酸性镀铜有机添加剂的研究
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[收稿日期 ] 2008 01 09
2 结果与讨论
2. 1 Hull Cell试验 MA 在 室 温 和 较 宽 的 电 流 密 度 范 围 内 ( 2 ～ 8
A / dm2 )均可得到高光亮的铜镀层 。当温度达到 50 ℃ 以上时 ,工作电流密度范围略微变窄 ,低电流密度区镀 层光亮度下降明显 ,但仍可在较宽的电流密度范围内 得到光亮均匀的铜镀层 。
[ 5 ] Dahm s W ,W estphal. Acidic bath for copper p lating , and a p rocess using a bath of this type for this purpose [ P ]. DE Pat: 4032864, 1990 - 10 - 13.
as electrolyte system , power source, current density, temperature,
and time on the appearance and performance of hard anodic oxidation coating on 6061 2T6 A l alloy used in oil pump s of airp lane were inves2 tigated. Results indicated that hard anodic oxidation coating w ith a hardness of over 350 HV and thickness of over 45μm could be p re2 pared from a three 2component electrolyte system of sulfuric acid by using direct current at a density of 1. 5～1. 8 A / dm2 and temperature of (15 ±2) ℃, and the color of the oxidation coating was controlla2 ble from light yellow to dark brown. This could help to p rovide strong
(N 2N i
iSO4 (OH
)
2··2H6 H2 O2
O )
) and ba sic nicke l ca rbonate ]were used as the main salts to p re2
pare electroless N i coating on AZ91D M g alloy. The surface morphol2
1 试 验
镀铜试验在 250 mL 赫尔槽中进行 ,镀液基本组成 为 : 100 g /L CuSO4 ·5H2 O , 200 g /L H2 SO4 ( 98% ) 。分 别比较加入 2 mL /L MA 添加剂 , 2 mL /L MB 铬媒酸性 染料 , 5 mL /L MU , 2 mL /L 510A、0. 4 mL /L 510B。自配 添加剂 MA 的组成 : SP (聚二硫二丙烷磺酸钠 ) 、M ( 2 2 巯基苯骈咪唑 ) 、N (乙撑硫脲 ) 、P 28000 (聚乙二醇 2 8000) 、MA 280 (丁二酸二己酯磺酸钠 ) 、A01 (为表面活 性剂复配而成 ) 。
极化曲线测定在室温 ( 25 ℃)条件下进行 ,每次试 验电解液用量为 50 mL;常规三电极系统 :工作电极为 0. 5 cm2纯铜箔片 ,对电极为铂丝电极 ,参比电极为饱和 甘汞电极 ( SCE) 。
极化曲线测试仪器为 LK98B Ⅱ电化学工作站 ,扫 描速度 0. 01 V / s,电镜扫描仪为 JSM - 6360LV。
[ 6 ] Dahm sW ,W estphal. Acidic bath for electrop lating of copper [ P ]. DE Pat: 4126502, 1991 - 08 - 07.
[ 7 ] 刘烈炜 ,张艳清 ,杨志强. 无染料酸性镀铜添加剂的发展 状况 [ J ]. 材料保护 , 2006, 39 (6) : 38～40. [编辑 :王 宇 ]
Effect of M a in Sa lts on the Properties of Electroless N ickel Coa t2
ing on AZ91D M agnesium A lloy
L I Dong 2 dong, WAN G Feng 2p ing ( Facu lty of Chem istry and
图 1 电位扫描阴极极化曲线 1. 无添加剂 2. MB添加剂 3. MA添加剂 4. MU、510A、510B添加剂
2. 3 镀液的深镀能力 将化学沉铜过的试片放入赫尔槽中 ,电镀基础液
中分别添加 MB、MU、510A、510B、MA ,电镀 10 m in。使 用 MB 电镀的试片正面距近阳极端 5. 5 cm 处为全光 亮 ,试片背面有镀液处小部分镀上光亮层 ; 使用 MU、 510A、510B 电镀的试片正面距近阳极端 8 cm 处为全 光亮 ,试片背面有镀液处大部分镀上光亮层 ;使用 MA 电镀的试片正面距近阳极端 7. 6 cm 处为全光亮 ,试片 背面有镀液处大部分也能镀上光亮层 。可见 ,MA 深镀 能力较好 ,基本达到国外进口染料体系添加剂的效果 。 2. 4 镀层表面形貌分析
Chem ical Engineering, L iaon ing No rm al U n iversity, D alian
116029 , Ch ina) . Ca iliao B aohu 2008 , 41 ( 07 ) , 37 ～39 ( Ch) .
su lfa te N ickel
[
[ 2 ] 叶云川. 镀铜添加剂 SH 110 微观整平研究 [ J ]. 电镀与 精饰 , 1990, 12 (4) : 27～33.
[ 3 ] 杨胜奇 ,张弘伟 ,汪建忠. 稀土添加剂在光亮酸性镀铜中 的应用 [ J ]. 材料保护 , 2003, 36 (4) : 67.
[ 4 ] Dahm s W , Seidensp inner H. Aqueous acid and bath for the galvanic deposition of brightening and leveling copper coat2 ings[ P ]. EP Pat: 297306, 1987 - 03 - 06.
图 2 加入添加剂 MB铜镀层表面 SEM 形貌
3 结 论
在本试验条件下 ,MA 酸铜添加剂能在较宽的电流 密度范围内 (2～8 A / dm2 )得到高光亮铜镀层 ,所得到 的铜镀层晶粒细致 ,光亮面积增加 ,深镀能力好 。
[参考文献 ]
[ 1 ] 吴水清. 印制电路板酸性镀铜光亮剂 [ J ]. 电镀与精饰 , 1989, 11 (1) : 18～23.
— 41 —
Journal of M aterials Protection
term inating potential, and needs expensive equipments aside from high energy2consump tion. Naturally, it is imperative to develop envi2 ronmentally accep table hard anodic oxidation p rocess at ambient tem2 perature for A l alloys. Thus the effects of the p rocess parameters such
[关键词 ] 酸性镀铜 ; 有机添加剂 ; 极化曲线 [中图分类号 ] TQ153. 1 [文献标识码 ] A [文章编号 ] 1001 - 1560 (2008) 07 - 0040 - 02
0 前 言
品 ,为染料体系 )的阴极极化曲线、镀液的深镀能力、镀层 表面形貌作了对比。
酸性硫酸盐镀铜工艺因其溶液基本成分简单 ,溶液稳 定 ,电流效率高 ,易于控制 ,加入适当添加剂就可以得到高 光亮度、高整平性、高均镀能力的镀层 ,而得到了广泛的应 用。酸性镀铜层质量的好坏 ,关键在于酸铜添加剂的选择 与应用 ,几十年来国内外学者对此做了大量的工作 [1～3] 。 20世纪 70年代我国成功开发和推广了以聚二硫二丙烷磺 酸钠 (SP)、2 2巯基苯骈咪唑 (M)、乙撑硫脲 (N )等为主要 组分的组合添加剂 ,曾得到广泛应用。但传统的 MN等无 染料系添加剂由于光亮范围不宽、深镀能力不够 ,达不到 高档产品的要求 ,只能用于低档产品。国外在酸铜添加剂 中引入了多种新组分 [4～6] ,特别是引入性能优异的染料 , 使酸铜镀液表现出优良的综合性能。高档产品的电镀一 般都用染料添加剂 ,其中效果较好的安美特 510系列在光 亮、整平以及润湿方面都优于传统的无染料系 ,但存在两 个明显的缺点 :一是不适宜于高温操作 ,镀液在高温时不 稳定 ,组分易分解 ;二是镀层内应力明显增大 [7] 。美国近 年来开发的 EP I酸铜系列较好地克服了无染料及有机染 料的缺点 ,能得到光亮、延展性好、内应力低的镀层 ,深镀
support for the surface engineering of A l alloys in aeronautics industry
and other civil industry. Key words: hard anodic oxidation; alum inum alloys; room Leabharlann Baiduempera2 ture; directs w rent
试片为经化学镀铜后的 6. 2 cm ×10. 0 cm 环氧树 脂板 。
能力强 ,适用于复杂的工件电镀。国外添加剂比国产添加 剂具有一定的质量优势 ,但产品价格较高 ,因此有必要开 发出能与国外酸铜添加剂性能相媲美的新一代酸铜添加 剂。本工作将自配的有机添加剂体系 (以 MA 表示 ,为无 染料体系 )与国内酸铜添加剂 (以 MB 表示 ,为染料体系 ) 和国外酸铜添加剂体系 (以 MU、510A、510B 表示 ,德国产
— 40 —
酸性镀铜有机添加剂的研究
2. 2 阴极极化曲线 图 1为试验所述得到的酸性电镀溶液阴极极化曲
线 。可以看出 ,MA 酸铜添加剂的极化曲线与进口添加 剂的极化曲线形状相似 ,峰值电位接近 ,均能明显增大 阴极极化 。MB 的阴极极化曲线改变不大 。添加剂提 高阴极极化可能是由于其覆盖在电极表面 ,使铜离子 放电速度减慢所致 。
[摘 要 ] 研究了有机添加剂在酸性电镀铜工艺中的作用和效果 ,并与使用较多的 2种国内和国外染料 体系酸铜添加剂的阴极极化曲线 、镀液的深镀能力 、镀层表面形貌作了对比 。结果表明 ,本研究所用的无染料 酸铜有机添加剂深镀能力 、铜镀层光亮面积与国外添加剂基本相当 。其阴极极化曲线也与国外酸铜添加剂的 阴极极化曲线形状相似 ,峰值电位和峰值电流密度相近 ,极化值近乎相等 。
第 41卷 第 7期 2008年 7月
材料保护 M a ter ia ls Protection
Vol. 41 No. 7 July 2008
酸性镀铜有机添加剂的研究
刘俊峰 1 , 彭良富 1 , 刘 源 2 , 李学忠 1 (1. 湖南科技大学化工研究所 , 湖南 湘潭 411201; 2. 长沙科佳精细化学品研究所 , 湖南 长沙 410005)
图 2,图 3,图 4,图 5 分别为使用国内添加剂 MB、 国外添加剂 MU、510A、510B 和自配添加剂 MA 所得镀 层的 SEM 形貌 。电镀液中加入 MB ,铜镀层可看到明 显的颗粒 ;电镀液中加入国外染料或 MA 后 ,铜镀层光 亮度均得到明显提高 ,且自配有机添加剂和国外染料 效果基本相当 。
2 结果与讨论
2. 1 Hull Cell试验 MA 在 室 温 和 较 宽 的 电 流 密 度 范 围 内 ( 2 ～ 8
A / dm2 )均可得到高光亮的铜镀层 。当温度达到 50 ℃ 以上时 ,工作电流密度范围略微变窄 ,低电流密度区镀 层光亮度下降明显 ,但仍可在较宽的电流密度范围内 得到光亮均匀的铜镀层 。
[ 5 ] Dahm s W ,W estphal. Acidic bath for copper p lating , and a p rocess using a bath of this type for this purpose [ P ]. DE Pat: 4032864, 1990 - 10 - 13.
as electrolyte system , power source, current density, temperature,
and time on the appearance and performance of hard anodic oxidation coating on 6061 2T6 A l alloy used in oil pump s of airp lane were inves2 tigated. Results indicated that hard anodic oxidation coating w ith a hardness of over 350 HV and thickness of over 45μm could be p re2 pared from a three 2component electrolyte system of sulfuric acid by using direct current at a density of 1. 5～1. 8 A / dm2 and temperature of (15 ±2) ℃, and the color of the oxidation coating was controlla2 ble from light yellow to dark brown. This could help to p rovide strong
(N 2N i
iSO4 (OH
)
2··2H6 H2 O2
O )
) and ba sic nicke l ca rbonate ]were used as the main salts to p re2
pare electroless N i coating on AZ91D M g alloy. The surface morphol2
1 试 验
镀铜试验在 250 mL 赫尔槽中进行 ,镀液基本组成 为 : 100 g /L CuSO4 ·5H2 O , 200 g /L H2 SO4 ( 98% ) 。分 别比较加入 2 mL /L MA 添加剂 , 2 mL /L MB 铬媒酸性 染料 , 5 mL /L MU , 2 mL /L 510A、0. 4 mL /L 510B。自配 添加剂 MA 的组成 : SP (聚二硫二丙烷磺酸钠 ) 、M ( 2 2 巯基苯骈咪唑 ) 、N (乙撑硫脲 ) 、P 28000 (聚乙二醇 2 8000) 、MA 280 (丁二酸二己酯磺酸钠 ) 、A01 (为表面活 性剂复配而成 ) 。
极化曲线测定在室温 ( 25 ℃)条件下进行 ,每次试 验电解液用量为 50 mL;常规三电极系统 :工作电极为 0. 5 cm2纯铜箔片 ,对电极为铂丝电极 ,参比电极为饱和 甘汞电极 ( SCE) 。
极化曲线测试仪器为 LK98B Ⅱ电化学工作站 ,扫 描速度 0. 01 V / s,电镜扫描仪为 JSM - 6360LV。
[ 6 ] Dahm sW ,W estphal. Acidic bath for electrop lating of copper [ P ]. DE Pat: 4126502, 1991 - 08 - 07.
[ 7 ] 刘烈炜 ,张艳清 ,杨志强. 无染料酸性镀铜添加剂的发展 状况 [ J ]. 材料保护 , 2006, 39 (6) : 38～40. [编辑 :王 宇 ]
Effect of M a in Sa lts on the Properties of Electroless N ickel Coa t2
ing on AZ91D M agnesium A lloy
L I Dong 2 dong, WAN G Feng 2p ing ( Facu lty of Chem istry and
图 1 电位扫描阴极极化曲线 1. 无添加剂 2. MB添加剂 3. MA添加剂 4. MU、510A、510B添加剂
2. 3 镀液的深镀能力 将化学沉铜过的试片放入赫尔槽中 ,电镀基础液
中分别添加 MB、MU、510A、510B、MA ,电镀 10 m in。使 用 MB 电镀的试片正面距近阳极端 5. 5 cm 处为全光 亮 ,试片背面有镀液处小部分镀上光亮层 ; 使用 MU、 510A、510B 电镀的试片正面距近阳极端 8 cm 处为全 光亮 ,试片背面有镀液处大部分镀上光亮层 ;使用 MA 电镀的试片正面距近阳极端 7. 6 cm 处为全光亮 ,试片 背面有镀液处大部分也能镀上光亮层 。可见 ,MA 深镀 能力较好 ,基本达到国外进口染料体系添加剂的效果 。 2. 4 镀层表面形貌分析
Chem ical Engineering, L iaon ing No rm al U n iversity, D alian
116029 , Ch ina) . Ca iliao B aohu 2008 , 41 ( 07 ) , 37 ～39 ( Ch) .
su lfa te N ickel
[
[ 2 ] 叶云川. 镀铜添加剂 SH 110 微观整平研究 [ J ]. 电镀与 精饰 , 1990, 12 (4) : 27～33.
[ 3 ] 杨胜奇 ,张弘伟 ,汪建忠. 稀土添加剂在光亮酸性镀铜中 的应用 [ J ]. 材料保护 , 2003, 36 (4) : 67.
[ 4 ] Dahm s W , Seidensp inner H. Aqueous acid and bath for the galvanic deposition of brightening and leveling copper coat2 ings[ P ]. EP Pat: 297306, 1987 - 03 - 06.
图 2 加入添加剂 MB铜镀层表面 SEM 形貌
3 结 论
在本试验条件下 ,MA 酸铜添加剂能在较宽的电流 密度范围内 (2～8 A / dm2 )得到高光亮铜镀层 ,所得到 的铜镀层晶粒细致 ,光亮面积增加 ,深镀能力好 。
[参考文献 ]
[ 1 ] 吴水清. 印制电路板酸性镀铜光亮剂 [ J ]. 电镀与精饰 , 1989, 11 (1) : 18～23.
— 41 —
Journal of M aterials Protection
term inating potential, and needs expensive equipments aside from high energy2consump tion. Naturally, it is imperative to develop envi2 ronmentally accep table hard anodic oxidation p rocess at ambient tem2 perature for A l alloys. Thus the effects of the p rocess parameters such
[关键词 ] 酸性镀铜 ; 有机添加剂 ; 极化曲线 [中图分类号 ] TQ153. 1 [文献标识码 ] A [文章编号 ] 1001 - 1560 (2008) 07 - 0040 - 02
0 前 言
品 ,为染料体系 )的阴极极化曲线、镀液的深镀能力、镀层 表面形貌作了对比。
酸性硫酸盐镀铜工艺因其溶液基本成分简单 ,溶液稳 定 ,电流效率高 ,易于控制 ,加入适当添加剂就可以得到高 光亮度、高整平性、高均镀能力的镀层 ,而得到了广泛的应 用。酸性镀铜层质量的好坏 ,关键在于酸铜添加剂的选择 与应用 ,几十年来国内外学者对此做了大量的工作 [1～3] 。 20世纪 70年代我国成功开发和推广了以聚二硫二丙烷磺 酸钠 (SP)、2 2巯基苯骈咪唑 (M)、乙撑硫脲 (N )等为主要 组分的组合添加剂 ,曾得到广泛应用。但传统的 MN等无 染料系添加剂由于光亮范围不宽、深镀能力不够 ,达不到 高档产品的要求 ,只能用于低档产品。国外在酸铜添加剂 中引入了多种新组分 [4～6] ,特别是引入性能优异的染料 , 使酸铜镀液表现出优良的综合性能。高档产品的电镀一 般都用染料添加剂 ,其中效果较好的安美特 510系列在光 亮、整平以及润湿方面都优于传统的无染料系 ,但存在两 个明显的缺点 :一是不适宜于高温操作 ,镀液在高温时不 稳定 ,组分易分解 ;二是镀层内应力明显增大 [7] 。美国近 年来开发的 EP I酸铜系列较好地克服了无染料及有机染 料的缺点 ,能得到光亮、延展性好、内应力低的镀层 ,深镀
support for the surface engineering of A l alloys in aeronautics industry
and other civil industry. Key words: hard anodic oxidation; alum inum alloys; room Leabharlann Baiduempera2 ture; directs w rent
试片为经化学镀铜后的 6. 2 cm ×10. 0 cm 环氧树 脂板 。
能力强 ,适用于复杂的工件电镀。国外添加剂比国产添加 剂具有一定的质量优势 ,但产品价格较高 ,因此有必要开 发出能与国外酸铜添加剂性能相媲美的新一代酸铜添加 剂。本工作将自配的有机添加剂体系 (以 MA 表示 ,为无 染料体系 )与国内酸铜添加剂 (以 MB 表示 ,为染料体系 ) 和国外酸铜添加剂体系 (以 MU、510A、510B 表示 ,德国产
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酸性镀铜有机添加剂的研究
2. 2 阴极极化曲线 图 1为试验所述得到的酸性电镀溶液阴极极化曲
线 。可以看出 ,MA 酸铜添加剂的极化曲线与进口添加 剂的极化曲线形状相似 ,峰值电位接近 ,均能明显增大 阴极极化 。MB 的阴极极化曲线改变不大 。添加剂提 高阴极极化可能是由于其覆盖在电极表面 ,使铜离子 放电速度减慢所致 。
[摘 要 ] 研究了有机添加剂在酸性电镀铜工艺中的作用和效果 ,并与使用较多的 2种国内和国外染料 体系酸铜添加剂的阴极极化曲线 、镀液的深镀能力 、镀层表面形貌作了对比 。结果表明 ,本研究所用的无染料 酸铜有机添加剂深镀能力 、铜镀层光亮面积与国外添加剂基本相当 。其阴极极化曲线也与国外酸铜添加剂的 阴极极化曲线形状相似 ,峰值电位和峰值电流密度相近 ,极化值近乎相等 。
第 41卷 第 7期 2008年 7月
材料保护 M a ter ia ls Protection
Vol. 41 No. 7 July 2008
酸性镀铜有机添加剂的研究
刘俊峰 1 , 彭良富 1 , 刘 源 2 , 李学忠 1 (1. 湖南科技大学化工研究所 , 湖南 湘潭 411201; 2. 长沙科佳精细化学品研究所 , 湖南 长沙 410005)
图 2,图 3,图 4,图 5 分别为使用国内添加剂 MB、 国外添加剂 MU、510A、510B 和自配添加剂 MA 所得镀 层的 SEM 形貌 。电镀液中加入 MB ,铜镀层可看到明 显的颗粒 ;电镀液中加入国外染料或 MA 后 ,铜镀层光 亮度均得到明显提高 ,且自配有机添加剂和国外染料 效果基本相当 。