無氰堿性鍍銅工藝及其電化學過程的研究.pdf

1、由于氰化鍍銅液具有劇毒性，嚴重污染環(huán)境，開發(fā)能夠替代氰化鍍銅的無氰堿性鍍銅工藝一直是電鍍研究者的目標。本課題的目的是研發(fā)出新的無氰堿性鍍銅工藝，適應鐵基體上直接鍍打底或中等厚度銅層的需要，并對堿性鍍銅添加劑的作用和電沉積行為進行理論探討，為堿性鍍銅的理論研究提供參考作用。 確定了一種新的酒石酸鹽單絡合體系堿性鍍銅工藝，其組成及工藝條件為：硫酸銅20～30g/L、酒石酸鉀鈉80～90g/L、三乙醇胺3～4mL/L、硝酸銨1.5g/

2、L、hg01添加劑0.5g/L、hg02添加劑1mL/L、硫酸鈉20g/L、pH10～11、溫度40～45℃、電流密度0.5～3.5A/dm2。采用SEM、AFM、XRD、電化學工作站和其它手段，檢測表明該工藝的相關鍍液及鍍層性能良好，適合于打底鍍層的需要。并探討了三乙醇胺、硝酸銨、hg01添加劑和hg02添加劑等四種添加劑對銅沉積過程的作用機理。 確定了一種新的檸檬酸鹽雙絡合體系堿性鍍銅工藝，其組成及工藝條件為：硫酸銅30g/

3、L、檸檬酸鈉147g/L、酒石酸鉀鈉45g/L、碳酸氫鈉10g/L、聚乙二醇0.2g/L、2-疏基苯并咪唑1.2mg/L、hg01添加劑1g/L、hg02添加劑1mL/L、硝酸鉀8g/L、pH=9、溫度45～50℃，電流密度1～10A/dm2。檢測表明該工藝的相關鍍液及鍍層性能優(yōu)異，可滿足打底或鍍中等厚度的要求。SEM和AFM觀察鍍層的微觀表面形貌表明銅結晶細致、成排均勻分布。XRD分析表明，銅鍍層厚度較薄時服從(111)和(220)晶

4、面擇優(yōu)取向協(xié)同生長的方式，而中等厚度鍍層趨向于(111)晶面擇優(yōu)取向生長。利用線性掃描法和計時電流法分別研究聚乙二醇、2-疏基苯并咪唑、hg01添加劑、hg02添加劑和硝酸鉀對電極過程和銅電沉積初期行為的影響，結果表明各種添加劑對陰極極化作用和峰電流走向不同，銅在電極表面沉積的初期行為受擴散控制，符合三維連續(xù)成核的生長機理。還通過SEM觀察到，各種添加劑在不同電流密度處對鍍層微觀表面形貌的影響有很多區(qū)別。XRD進一步考察添加劑對鍍層晶體