的开发和镀液组成的改善而得到克服,因此硫酸铜镀锕作为装饰镀层和功能性镀层获 得广泛的应用. 硫酸铜镀铜是随着塑料电镀技术的应用而发展起来的.最近正在取代焦磷酸盐镀铜,在 印刷电路板孔内镀覆方面的应用迅速发展.其原因是硫酸铜镀铜除了具有前述的特征外,还 能获得整平性好,内部应力小的柔软镀层. 为了保证硫酸锕镀铜溶液获得良好的整平性,光亮度和优良的镀层物性,需要严格的镀 液管理.其中镀液杂质的管理和处理一直是主要问题. 本文介绍在通常广泛应用的装饰性光亮硫酸锕镀铜溶液中杂质的影响,特别是现场的故 障. 二,杂质的种类及混入的途径 镀液的杂质,大致可以分为有机杂质和无机杂质(金属杂质).通常,可以说硫酸铜镀 铜对无机杂质(金属杂质)不敏感,但对有机杂质敏感,因此必须充分注意. 1.有机素质 一 般认为,有机杂质的混入有以下4种途径. (1)添加剂 在镀液中添加的有机光亮剂(有机硫化合物,染料以及高分子聚合物等的组合添加荆) 的分解产物.这种分解产物是在镀液中由于自然分解和在阳极氧化分解的副产物. (2)设备 由于镀槽衬里材料的溶解(尤其是可塑性有机衬里材料的溶解),新品种的阳极袋,挂 具,滤布中纤维素高分子等的溶解的生成物. (3)键液 有从电镀原材料的药品箱内壁渗出的有机物,也有在药品制造厂中不知不觉混入的有机 钧.这些有机物在配制镀液时{瞌电镀原材料混入镀被 列邺 其,及}?一一影,兰质一蠡}-一擞堡日遣时鲺速,一译,L^ ' 64?Sept1992Eleetroplating&Finishing 一… …一一一 一一 (4)电镀工艺过程 Vol11No3 从前处理工序等特入的有机物. 2?无机(金属)杂质 无机金屑)杂质掘入的途径太体和有机杂质的情形相同,一般认为是在以下4种场台 混入. f1j电艟z艺过程 从前处理工序带入的]Ere,zn,A1等金属杂质或预镀后由于水洗不充分带入预镀溶 液q 的其它金属杂质. (2)镀件 在强酸性镀艘巾,镀件基体材料溶解:不仅如此,还有掉入镀梢中的镀件等的溶解. (3)键液 在配制镀辩r,调整镀液的药品中借入的金属杂质. (4),设备 从镀槽等设备或汇流条中溶解带入的金属杂质. 三,杂质的影响及其对策 1.有机杂质的膨响及对策 与其它镀铜液相比,硫酸铜镀铜液大都使用添加剂,因此容易积蓄添加荆的分解产物. 其中尤其是染料系的分解产物与现场中产生的大部分故障密切相关.而且故障的现象也比较 复杂. 通常,硫酸铜镀渡必须定期地进行活性炭处理. 有机杂质种类的确定比较困难,但是一般可以分为以下3种. (1)油污 如前所述,油污的混入大都是从设备(搅拌装置)或前处理工序中带入,可以用活性炭 处理除去. 油污的影响:使镀层产生针孔. (2)表面活性剂 表面话性剂是从前处理工序(尤其是脒油剂)以及更换新阳极袋或滤布时混入.因此, 在更换时必须先充分洗净. 除去方法只有活性炭处理方法.根据活性荆的种类加入适量的双氧水或高锰酸钾,将有 机杂质分解,其后往往也还要用活性炭处理,才能除去. 表面活性剂的影响:使镀层光亮度降低,发暗. (3)分解产枷 分解产物的影响随电镀工艺过程和基体材料的不同而异.必须定期进行衙性处理.降低 镀液中添加荆分解产物的积蓄. 添加剂的浓度对镀层附着性能的影响如图1所示.图!是采用下述试验方法就得的结 果:使用力,0亨F210镀液,用2A/din.电流密度镀锕5分钟,然后在镀渡中箨!l通 电!,5分钟,再镀铜5分钟,并在镀镍和镀铬之后进行弯曲试验. 承加剂的浓度对镀层物理性能影响也很大,其结果如图2所示.由此可见.过量的添加 剂和分解产镪对镀县附着性能及镀层幸身理性能(延展性,硬度)影响很大.表1表示了工艺 , , 4 毫I 鑫3 :萎 羹l 0———一 ? 电镀与涂饰第11卷第3期?65? 图1.添加荆浓度对键层附着性能的影响 衰l ?; -薹 壁 芭 皤 图2.添加荆浓度对棱层硬度殪 延伸率的影响 各厂活性炭处理周期 根嚣辫舔措住获 工厂槽试验的分析值基体制品工艺装置 添加剂量处理周期.r A社100%522年铁杂一货品Cu-Ni-Cr手动 B社100%2soni1年铁汽'车Cu-Ni-Cr自动 C社I100%38o%1年锌压铸件杂货品Cu-Ni-Ag(或Au)手动 D社100180%0.5年塑料汽车Cu—Ni-Cr自动 E社80170%1年塑料家电杂货-Cu-Ni—Cr自动 F杜120i15o0.3年铜台磕I家电】Cu-Snf自动 比较时根据赫尔槽(ZA,zoO.)试验的珏加射量和根据升折的器加莉量(古升解产 物) .分析方拄l样j瞳用哑光光度计(城长560mm)爵定(用同最度的蕞馥做校准线) 过程,基体材料不同的各工厂的话性炭处理周期. 分解产物的影响:使镀层光泽,整平性降低,并发生镀层烧焦和段差镀层,产生双层 镀 层和底镀层等的尉着不良. 2.无祝(金属)杂质的辱响爱对策 在无机(金属)杂质混入的场合,因为杂质不能除去,只能稀释镀液或重新配制镀液. 因此,必须追究原因,立刻采取对策.如果不采取对策,保持原状的话,就会有添加剂消耗 量增加,助长有机杂质的发生的结果.: (1)铗 铁是由前处理工序带入或卣基体金属的溶解而混入镀液的.它使电流效率和分散能力降 低.在镀液中含铁达到10g/Lp),上时,镀层就会产生针孔,整平能力,光亮度降低,镀层粗 糙. (2)镍 铢同铁一样,将导致镀被电流效率和分散能力降俺,还使阳极溶解性恶化等.在镀渡中 ?66?se1902 镍含量达到10g/L以上时 (3)锌 Electroplating&Finishing 镀层就会产针孔.整平能力, VO111No3 光亮度降低,并使镀层粗糙. 镀液中锌含量在5g/L以上耐,镀层整平傩和光亮度降低. (4)铅 铅在镀液中影响最大,时微量的铅就会导致镀层起麻点. (5)氰化枷厦一价铜 氰化物和一价铜是从氰化预镀铜液中带入的.预防的是改善氰化预镀锕后的水冼条 件.为了除去镀液中氰化物和一价铜.应当采用活性炭处理(在镀液中加入粉求活 性炭,加 温到6O?以上,搅拌1小时),并重新补充调整添加剂.它们对镀液的影响是,俞量达 0.5g/L时,镀层将发生针孔,整平性降低,发暗. (6)氯 镀液中微量的氯作为光亮剂的成份之一是必要的.但含量过多便将变成杂质.其含量达 到25mg/L以上时,附极就钝化,电压上升,阳极泥渣增多,镀液发生故障,添加剂消耗量 增多.造成镀液中氯离子增多的原因是使州氯化镍镀液预镀之后水洗不良以及从挂具的裂缝 中带入.除去的方法:在镀液中添加锌粉1g/L以上,充分搅拌,然后进行活性炭处理,垠 后补充调整添加剂. 还有,金届杂质混入量多的镀液在进行化学分析时,用络合滴定方法有时也会产生较大 的误差. 氯含量在150mg/L时,镀层整平性降低,高电流区容易产生烧焦. (7)铬 镀液中含有微量六价铬(30mg/L左右)时,由于被还原为三价铬,因此对镀液性能没 有影响.但是含量一增多,镀层的光泽,整平性,均镀能力将降低. 四,结语 如前所述,硫酸铜镀铜液对无机(金属)杂质不太敏感.但是,氯离子和添加剂分解产 物对镀液性能影响大,将造成镀层光泽和整平性降低.还有,在添加剂消耗量迅速增加的场 合,必须立即追究原因,并根据需要进行活性炭处理.采用活性炭处理,由于降低了添加剂 分解产物的含量,其它杂质的允许含量增多,因此可以扩大镀液的管理范围. (译自表面技术Vo1.40No.5) 本刊自办发行,本期已附发1993年度预订单, 请及时汇款订阅本刊!