化学镀铜

化学镀铜

一实验目的

了解化学镀铜的基本原理；

了解化学镀铜的应用及镀层的特性；

掌握表面化学镀铜的一般操作步骤。

二实验原理

化学镀又称为无电解镀，指在无外加电流的状态下，借助合适的还原剂，使镀液中的金属离子还原成金属，并沉积到工件表面的一种镀覆方法。化学镀过程中，以工件作为阴极，镀液作为虚拟阳极，组成一个虚拟电流回路，金属离子在具有催化作用的工件表面发生还原反应，从而沉积出金属并附着在工件表面。溶液内的金属离子是通过获得还原剂提供的电子而被还原成相应的金属的。

化学镀铜发生在水溶液与具有催化活性的固体界面，由还原剂将铜离子还原成金属铜层。

还原反应：Cu2++2e- →Cu0

氧化反应：R→O+2e-

R为还原剂，O为还原剂的氧化态；铜离子的还原电子全部由还原剂提供。

完成化学镀的过程有三种方式：

1、置换反应：

Me1+Me2n+→ Me2+Me1n+ Array 2、还原沉积：

Re+Me n+→ Me+OX

3、接触沉积：

有些工件由于本身电位比镀液高，因而无法直接进行沉积。

当工件与电位比较低的金属接触后，其电位相应降低，从而完

成沉积过程。

化学镀优点

不需要外加电流，也没有电力线分布不均的情况，因而，产生的镀层是很均匀的；

经过适当的活化处理，可以在金属、非金属和半导体上进行镀覆；

镀层致密、空隙少，硬度高，具有极好的化学和物理性能。

化学镀缺点

还原剂参与了反应，有少量沉积在工件表面，如果控制不好会影响镀层质量。

镀液稳定性较差，容易产生沉淀而失效。

并不是任何金属都能产生镀层。

成本比电镀高。

化学镀可镀金属包括镍、银、铜、金等一些金属。

化学镀铜

化学镀铜的镀液有酸性镀液和碱性镀液，我们使用的是碱性镀液，它是以硫酸铜作为提供铜金属的盐，以甲醛为还原剂，同时加入EDTA二钠盐和酒石酸钾钠的混合络合剂，用NaOH调整PH值到12--13，在30～40度温度下在工件表面进行沉积金属。其沉积速率为5um/h左右。本实验采用双络合剂配方，工艺稳定性好，沉积速度快。EDTA二钠盐和酒石酸钾钠的混合络合剂溶液稳定性好，镀层性能好，可得到较厚铜层。

镀液的配制

（1）用适量的水分别溶解铜盐，络合剂，配制成所需浓度

（2）将铜盐溶液和络合剂溶液混合。

（3）将碱溶液和（2）混合

（4）加还原剂甲醛于（3）中。

（5）加水至规定体积，调节pH至规定值。

（1）取1.4g酒石酸钾钠和1.95gEDTA2Na在加热的条件下溶于20ml水中，配制成络合剂溶液，称取1.6gCuSO4.7H2O溶于上述溶液，搅拌均匀。

（2）取1.45gNaOH溶于10ml水中，配制成溶液。

（3）在搅拌下加入1ml甲醛到上述（1）溶液中，加水至体积为100ml，用配制好的NaOH溶液调节PH值为12~13.

（4）室温下将清洁好的镀件，浸入到配制好的镀液中，会有气泡产生，边搅拌，时间为20~30min，取出镀件，晾干或低温下烘干。

和其它表面处理工艺一样，化学镀之前需要对工件表面进行清洗，其过程如下：

超声碱洗（5% NaOH去除工件表面的油污，能除油的清洗方法都可以）——水冲洗（去除残留的碱液）——盐酸活化（10% 去除工件表面的锈蚀，提高表面活性）——水冲洗（去除酸液）

工件清洗好后就可以浸入镀液进行化学镀了。化学镀的反应过程中会有氢气产生，它在工件表面不能立即释放出来，如果进行一些搅动，可以让气泡快速逃逸，从而使工件表面能更均匀、快速的形成镀层。