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酸性镀铜工艺及添加剂使用刘强高级工程师1. 前言全光亮酸性镀铜工艺参数即基础成分和操作参数严格按照电镀产品要求确定：要求最高光亮度和最高填平速度的铜酸比（五水硫酸铜与硫酸之比）最高可达到4.6，硫酸铜最高可达到230g/l，硫酸最低可达50g/l；随着对均镀能力和走位深度要求的提高，必须通过调低对最高光亮度和最高填平速度的要求，装饰性电镀铜酸比最低可降至1.8，硫酸铜最低可降至150g/l，硫酸最高可达到85g/l。
对于均镀能力和走位深度要求极高的线路板行业电镀铜，铜酸比最低可降至0.33，硫酸铜最低可降至50g/l，硫酸最高可达到150g/l。
因此全光亮酸性镀铜工艺的逻辑是：①硫酸铜与硫酸的维护方向因同离子效应限制，填平光亮和均匀走深要求重点的限制而完全相反；②要提高填平速度和出光光亮度，就要提高铜酸比和硫酸铜绝对含量，牺牲部分均镀能力和走位深度；要提高均镀能力和走位深度，就要降低铜酸比和硫酸铜绝对含量，牺牲部分填平速度和出光光亮度。
通过对铜酸比和硫酸铜含量的检测，就能知道在0.33-4.6铜酸比所处的位置，以及当前位置是填平光亮度不能满足要求还是均匀走深度不能满足要求。
当铜酸比、硫酸铜策略确定后，添加剂的抑制比策略应与铜酸比策略大方向一致以保持重点要求最佳化，局部相对抗，以防一边倒产生均匀走深或填平出光性能恶化。
镀液高低区沉积速度相对均衡。
例如对于填平出光型镀液，硫酸铜很高，硫酸很低，填平剂、开缸剂要低，光亮剂要高，当低位走深和均匀度不能满足要求时适当提高提高填平剂、开缸剂比例；对于均匀走深型镀液，硫酸铜很低，硫酸很高，填平剂、开缸剂要高，光亮剂要低，当填平出光速度不能满足要求时适当提高提高光亮剂比例；要达到良好的效果，不仅高低铜酸比充分发挥其长,更关键在于添加剂杨其长，避其短，力量均衡。
对填平出光要求低对均匀走深要求高的产品，大比例使用光亮剂，不仅浪费，而且导致低位达不到要求；对填平出光要求高对均匀走深要求低的产品，大比例使用填平剂、开缸剂导致出光填平速度慢，低位孔隙难填平，发黑发暗，高位电流范围被压缩，易起雾朦，甚至烧焦。
光亮酸性镀铜常见故障分析和排除一.杂质的影响和去除1．有机杂质的处理对镀铜液中的光亮剂，通常是采取勤加、少加的原则，避免一次性加入过多的光亮剂。
如果光亮剂加入量过多，或者在镀铜液温度高时光亮剂足量，但在镀铜液冷下来后则光亮剂就显得过量了，这时的光亮剂就起到了有机杂质的影响。
在电镀零件的低电流密度区出现亮与不亮的明显分界，复杂零件的深凹处镀铜层发花，甚至镀层上有铜粉末状析出物等故障。
镀液中的光亮剂(有机杂质)如果稍多可以通过电解的方法消耗，也可以通过加入少量双氧水破坏部分光亮剂，再行调整。
但一次双氧水加入量不宜大于0．ImL／L，且应在强烈搅拌下稀释10倍以上加入。
需要注意的是双氧水对镀液中M、N光亮剂的破坏，可能会造成镀液中整体光亮剂比例的失调。
如果有机杂质过多，这时只能采取停产大处理的方法来除去镀铜液中的有机杂质。
在大处理时应注意：(1)能不加氧化剂只加活性炭吸附即可时，则尽量避免在镀铜液中加氧化剂。
因为加入的氧化剂稍不慎可能未除尽有机杂质，甚至会使后加入的光亮剂再度被破坏，短时间很难调至正常。
(2)双氧水氧化性比高锰酸钾弱，其分解产物为无害的水。
因此，非必要时，仍以加双氧水为好。
若镀铜液中双氧水稍多又急于电镀生产时，可通过加入适量的高锰酸钾来氧化破坏双氧水(此时双氧水成为还原剂)，加入量由试验确定。
(3)加入氧化剂破坏镀铜液中有机杂质时，务必加热到55℃～65℃，强烈搅拌0．5h以上，否则一是氧化不彻底，二是残存物除不尽。
因此，必须备有钛质蒸汽管或电加热器用于加热。
(4)一般来讲，大处理要采用优质活性炭，在处理彻底后应补加开缸电镀的光亮剂。
但有时处理并不彻底，则应通过霍耳槽试验来决定添加开缸光亮剂还是加补充剂和加人量的多少。
2．氯离子的处理在光亮硫酸盐镀铜液中，氯离子可以降低镀铜层的应力，提高镀铜层的韧性，同时适量的Cl-离子还能提高镀铜层的光亮度和整平性，使零件的低电流密度区镀层更亮。
但它的含量过高时(≥120mg／L)，就会使镀铜层粗糙，产生树枝状条纹并失去光泽等。
酸性光亮镀铜的原材料和阳极的质量问题酸性光亮镀铜已经被广泛应用了十几年，但人们往往看重光亮剂的选择，而忽视了原材料的纯度和铜阳极含磷量对镀液和镀层质量的影响。
下面就这方面谈谈个人的体会。
1、硫酸铜硫酸铜为酸性光亮镀铜溶液的主要成分之一。
近年来某些生产厂为了牟利，用废杂铜粗制滥造，甚至还有将报废含有光亮剂的酸性光亮镀铜溶液蒸发结晶出售，因此经常发生硫酸铜含铁、氯离子、光亮剂或机械杂质过多。
用这种劣质硫酸铜配置或补充镀液，生产时便会出现各种各样的弊病。
有时还误以为是光亮剂有问题，花大量时间去检验光亮剂的质量而延误生产。
又会因硫酸铜不纯而处理镀液和镀层不合格必须增加抛光或退后再镀, 时间和经济损失不算, 万一不能及时交货更会影响电镀厂的信誉。
酸性光亮镀铜溶液中含铁过多便很难处理。
虽然有人提出用碳酸铜或有机萃取剂除铁, 但经济上很不合算。
镀液中的铁的质量浓度应控制在10g/L以下, 超过12g/L时镀液的阴极电流效率和镀层的光亮度下降, 甚至无光泽、粗糙、烧焦和阳极钝化。
如果硫酸铜含铁量过多, 配制成的镀液就会不同程度地出现上述故障。
氯离子是酸性光亮镀铜溶液中不可缺少的成分。
这是由于它在镀液中除了与一价铜生成不溶于水的氯化亚铜, 从而消除了一价铜离子的影响外, 还能够降低和消除光亮铜镀层因夹杂有机光亮剂及其分解产物所产生的内应力, 提高了镀层的延展性。
镀液中氯离子的质量浓度控制在10～80mg/L范围内才能镀出镜面光亮和延展性良好的铜镀层, 但如果超过其上限, 铜镀层的光亮度便下降和低电流密度区不亮, 严重时铜镀层粗糙和产生毛刺, 甚至烧焦。
过多的氯离子虽然可以处理掉, 但总不应该买含氯离子过多的硫酸铜处理后再用吧。
有些硫酸铜含结晶水过多, 呈淡蓝色。
换句话说, 就是硫酸铜含量不足。
如果用这种硫酸铜按常规配方以5个结晶水计算的重量来配制镀液时, 镀液中的硫酸铜质量浓度便不够了。
如果硫酸铜溶解后溶液呈混浊就说明混入了机械杂质。
全光亮酸性镀铜全光亮酸性镀液，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可以消除镀铜层产生针孔和麻砂现象外，还可以提高阴极极化作用，使镀铜层的晶粒更为均匀、细致和紧密，并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，所以镀铜后必须在除膜溶液中除膜，然后方可进行，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。
酸性光亮镀铜工艺及配方一、酸性镀铜光亮剂特点：1、快速出光，特好的填平度，即使低电流密度区也可得到极高的填平度。
2、广泛的电流密度范围均可得到镜面亮度。
3、工作温度范围宽，18—< xmlnamespace prefix ="st1" ns ="urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />40℃都可得到镜面亮度。
4、镀层内应力低，延展性好，电阻率低，可应用于各种不同的基体材料电镀。
铁件、锌合金件、塑胶件等同样适用。
5、光亮剂对杂质容忍度高，性能稳定，易于控制。
一般在使用一段长时间（约800-1000安培小时/升）后，才需用活性碳粉处理。
6、沉积速度快。
在4.5安培/平方分米的电流密度下,每分钟可镀1微米的铜层,电镀时间因而缩短。
（酸性镀铜溶液是一种强酸性的简单盐电镀溶液，镀液中没有使用络合剂。
)二、电镀工艺条件：原料范围标准硫酸铜200－240g/L220 g/L硫酸55－75g/L65 g/L氯离子15－70mg/L20－40mg/LBFJ-210Mμ5－12ml/L8 ml/LBFJ-210A0.5－1.0ml/L0.6 ml/LBFJ-210B0.5－1.0ml/L0.6 ml/L温度18－40℃24－28℃阴极电流密度0.5－10A/dm2阳极电流密度 1.5－8A/dm2搅拌空气搅拌空气搅拌三、镀液的配制：1、先在镀槽中（待用缸或备用缸）加入1/2体积蒸馏水或去离子水，加热至40－50°。
（所用水的氯离子含量应低于70mg/L（ppm））。
2、加入计算量的硫酸铜，搅拌至完全溶解。
3、加入活性炭2g/L，搅拌1小时后静止8小时用过滤泵，把溶液滤入清洁的电镀槽内。
加去离子水至规定体积。
4、在不断搅拌下慢慢加入计算量的化学纯硫酸，（注意：此时会产生大量热能，故需强力搅拌，慢慢添加，以使温度不超过60℃。
酸性电镀铜基本资料酸性电镀是金属电镀中最常见的一种方法，其中酸性电镀铜具有广泛的应用，尤其在电子、电器行业中，它是最常用的一种电镀，也是生产中必不可少的一种材料之一。
在本文中，我们将讨论关于酸性电镀铜的基本资料。
1. 什么是酸性电镀铜？酸性电镀铜是通过电解过程在铜的表面镀上一层铜。
这个过程涉及到将铜铸坯在一个电解槽中作为阳极，将电解液放在槽中，然后将铜板放置在电解槽中作为阴极。
在这个过程中，电流通过电解液，金属离子被释放，并沉积在铜板的表面。
2. 酸性电镀铜的优点酸性电镀铜在制造电子和电器方面具有许多优点，这些优点使其成为行业中的首选材料之一。
以下是酸性电镀铜的优点：- 良好的导电性能：铜本身是良好的导电性材料，因此酸性电镀铜也有相同的特性。
- 良好的可塑性：酸性电镀铜不仅具有良好的导电性，而且具有优秀的可塑性，在制造电器和电子元件时非常常用。
- 耐蚀性：酸性电镀铜的抗氧化性能非常好，不容易被腐蚀，也不容易受到氧化的影响。
3. 酸性电镀铜电解液成分酸性电镀铜的电解液通常包括铜盐、硫酸和硫酸氢钾。
钠盐也可用于电解液中。
这些成分的配比会影响电镀过程的速度和均匀度。
4. 酸性电镀铜的应用酸性电镀铜广泛应用于电子、电器、汽车电器、医疗、电信等行业。
酸性电镀铜可以用于生产PCB、板载器件、关闭器件、绕线线材、高真空管子等组件。
5. 酸性电镀铜的工艺流程酸性电镀铜的工艺流程包括以下步骤：- 表面处理：搓洗、除油、除氧。
- 浸泡镀前处理：微酸洗、活化药水处理、精洗。
- 镀铜处理：控制铜离子浓度、温度、PH值和电流密度。
- 机械抛光：通过磨光、抛光来得到光滑的表面。
- 镀后处理：包括酸洗、清洗、热退火、冷浸镀等处理方式。
6. 酸性电镀铜的缺陷尽管酸性电镀铜有许多优点，但它也存在一些缺点。
最大的缺点之一是在电镀厚度较大的情况下，不容易形成均匀的表面。
此外，它对环境的影响比较大。
结论总之，酸性电镀铜是制造电子和电器中应用最为广泛的一种材料之一。
光亮酸性镀铜的故障原因及处理方法光亮酸性镀铜是上世纪60年代由于塑料电镀的推广，重新开发了由主光亮剂、表面活性剂和整平剂三大成分组成的添加剂（如多种有机硫化物、染料及聚合高分子化合物等），使镀铜层具有镜面光泽。
从而迅速普及作为钢铁件的防护一装饰性镀层的中间层。
同时也用于印制板上镀铜，无需抛光直接制板。
近年来，随着电镀向高科技、高品位方向发展，对光亮酸性镀铜工艺提出了更高的要求。
影响光亮酸性镀铜质量故障的原因很多，要防患于未然，就必须严格执行工艺规范，平时要注意镀液管理及设备的维护；出现故障时，仔细查找原因并加以处理。
本文列举了光亮酸性镀铜常见故障，产生原因及处理方法，供同仁参考。
光亮酸性镀铜-镀层粗糙和毛刺1.1产生原因（1）镀液中硫酸铜浓度过高或过低；（2）阳极含磷量不足或过多；（3）镀液中混进了固体微粒或硫酸铜原料中有不溶性物质；（4）镀液中氯离子含量过高；（5）在氰化物镀铜打底的镀层上出现粗糙或毛刺；（6）微粒从压缩空气搅拌中混入。
1.2处理方法（1）分析调整硫酸铜（150～220g/L）与硫酸（50～70g/L）质量浓度之比，一般为3：1.硫酸铜的质量浓度过高，尤其是冬季，电极上、槽壁上会析出硫酸铜结晶，镀层产生毛刺；过低，则镀层粗糙。
（2）检验阳极的含磷量。
其磷的质量分数应在0.04%～0.07%范围内。
若磷的质量分数低于0.02%时，形成的膜难以阻止一价铜离子的产生，而使镀液中铜粉增多；若磷的质量分数超过0.1%时，影响铜阳极的溶解，使镀液中二价铜离子的含量下降，并生成大量阳极泥。
平时要使用聚丙烯阳极袋，最好经过拉毛处理的，防止阳极泥污染镀液而造成镀层粗糙和毛刺。
（3）过滤溶液，如倒缸后仍引起毛刺，应检查过滤机、阳极袋。
检查硫酸铜中有无不溶性物质，可将硫酸铜原料溶解于水中，如呈混浊状，说明有不溶物质，应改用高纯度优质硫酸铜。
平时镀液最好采用连续过滤，既能消除一价铜，又能将悬浮物滤掉。
光亮酸性镀铜常见故障分析和排除：镀层粗糙酸性镀铜层表面粗糙的原因主要有：零件表面预镀镍层太薄或粗糙；预镀镍进入硫酸盐镀铜液中未及时通电；挂具钩子上的铬层未彻底退除掉；阳极含磷量少；镀液中硫酸铜含量过高、温度过高或有"铜粉"及其他悬浮物存在等都会使镀铜层出现粗糙等。
导致这种故障的原因很多，到底是哪种原因引起的，在实际生产中，人们积累了一定的经验，如预镀镍层太薄造成的镀铜层粗糙是点状的，由于它与基体结合不牢，可用小刀将点状的粗糙刮破后观察现象，还可以从延长预镀镍的时间，看看镀铜层粗糙现象是否消失来判别。
预镀镍在镀铜液中未及时通电造成的粗糙是结合不牢的，一擦即能把镀层擦去。
出现这种现象时，应刷洗所有的接触点，降低接触电阻，使各导电部位接触良好。
另外预镀镍零件进入硫酸盐镀铜液，若不及时通电，镍也能置换铜，形成疏松、粗糙的置换层。
挂具钩子上若有铬层，因铬层上再镀上去的镀层结合不牢，它会以小颗粒的形式脱落下来，落在挂具下部的零件表面上，使下面的零件镀铜层粗糙。
这些因素造成的铜层粗糙应首先仔细检查。
如果镀铜液中含有铁杂质，铁可以通过预镀镍层(太薄或粗糙)的孔隙置换溶液中的铜，形成点状疏松的置换，使镀铜层呈现粗糙的外观。
正常的铜阳极在电镀时，表面会形成一色的膜，它可以使铜阳极以二价铜的形式溶解，抑制"铜粉"和一价铜的产生。
如果铜阳极中含磷量低，电镀时阳极表面难以形成棕黑色的膜，这样，"铜粉"就多，并会有一价铜溶解进入溶液，它较容易在阴极上还原而形成粗糙的镀层，所以含磷量少的阳极不宜使用。
"铜粉"或固体悬浮物会使镀铜层粗糙是众所周知的。
仔细观察镀层粗糙的现象会发现溶液中悬浮的固体微粒或"铜粉"造成的粗糙，多出现在零件的向上面，因为这些粒子密度较大，容易沉积在零件向上面上。
当出现这样的粗糙时，应检查阳极袋是否破裂，同时过滤镀液，除去溶液中的固体微粒。
光亮酸性镀铜的设备配置(一)袁诗璞（成都市机投镇会所花园A3–02–202，四川成都 610045）摘 要：电镀设备设施的完善和改进，往往能比单纯从对镀液的调整和处理获得更好的效果。
硫酸盐光亮酸性镀铜，由于工艺的某些特殊性，对电镀设备要求很高。
本文结合不同体系光亮剂的工艺特点，对光亮酸性镀铜的设备配置进行了较为详细的讨论。
第一部分介绍了连续过滤及恒温电加热设备的选择。
关键词：光亮酸性镀铜；过滤机；加热器；选择中图分类号：TQ153.14 文献标志码：A文章编号：1004 – 227X (2010) 04 – 0015 – 04Equipment configuration of bright acid copper plating— Part I // YUAN Shi-puAbstract: The perfection and improvement of equipments and facilities often result in better effectiveness than the modification and treatment of plating bath. The requirement of equipments for bright acid copper plating with sulfate bath is strict due to the specialties of the process. The equipment configuration for bright acid copper plating was discussed in detail based on the technological features of brightening agents used in different systems. In the first part of this paper, the selection of continuous filter and constant- temperature electric heater was described.Keywords: bright acid copper plating; filter; heater; selectionAuthor’s address: A3–02–202 Huisuo Residential Garden, Jitou Town, Chengdu 610045, China1 概述笔者从事过5年电镀设备开发与推广工作。
酸性镀铜光亮剂配方浅谈
此工艺用作装饰性酸性镀铜,适用广泛,不仅可用于钢铁件、锌合金工件上电镀,得到极佳的光亮度、整平性。
在塑料等工件上使用也能达到同样优良的效果。
特点
1.在广阔的电流密度范围内,可获得快速镜面光亮及特高整平性。
并且不容易产生针孔
及麻点。
2.镀层延展性能良好,内应力低,对镍层的结合力好,是理想的电镀层。
3.温度较高时,在低电流区不会明显降低光亮度,并在较短时间内获得高光亮镀层。
4.工作温度范围广，18-38℃都可得到较好的效果。
5.操作简便，光剂消耗量少。
6.光亮剂稳定性较高。
光亮剂加入染料，研究者对十几种染料进行了筛选，最终确认甲基紫和藏花红对扩展低DK区光亮性有效，但同时指出，加入染料后使用一些时间后，镀层易起麻点。
氯离子
过多过少的氯离子都会影响镀层的光泽和整平性。
最佳浓度范围为60-90毫克/升。
请先分析当地水质中的氯离子含量，再调整到最佳范围内。
必要时要用纯水配制。
当氯离子过少会出现树枝状条纹，过多时影响低电流区光亮度及整平性。
