全光亮酸性镀铜
全光亮酸性镀铜镀液, 是在硫酸盐镀铜镀液的基础成分中加入有机组合的光亮剂和添加剂。所镀得的镀层光亮、柔软、孔隙率低、镀液的整平性好, 但还存在着操作温度不能高于40℃、形状复杂的零件在低电流密度区光亮较差, 槽液维护比较复杂等不足之处, 因此, 近几年来国内许多研究单位和工厂针对这些不足作进一步研究, 以期开发出更高水平的新型组合光亮剂(具有全光亮酸性镀铜工艺的操作温度在40℃以上时稳定性能优越、光亮电流密度范围宽、光亮剂用量少、维护操作方便、镀后不需除膜等优良性能)。
(一)全光亮酸性镀铜光亮剂
酸铜光亮剂有二大系列: 一类是非染料体系(如传统非染料体系由M、N、SP、P组成), 另一类是染料体系(如日本进口的210), 现就非染料体系的组成、性能作简要的介绍。
1．含巯基的杂环化合物或硫脲衍生物
通式为: R—SH
这一类化合物, 既是光亮剂又是整平剂。市售有代表性的有: 乙撑硫脲(N), 乙基硫脲, 甲基咪唑啉硫酮, 2-四氢噻唑硫酮, 2-巯基苯骈噻唑, 2-巯基苯骈咪唑(M)……
2．聚二硫化合物
通式为: R1—S—S—R2
式中R1为芳香烃(苯基)、烷烃、烷基磺酸盐或杂环化合物; R2为烷基磺酸盐或杂环化合物。
这一类化合物是良好的光亮剂。市售有代表性的有: 聚二硫二丙烷磺酸钠(SP), 苯基聚二硫丙烷磺酸钠……
2．聚醚化合物
通式为: (-CH2-CH20-)。
这类光亮剂实质为表面活性剂, 采用的是非离子型和阴离子型。这类表面活性剂除了它的润湿作用能够消除镀铜层产生针孔和麻砂现象外, 还能够提高阴极极化作用, 使镀铜层的晶粒更为均匀、细致和紧密, 而且还有增大光亮范围的效果。其不足之处是, 因为在阴极上产生一层肉眼看不见的憎水膜, 因此镀铜后必须在除膜溶液中除膜, 然后方可进行镀镍, 以保证镀层的结合力。市售有代表性的有: 聚乙二醇(分子量为6000), OP10或OP21, 乳化剂, AE0乳化剂……
上述各类光亮剂必须组合使用。搭配恰当, 才能镀出镜面光亮、整平性能和韧性良好的镀铜层。这可能是由于硫酸盐镀铜镀液的总的吸附效果主要依赖于它们的共同作用。
在市场上, 有很多全光亮酸性镀铜光亮剂商品, 大多是染料型的, 选用几个厂商的产品, 如表3—3—7、表3—3—8和表3—3—9所列。
(二)工艺规范(见表3—3—7、表3—3—8和表3—3—9)
表3—3—7全光亮酸性镀铜工艺规范(挂镀)(一)
表3—3—8 全光亮酸性镀铜工艺规范摘选(挂镀)(二)
除膜工艺:
(1)电解除膜法(阳极电解):
氢氧化钠20g／L碳酸钠(或磷酸三钠)20g／L
阳极电流密度3A／dm2～5A／dm2温度30℃～50℃, 时间5s～15s (2)化学除膜法:
氢氧化钠30g／L～50g／L十二烷基硫酸钠2g／L～4g／L
温度40℃～60℃, 时间5s～15s
镀件除膜后, 必须经清洗中和(硫酸中和)后再镀光亮镍, 如镀亮铜后直接镀铬能够不必除膜。
(三)镀液配制方法
先将计算量的硫酸铜溶解在配制体积2／3的温水中, 当硫酸铜完全溶解和冷却后, 在不断搅拌下慢慢地加入硫酸(加入硫酸时为放热反应), 静止镀液并进行过滤, 再加入规定的添加剂后, 试镀合格后即可生产。
(四)镀液成分和工艺规范的影响(以非染料体系为例)
1．硫酸铜
根据生产条件和不同的要求, 硫酸铜含量可采用150g／L～220g/L范围内。铜含量低, 允许工作电流密度低, 阴极电流效率低。硫酸铜含量的提高受到其溶解度的限制, 而且镀液中随硫酸含量的增高而硫酸铜的溶解度相应的降低。因此硫酸铜含量必须低于其溶解度才能防止硫酸铜析出。
表3—3—9 全光亮酸性镀铜工艺规范(挂、滚镀)(三)
2．硫酸
硫酸在镀液中能显著降低镀液电阻, 能防止硫酸铜水解沉淀。硫
酸含量低时镀层粗糙, 阳极钝化, 增加硫酸含量, 能提高均镀能力, 但有些光亮剂易于分解。
3．光亮剂