无氰镀铜关键技术的研究

论文摘要

本课题的目的是研究出一种在性能上与氰化镀铜液相近,并且能在钢铁基体直接电镀的环保型无氰镀铜工艺,从而取代氰化镀铜与预镀镍工艺。根据氰化镀铜的技术情况,要求无氰镀铜工艺中,必须寻找到合适的非氰配体和添加剂,以期在它们的联合作用下,使铜配位离子的电沉积具有适当的阴极极化度,镀液分散能力及镀层结晶和结合力达到或超过氰化镀铜的质量要求。无氰镀铜工艺要能符合电镀绿色、环保的发展要求。本文以电沉积的基本原理为依据,对多种络合体系进行了研究,最终选择了以丙三醇(C3H8O3)作为主络合剂。并对以丙三醇为主络合剂的镀铜体系进行了可行性分析,研制出了一个镀铜工艺方案。在确定渡液的工艺配方过程中分别对渡液体系进行了阴极极化曲线的测试、赫尔槽试验、镀层结合性能试验等。对镀液中各成分对镀液性能的影响分别做了细致的研究,采用正交试验确定了部分工艺参数最佳配比。通过不断的调整和优化最终得到了性能优良的无氰镀铜液配方。此丙三醇无氰镀铜液既能在铁基表面得到细致、均匀、韧性好、结合力强的铜镀层而且非常环保。采用扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDAX)分析了镀层的表面形貌与组成结构,分析了pH、电流密度、辅助络合剂对镀层表面形貌的影响。验证了在适宜的工艺条件下镀层具有良好的外观、较强的结合力和低的孔隙率。采用CSPM5000型原子力显微镜对镀层的微观结构进行分析,可以看出镀层的颗粒非常的小,镀层表面比较平整,分布也非常的均匀,孔隙率非常低,是良好的晶态沉积层。也进一步从微观的结构上说明了该镀液所得镀层的良好性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 电镀工业的发展概况
• 1.2 镀铜层的特点及应用
• 1.3 无氰镀铜研究进展
• 1.3.1 硫酸盐镀铜
• 1.3.2 焦磷酸盐镀铜
• 1.3.3 三乙醇胺镀铜
• 1.3.4 HEDP（羟基亚乙基二膦酸）镀铜
• 1.3.5 柠檬酸一酒石酸盐镀铜
• 1.3.6 缩二脲镀铜
• 1.4 课题主要研究内容
• 第二章 电镀基本理论与原理
• 2.1 电镀的相关原理
• 2.1.1 络离子迟缓放电理论
• 2.1.2 添加剂的吸附理论
• 2.1.3 产生光亮镀层的电子自由流动理论
• 2.1.4 电结晶理论
• 2.2 单金属电沉积
• 第三章 试验工艺及镀液成分分析
• 3.1 前处理
• 3.1.1 化学除油
• 3.1.2 电化学除油
• 3.1.3 稀酸清洗
• 3.1.4 浸蚀活化
• 3.1.5 电沉积
• 3.1.6 后处理
• 3.2 主络合剂的选择实验
• 3.2.1 试验溶液的配制
• 3.2.2 置换反应试验
• 3.2.3 赫尔槽试验
• 3.2.4 结合力试验
• 3.2.5 电流效率试验
• 3.2.6 孔隙率试验
• 3.2.7 镀液覆盖能力试验
• 3.2.8 分散能力测试试验
• 3.2.9 主络合剂选择小结
• 3.3 主盐的选择
• 3.4 辅助络合与添加剂的选择
• 3.5 工艺条件的确定
• 3.6 本章小结
• 第四章 镀液稳定性工艺的确定
• 4.1 主盐确定
• 4.2 辅助络合剂的确定
• 4.3 添加剂的选择
• 4.4 工艺参数的确定
• 4.4.1 镀层性能测试
• 4.4.2 试验结果与分析
• 4.5 工艺条件的试验验证
• 4.5.1 pH 值的影响
• 4.5.2 温度的影响
• 4.5.3 电流密度的影响
• 2SO4 的影响'>4.5.4 Na₂SO4 的影响
• 4.6 本章小结
• 第五章 镀层性能分析
• 5.1 镀层结合力分析
• 5.2 镀层孔隙率分析
• 5.3 镀层表面形貌分析
• 5.4 镀层微观结构分析
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文