硫酸盐镀铜液中氯离子的去除

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参考文献 :
[ 1 ] T V V e n k a t e s h a ,J B  ̄ d a c h a n d r a .E f e c t s o f G l y c i n e a n d T h i n u r e a a B
耐蚀性 变好 , 说 明添 加 剂 的加 入 , 导致 电极 表面吸 附
C u C 1 难溶 盐有 如下 平衡 :
C u C 1 ( 固) C u +C l 一
K s P =[ A g ] [ c 0 一 ] =8 . 1 ×1 0 一
其 溶度积 为
A g 2 S O 4 ( 固) 2 A g + s 0 ; ’
K s P =[ A g ] [ s 0 : 一 ] =1 . 4 ×1 0
收 稿 日期 : 2 0 0 5 — 0 3 — 2 3
硫 酸 盐 镀 铜 液 中 氯 离 子 的 去 除
郑 振。 顾卫忠。 沈婉萍 ( 上 海应 用技 术 学 院 , 上海 2 0 0 2 3 5 )
中 图分 类 号 : T Q 1 5 3 文献标识码 : A 文章 编 号 : 1 0 0 0 ・ 4 7 4 2 ( 2 0 0 5 ) 0 5 — 0 0 0 8 — 0 2
F i n i s h i n g 。 1 9 8 7 。 7 6 ( 6 ) : 7 7 - 7 9 .
[ 2 ] T R R o b e r t s , F H Gu z z e t t a .M o r p h o l o g y o f H i g h R a t e E l e c t r o z i n c [ J ] .
( 3 )
( 4 )
而用 阴极 移 动 时 最 高 可 限 制 在 1 8 0 m g / L 。但 防 止 c l 一 的积 累还 是 必 要 的 。降 低 c l 一 浓 度最 经 济 的方
法 是稀释 镀液 , 然后 补充硫 酸铜 、 硫 酸和添加 剂 到正
2 C u +Z n
1 前 言
酸性硫 酸盐 镀铜 液 中的 c l 一 对 于获 得 性 能 良好 的铜 镀层是 不可 缺少 的 , 但是 , 当其 在镀 液 中的含量
会阻 碍吸 附铜 原 子 的表 面 扩 散 , 从 而使 扩散 成 为沉 积机理 中 的 速 率 控 制 步 骤 。在 含 聚 乙 二醇 的镀 液
3 . 2 C l 一 的 去 除
硫酸 盐镀铜 液 中 c l 一的含 量 应 定 期 分 析 , 正 常
情 况下 至少 3个 月分 析 1 次 。尽 管 对 a一 的浓 度 要
C 1 一 在硫 脲或某些专利光亮剂存在 时, 除 了生
成C u C 1 表面膜 外 , 吸附的 C u ( 1 ) 或 C u ( I ) 一 C l 络 桥 膜
的极 化 曲线 没 有 什 么 影 响 , 但过量的 c l 一 仍 能 在 阳
极 表面形 成不 溶 性 的 氯 化亚 铜 , 从 而 阻碍 电沉 积过
内应 力 的最 佳 值 。因 此 , c l 一 成 为 酸 性 镀 铜 的应 力
消减剂 。
程 的进 行 。 另外 , c r 在 酸性 镀 铜 溶 液 中对 分 散 能 力 没有
超过 一定值 时则 会产 生相 反 的作 用 。在 配制光 亮酸
性镀 铜 液时 , 由于使 用活 性炭过 滤镀 液 , 会引入 一部 分c l 一 。过 多 的 c l 一 则 应选 择适 当 的方法 去除 。
2 C l 。 的 作 用 与 影 响
在酸性 镀铜 液 中 c l 一 能 降 低 铜 镀 层 的 内应 力 ,
2 c u +z n
C u 又会发 生 岐化反 应
2 C u , - - - ' C u 。 +c u ( 5 )
常范 围 。此外 , 除 了使用 专用 化学 品外 , 常用 的主 要有 银盐 法 、 锌 粉法 、 氧化亚 铜法 和清 洗 阳极 法 。
3 . 2 . 1 银 盐法
黑 色的 密度较 大 的颗 粒 散 布在 溶 液 中 , 顿时 溶 液 向
黑 色转 变 , 稍微静置便 有铜粉沉淀 , 呈 红 色 。C uຫໍສະໝຸດ BaiduC 1
生 成时 是 白色沉 淀物 , 它 在干燥 空气 中稳定 , 受潮 则
易 变棕 色 。因 此 , 我们 见 到 滤 出 的 固体 物 质 不 是
C u 为
×6 3. 5×1 0一 : 1. 7 9× 1 0 / L
3 5 . 5 ) ×1 0 ] =8 . 0×1 0 m o l / L 。若 由 A g  ̄ C O 3 溶 解
提 供 鲰 , 则 需 溶 解 4×1 0 一 m o l / L , 即 1 . 1×
1 0 ~g / L 。 若溶 液 中 C l 一 浓度是 1 8 0 m g / L , 则 需 多 加
由式 ( 1 ) 、 ( 3 ) 可知, 由 于锌 粉 的 加入 , 镀 液 中会 产生
C u , 而C u 在 溶液 中不稳 定 , 很快 就 会发 生 岐 化反
银盐 法去除 酸性硫 酸盐 镀 铜液 中 的 c l 一 是 使用 最早 的也是 最 昂贵 的方法 。它 是 利用 鲰 和 C r在 镀液 中形 成 难 溶 的 白色 沉 淀 A g C 1 , 然后过滤去除。 因为 不过 滤则容 易造成 镀层 针孑 L 。在 氯化 银 ( 鬟 C 1 )
大; R : 表 征了耐蚀 性 , 其值 越大 , 耐 蚀性 越 好 。从 图
2及 表 1 中可 以看 出 , 加入添加剂后 , 吸 附 量 变大 ,
晶细化致 密 , 粗糙 度 降低 , 改善 了宏 观形貌 。 ( 2 )添 加剂 的 加 入 , 导 致 电极 表 面 吸 附量 的增
大, 引起阻抗 变 大 , 从 而 耐蚀性 变好 。
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8 ・
S e p . 2 0 0 5
E l e c t r o p l a t i n g& P o l l u i t o n Co n t r o l
V o I . 2 5 N O . 5
其 中 Q 表 征 了吸 附程 度 , 其 值 越大 , 吸 附量 越
饱和 溶液 中存在下 列平 衡 :
A g C 1 ( 固) 一缸 +C 1 一
应( 5 ) , 但是它仍有可 能和镀液 中的 c l 一 生成 c u c l 沉淀物 , 因此 , 处理 过程 中我们 可 以看到镀 液很 快浑
浊, 这 主要是 由 C u C 1 形 成 的胶 体造 成 的 , 同时 还 有
因为低 于 3 0 m g / L , 镀 层就 无光 、 条纹、 粗糙 、 不平 ; 而 高于 1 2 0 m g / L , 则镀层 晶粒粗 、 无光 , 阳极 会极 化 , 影 响镀 层 沉积 。c I 一 还 会 影 响镀 层 的外 观 、 结构 、 结 晶
取 向等 。
时应使 用 去离 子水 或蒸 馏水 , 使用 自来 水配 制 时 , 则 要确 保水 中 c l 一 的浓 度低 于 2 0 m g / L 。
P l a t i n g a n d S u r f a c e F i n i s h i n g . 1 9 8 8 。 7 7 ( 9 ) :5 3 — 5 5
性更 加均匀 , 另一 方 面 由于 提 高 了过 电势 和 降低 了 界 面张力 , 有 利 于三 维 晶核 的大 量 生成 , 使得镀 层结
求不那 么苛刻 , 如, 用 空气 搅 拌 时 不 超 过 1 5 0 m g / L ,
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2 0 0 5 年9 月
电镀与环 保
第2 5 卷第 5 期( 总第 1 4 5 期)
Z n+ 2 C u “一
z n +2 C u 一
.9 .
白色 的。
K s P =[ A g ] [ c l 一 ] =1 . 8 ×1 0 。
用于处理 C l 一 , 常 用 碳 酸银 或 硫 酸银 。这 两 种 化 合
物也是 难溶 盐 , 它 们 的溶 度 积分别 是 :
A g  ̄ C O 3 ( 固) 2 A g +c 一
在光亮 和 高 分 散 能 力 的硫 酸 盐 镀 铜 液 中, c l 一
能降低 阳极极 化 , 避 免 高 电流 密 度 区产 生 树枝 状 镀
层 。把 c l 一 浓度 维持在 6 O~8 0 m g / L是 很 重 要 的 。
由于 过高 含量 的 c l 一 在酸 性 镀铜 液 中的不 良影 响, 而且 又较难 去 除 , 因此 , 配 制 酸 性 硫 酸盐 镀 铜 液
什 么影 响… 。
在 光亮 酸性 镀 铜 溶 液 中 , c l 一 能 和 不 少 光 亮 剂 起协 同作 用 , 使 铜镀 层 的光亮性 明显提 高 , 因而也 被
认 为是 酸性镀 铜 光亮 剂 。
3 去除 C l 一 的 方 法 和 原 理
3 . 1 控 制配 制镀 液 的水质
A g 2 C 0 的溶度积虽然 比 A g C 1 的 溶度 积 小 , 但 由于
K =[ c u ] 【 c 1 一 ] =1 . 2 X 1 0
如溶 液 中有 8 0 m g / L C 1 一 , 即 [ C 1 - j _ :2 . 2 5 ×1 0 - 3 m o l / L
量 的增大 , 引起阻 抗变 大 , 从 而耐 蚀性 变好 。
4 结 论
( 1 ) 加 入 添 加剂 后 , 一 方 面使 基 体 金 属 表面 活
B r i g h t e n e r a i n 8 n A c i d Z i n c S u l f a t e B a t h [ J ] .P l a t i n g a n d S u r f a c e
应生 成 白色 A g C 1 沉 淀 。若 溶 液 中应 维 持 8 0 r a g / L
C 1 一, 则A g 的最 高 浓 度 [ A g ] =1 . 8×1 0 。 / [ ( 8 , 0÷
即溶 液 中约含 3 . 3 7×1 0 I 4 g / L C u 。如 溶 液 中 有 1 8 0 m g / L C 1 一, 要去 掉 1 0 0 m g / L C 1 一, 应 多 产 生
中, 没 有 氯离 子或 含 量 过少 会 影 响 聚 乙 二醇 的抑 制
作用 , 对镀 层形 貌 产生 不 良影 响 。在 有 c l 一 时, 少 量 的聚乙 二醇对 电 流 的阻化作 用 比仅有 聚 乙二醇 时强
烈得 多 。 少量 的 C l 一 对铜 沉 积有加 速 的作用 , 因为 c l 一 在
而且 , 在 比较宽 的浓 度 范 围 内都 能使 铜 镀 层 无 内应 力, 5 0 m L左右 的 c l 一 是 提高 镀层 硬 度 又不 致 引起
电极表 面 为聚 乙二醇 之类 的表 面活性 剂起 到键 合位
置 的作用 。虽 然 在 无 添加 剂 或 光 亮 剂存 在 时 , 在 铜 沉 积 时吸 附的 c l 高 达 l O ~m o l / L , 仍 对 硫 酸盐 镀铜
在酸性溶液中, c 0 ; 一和 H 作用生成 c 0 和水。因
此, A g 。 c 0 不 断溶解 , 生成的 A g 和溶 液 中的 C l 一 反
与之 平衡 的 [ c u ] 应 为
[ C u 十 ] = -5 . 3 x 1 0 6 o t o l / L
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