CN111850629A - 一种无氰碱铜电镀液及电镀方法 - Google Patents

一种无氰碱铜电镀液及电镀方法 Download PDF

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谢金平
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范小玲
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
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Abstract

本发明公开了一种无氰碱铜电镀液及电镀方法，所述无氰碱铜电镀液包括含量为50～100g/L的羟基乙叉二膦酸、4～10g/L的可溶性铜盐、50～90g/L的导电盐、0.4～1.0g/L的表面活性剂和30～50g/L的辅助络合剂。所述无氰碱铜电镀液，具有较好的分散力和深镀能力，对阴极表面的润湿能力好，减小了镀液与基体界面的表面张力，镀液性能优异，采用所述无氰碱铜电镀液的电镀效率高，能够获得的孔隙率低、镀层质量良好的打底镀层。

Description

一种无氰碱铜电镀液及电镀方法
技术领域
本发明涉及电镀铜技术领域，尤其涉及一种无氰碱铜电镀液及电镀方法。
背景技术
电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，在电镀的加工过程中，需要使用到电镀液，而电镀液的组成对电镀层的结构有着很重要的影响。铜具有良好的导电性和导热性，但是，在空气中易于氧化尤其在加热条件下，氧化后将失掉本身的颜色和光泽，在潮湿空气中与二氧化碳或氧化物作用生成一层碱式碳酸铜，当受到硫化物作用时，将生成棕色或黑色薄膜，由于铜电位较正，因而它很容易在其它金属上沉积。以铜作为底层，连同光亮镍和微裂纹铬一起使用时，能得到非常良好的抗蚀性镀层。
目前电镀铜还在大量使用氰化物镀铜电解液，氰化镀铜可以直接在钢铁、锌合金等基体上作为打底镀层，氰化镀铜结晶细致，与基体结合力好，镀液分散能力和深度能力高，但是，由于氰化物的毒性大，随着国家对环保的要求越来越高，研究一种电镀性能好的无氰碱铜电镀液具有非常重要的意义。
发明内容
针对背景技术提出的问题，本发明的目的在于提出一种无氰碱铜电镀液，电镀液具有较好的分散力和深镀能力，对阴极表面的润湿能力好，减小了镀液与基体界面的表面张力，镀液性能优异。
本发明的另一目的在于提出一种无氰碱铜电镀液的电镀方法，电镀效率高，能够获得的孔隙率低、镀层质量良好的打底镀层。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种无氰碱铜电镀液，包括含量为50～100g/L的羟基乙叉二膦酸、4～10g/L的可溶性铜盐、50～90g/L的导电盐、0.4～1.0g/L的表面活性剂和30～50g/L的辅助络合剂。
优选的，所述可溶性铜盐为碱式碳酸铜。
优选的，所述导电盐为碳酸钾。
优选的，所述表面活性剂为聚乙二醇或OP乳化剂。
优选的，所述辅助络合剂为氨基三甲叉膦酸或乙二胺四甲叉膦酸。
所述的无氰碱铜电镀液的电镀方法，包括以下步骤：
(1)配制电镀液：根据配方称取各镀液成分；
(2)对阴极进行除油、酸洗、碱洗和活化的预处理，将阳极和经过预处理的阴极置入电镀槽中的电镀液中，将电镀槽置于恒温水浴锅中，在搅拌状态下通入电流进行电镀。
优选的，所述阴极的电流密度为1～2.5A/m2。
优选的，所述电镀液的温度为50～60℃。
优选的，所述电镀液的pH值为9.5～10.2。
优选的，所述电镀的电镀时间为40～60min。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所述无氰碱铜电镀液以羟基乙叉二膦酸(HEDP)为主络合剂，加入辅助络合剂，使得镀液具有较好的分散力和深镀能力，再加以适量的表面活性剂，增加了镀液对阴极表面的润湿能力，减小了镀液与基体界面的表面张力，使得电镀时阴极电流效率高，镀液性能优异，镀液组成简单，维护方便，与钢铁结合力较好，采用所述无氰碱铜电镀液在碱性条件下电镀能够获得的孔隙率低、镀层质量良好的打底镀层。
具体实施方式
一种无氰碱铜电镀液，包括含量为50～100g/L的羟基乙叉二膦酸、4～10g/L的可溶性铜盐、50～90g/L的导电盐、0.4～1.0g/L的表面活性剂和30～50g/L的辅助络合剂。
本发明所述无氰碱铜电镀液以羟基乙叉二膦酸(HEDP)为主络合剂，加入辅助络合剂，使得镀液具有较好的分散力和深镀能力，再加以适量的表面活性剂，增加了镀液对阴极表面的润湿能力，减小了镀液与基体界面的表面张力，使得电镀时阴极电流效率高，镀液性能优异，镀液组成简单，维护方便，与钢铁结合力较好，采用所述无氰碱铜电镀液在碱性条件下电镀能够获得的孔隙率低、镀层质量良好的打底镀层。
所述可溶性铜盐用于基体的预镀，如果浓度过高，则镀层质量变差，同时镀液的分散能力降低。
优选的，所述可溶性铜盐为碱式碳酸铜。
优选的，所述导电盐为碳酸钾。
优选的，所述表面活性剂为聚乙二醇或OP乳化剂。
优选的，所述辅助络合剂为氨基三甲叉膦酸或乙二胺四甲叉膦酸。
所述的无氰碱铜电镀液的电镀方法，包括以下步骤：
(1)配制电镀液：根据配方称取各镀液成分；
(2)对阴极进行除油、酸洗、碱洗和活化的预处理，将阳极和经过预处理的阴极置入电镀槽中的电镀液中，将电镀槽置于恒温水浴锅中，在搅拌状态下通入电流进行电镀。
需要说明的是，所述阳极为电解铜阳极，所述搅拌状态的搅拌方式采用空气电动搅拌或阴极移动。
优选的，所述阴极的电流密度为1～2.5A/m2。
优选的，所述电镀液的温度为50～60℃。
如果所述电镀液的温度过低，则所述电镀液的分散能力降低，如果所述电镀液的温度太高，则能量消耗也越多，所述电镀液的蒸发量也越大。
优选的，所述电镀液的pH值为9.5～10.2。
优选的，所述电镀的电镀时间为40～60min。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种无氰碱铜电镀液的电镀方法，包括以下步骤：
(1)配制电镀液：根据以下配方称取各镀液成分，用水溶解以下镀液成分并将镀液成分混合均匀倒入烧杯中，然后加烧碱调节pH至9.5；
镀液成分 含量
羟基乙叉二膦酸 50g/L
可溶性铜盐 4.8g/L
导电盐 50g/L
表面活性剂 0.4g/L
辅助络合剂 30g/L
所述可溶性铜盐为碱式碳酸铜，所述导电盐为碳酸钾，所述表面活性剂为聚乙二醇，所述辅助络合剂为氨基三甲叉膦酸；
(2)采用钢板作为阴极，采用电解铜作为阳极，对阴极进行现有常规的除油、酸洗、碱洗和活化的预处理，将阳极和经过预处理的阴极置入电镀槽中的电镀液中，将电镀槽置于恒温水浴锅中，并在电镀槽中安装电动搅拌机，将电动搅拌机的搅拌棒插于电镀液中，调节水浴温度为55℃，在搅拌状态下通入电流进行电镀，阴极的电流密度为2A/m2，电镀时间为40min。
实施例2
一种无氰碱铜电镀液的电镀方法，包括以下步骤：
(1)配制电镀液：根据以下配方称取各镀液成分，用水溶解以下镀液成分并将镀液成分混合均匀倒入烧杯中，然后加烧碱调节pH至10.2；
镀液成分 含量
羟基乙叉二膦酸 60g/L
可溶性铜盐 6g/L
导电盐 55g/L
表面活性剂 0.6g/L
辅助络合剂 40g/L
所述可溶性铜盐为碱式碳酸铜，所述导电盐为碳酸钾，所述表面活性剂为OP乳化剂，所述辅助络合剂为乙二胺四甲叉膦酸；
(2)采用钢板作为阴极，采用电解铜作为阳极，对阴极进行现有常规的除油、酸洗、碱洗和活化的预处理，将阳极和经过预处理的阴极置入电镀槽中的电镀液中，将电镀槽置于恒温水浴锅中，并在电镀槽中安装电动搅拌机，将电动搅拌机的搅拌棒插于电镀液中，调节水浴温度为60℃，在搅拌状态下通入电流进行电镀，阴极的电流密度为1.5A/m2，电镀时间为50min。
实施例3
一种无氰碱铜电镀液的电镀方法，包括以下步骤：
(1)配制电镀液：根据以下配方称取各镀液成分，用水溶解以下镀液成分并将镀液成分混合均匀倒入烧杯中，然后加烧碱调节pH至10.2；
镀液成分 含量
羟基乙叉二膦酸 80g/L
可溶性铜盐 9g/L
导电盐 60g/L
表面活性剂 0.8g/L
辅助络合剂 45g/L
所述可溶性铜盐为碱式碳酸铜，所述导电盐为碳酸钾，所述表面活性剂为聚乙二醇，所述辅助络合剂为乙二胺四甲叉膦酸；
(2)采用钢板作为阴极，采用电解铜作为阳极，对阴极进行现有常规的除油、酸洗、碱洗和活化的预处理，将阳极和经过预处理的阴极置入电镀槽中的电镀液中，将电镀槽置于恒温水浴锅中，并在电镀槽中安装电动搅拌机，将电动搅拌机的搅拌棒插于电镀液中，调节水浴温度为50℃，在搅拌状态下通入电流进行电镀，阴极的电流密度为2.5A/m2，电镀时间为60min。
实施例1至3能够在金属表面沉积出结合力良好的预镀层，采用该镀液在碱性条件下电镀的孔隙率低，镀层质量良好。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无氰碱铜电镀液，其特征在于，包括含量为50～100g/L的羟基乙叉二膦酸、4～10g/L的可溶性铜盐、50～90g/L的导电盐、0.4～1.0g/L的表面活性剂和30～50g/L的辅助络合剂。
2.根据权利要求1所述的一种无氰碱铜电镀液，其特征在于，所述可溶性铜盐为碱式碳酸铜。
3.根据权利要求1所述的一种无氰碱铜电镀液，其特征在于，所述导电盐为碳酸钾。
4.根据权利要求1所述的一种无氰碱铜电镀液，其特征在于，所述表面活性剂为聚乙二醇或OP乳化剂。
5.根据权利要求1所述的一种无氰碱铜电镀液，其特征在于，所述辅助络合剂为氨基三甲叉膦酸或乙二胺四甲叉膦酸。
6.根据权利要求1～5任意一项所述的无氰碱铜电镀液的电镀方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配制电镀液：根据配方称取各镀液成分；
(2)对阴极进行除油、酸洗、碱洗和活化的预处理，将阳极和经过预处理的阴极置入电镀槽中的电镀液中，将电镀槽置于恒温水浴锅中，在搅拌状态下通入电流进行电镀。
7.根据权利要求6所述的无氰碱铜电镀液的电镀方法，其特征在于，所述阴极的电流密度为1～2.5A/m2。
8.根据权利要求6所述的无氰碱铜电镀液的电镀方法，其特征在于，所述电镀液的温度为50～60℃。
9.根据权利要求6所述的无氰碱铜电镀液的电镀方法，其特征在于，所述电镀液的pH值为9.5～10.2。
10.根据权利要求6所述的无氰碱铜电镀液的电镀方法，其特征在于，所述电镀的电镀时间为40～60min。
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