无氰电镀铜新工艺试验研究.pdf

维普资讯 第39卷 第6期 南 开 大 学 学 报(自然科学版) Vo1．39 NO_6 2006年 12月 ActaScientiarumNaturaliumUniversitatisNankaiensis Dec．2006 文章编号：0465—7942(2006)06—0037—04 无氰电镀铜新工艺试验研究 唐雪娇，，丑景壶，韩长秀，张宝贵 (1．南开大学 环境科学与工程学院，天津 300071}2．北京大学 环境科学学院，北京 100871) 摘要：以环保酸性浸镀铜工艺和含有复合添加剂的碱性无氰电镀铜工艺结合的小型试验，得到了产品合格 并适合工业化生产应用的工艺配方．通过六因紊正交试验，以镀铜速率、外观状况、抗腐蚀性作为衡量标准，获得 了比较好的试验条件，重点研究了镀液温度、电流密度对镀铜速度的影响． 关键词；无氰 }镀铜 ；正交试验 中田分类号：TQl53．15 文献标识码 ：A 0 引 言 氰化物作为电镀液中金属离子的主要配位体，是电镀工业中的重要原料，为世界各国所普遍采用．但 氰化物又是剧毒化学品，而每升有氰 电镀液中的氰化物含量为十几克到一百多克间，工作槽的液量为几十 升到上万升间，使得这些电镀废水中含有大量氰根而对环境造成污染[1]． 焦磷酸盐镀铜工艺在消除氰化物污染方面取得了很大的成功．用焦磷酸盐镀铜代替氰化物镀铜，显著 地减少了氰化物的使用量．该工艺分散能力好，腐蚀性小，无毒性嘲，配合性能好的添加剂可得到结晶细致 的镀层，但对于钢铁件，直接镀铜得不到结合力 良好的镀铜层．有文献发明了以卤素化合物为基础的替代 氰化物的化学镀铜配方嘲，克服了钢铁上无氰镀铜过程中铜和铁强烈置换作用的最大障碍 ，得到了结合力 良好的铜镀层，但是镀层仅能达到3 m，无法满足实际生产要求． 本试验就是针对上述问题，研究了一种新型酸性浸镀铜和无氰电镀铜结合工艺，该工艺可得到结合力 良好的铜镀层，并且通过六因素正交试验得到了最佳工艺条件，还讨论了镀液温度、电流密度对镀铜速度 的影响． 浸镀铜工艺中，采用了一定量的盐酸和硫酸为基本介质，加入特定添加剂，在酸性介质中可以抑制置 换作用，降低反应速率，Cu+与添加剂中特定阴离子生成的配位化合物稳定常数为0．1～O．4，可以减缓反 应速度，而与氰配位化合物相比这个稳定常数又很小，所以在不加外电场作用的情况下，也可 自发进行镀 铜． 焦磷酸盐镀铜液中，焦磷酸根作为主要配位体与铜离子形成配位化合物[2]： Cu2P2O7+3K4P2O7— 2K6ECu(P2O7)2] 随着pH值的变化，配位体有以下可能存在形式 ： pH 5．3： [Cu(HP2O7)2]‘ 5．3pHi7．0： [Cu(HP2O7)(P2O7)] 7．0pH10．0： [Cu(P2O7)2] ECu(P0)。]一的不稳定常数为 1．0×lO ，当镀液中有过量的焦磷酸根离子存在时，这种配位离子最 为稳定． 阴极反应： ECu(P2O)2]一+2e— Cu十2P0{～ 收稿 日期；2006—02—2O 基金项目：天津市科技发展计划 (05YFSYSF030) 作=t筒介：唐雪娇 (198O一)，女 ，辽宁大连人，博士研究生． 维普资讯 ·38· 南 开 大 学 学 报 (自然科学版) 第39卷 2H++2e 阳极反应 ： Cu+2P20}一2e一 [Cu(P2O7)2] 40H一～4e一 2H20+02十