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镀铜

4.1 铜的性质

4.2 铜镀液配方之种类

4.3 硫酸铜镀浴(Copper Sulfate Baths)

4.4 氰化镀铜浴(Copper Cyanide Baths)

4.5 焦磷酸铜镀浴

4.6 硼氟酸铜镀浴(Copper Fluoborate Bath)

4.7 不锈钢镀铜流程

4.8 铜镀层之剥离

4.9　镀铜专利文献资料(美国专利)

人体意术

4.10 镀铜有关之期刊论文
4.1 铌高铜的性质

*泽：玫瑰红	*原子量：63.54
*原子序：29	*电子组态：1 S22S22P63d104S1
*比重：8.94	*熔点：1083℃
*沸点：2582℃	*Brinell硬度43-103
*电阻：1.673 l W -cm，20 ℃	*抗拉强度：220～420MPa

标准电位：Cu++e- →Cu为＋0.52Ｖ；

Cu++ ＋2e面波仪-→Cu为＋0.34V。

质软而韧，延展性好，易塑性加工	导电性及导热性优良
良好的拋旋光性	易氧化，尤其是加热更易氧化，不能做防护性镀层
会和空气中的硫作用生成褐硫化铜	会和空气中二氧化碳作用形成铜录

会和空气中氯形成氯化铜粉末铜镀层具有良好均匀性、致密性、附着性及拋旋光性等所以可做其它电镀金属之底镀镀层。

镀层可做为防止渗碳氮化铜	唯一可实用于锌铸件电镀打底用
铜的来源充足	铜容易电镀，容易控制
铜的电镀量仅次于镍

4.2 铜镀液配方之种类
可分为二大类：

1.酸性铜电镀液：
　优点有：

成份简单	毒性小，废液处理容易
镀浴，不需加热	电流效率高
价廉、设备费低	高电流密度，生产速率高

　缺点有：

镀层结晶粗大	不能直接镀在钢铁上
均一性差

2.氰化铜电镀液配方：　

优点有：

镀层细致	均一性良好
可直接镀在钢铁上

　缺点有：

毒性强，废液处理麻烦	电流效率低
价格贵，设备费高	电流密度小，生产效率低
镀液较不，需加热

P.S 配合以上二种配方优点，一般采用氰化铜镀液打底后，再用酸性铜镀液镀铜，尤其是镀层厚度需较厚的镀件。

4.3 硫酸铜镀浴(Copper Sulfate Baths)
   硫酸铜镀浴的配制(prepare)、操作(operate)及废液处理都很经济，可应用于印刷电路(printed circuits)、电子(electronics) 、印刷板(photogravure)、电铸(electroforming)、装饰(decorative) 及塑料电镀(plating on plastics)。
   其化学成份简单，含硫酸铜及硫酸，镀液有良好导电性，均一性差但目前有特殊配方及添加剂可以改善。钢铁镀件必须先用氰化铜镀浴先打底或用镍先打底(strike)，以避免置换镀层(replacement diposits)及低附着性形成。
   锌铸件及其它酸性敏感金属要充份打底，以防止被硫酸浸蚀。镀浴都在室温下操作，阳极必须高纯度压轧铜，没有氧化物及磷化(0.02到0.08wt％P) ，阳极铜块(copper anode nuggets)可装入钛篮(titanium baskets)使用，阳极必须加阳极袋(anode bag)，阳极与阴极面积比应2：1，其阳极与阴极电流效率可达100％，不电镀时阳极铜要取出。
4.3.1 硫酸铜镀浴(standard acid copper plating)
(1)一般性配方(general formulation)：

Copper sulfate 195-248 g/l

Sulfuric acid 30-75 g/l

Chloride 50-120 ppm

Current density 20-100 ASF

js防水涂膜

(2)半光泽(semibright plating)：Clifton-Phillips 配方

Copper Sulfate 248 g/l

Sulfuric acid 11 g/l

Chloride 50-120 ppm

Thiourea 0.00075 g/l

Wetting agent 0.2 g/l

　 (3)光泽镀洛(bright plating)：beaver 配方

Copper sulfate 210 g/l

Sulfuric 60 g/l

Chloride 50-120 ppm

Thiourea 0.1 g/l

Dextrin 糊精 0.01 g/l

　(4)光泽电镀(bright plating)：Clifton-Phillips 配方　

Copper sulfate 199 g/l

Sulfuric acid 30 g/l

Chloride 50-120 ppm

Thiourea 0.375 g/l

Wolasses 糖密 0.75 g/l

4.3.2 高均一性酸性铜镀浴配方(High Throw Bath)

用于印刷电路，滚桶电镀及其它需高均一性之电镀应用。　

Copper sulfate 60-90 g/l

Sulfuric acid 172-217 g/l

Chloride 50-100 ppm

Proprietary additive 专利商品添加剂　按指示量

4.3.3 酸性铜镀浴之维护及控制
(Maintenance and Control)

组成：硫酸铜是溶液中铜离子的来源，由于阴极及阳极电流效率正常情况接近100％，所以阳极铜补充铜离子是相当的。硫酸增进溶液导电度及减小阳极及阴极的极化作用(polarization)并防止盐类沉淀和提高均一性(throwing power)。高均一性镀浴中铜与硫酸比率要保持1：10。硫酸含量超过11vol％则电流效率下降。氯离子在高均一性及光泽镀浴中，可减少极化作用及消除高电流密度之条纹沉积(striated deposits)。

# 温度：太部份镀浴在室温下操作，如果温度过低则电流效率及电镀范围(plating range)将会减少。如果光泽性不需要，则可将镀浴温度提升到50℃以提高电镀范围，应用于电铸(electroforming)，印刷电路或印刷板等。

# 搅拌：可用空气、机械、溶液喷射(solution jet)或移动镀件等方法搅拌，搅拌愈好则容许电流密度(allowable current density)愈大。

# 杂质:有机杂质是酸性镀浴最常见的、其来源有光泽剂(brighteners)的分解生成物，槽衬、阳极袋未过滤到物质、电镀阻止物(stopoffs)、防锈物质(resists)及酸和盐之不纯物。镀浴变绿表示相当量之有机物污染，必需用活性碳处理去除有机物杂质，有时过氧化氢及过锰酸钾(potassium permanganate)有助于活性碳去除有机杂质，纤维过滤器(cellulose filter)不能被使用。

　金属杂质及其作用如下：

锑(antimony)：10-80 g/l，粗糙及脆化镀层，加胶(gelatin)或单柠酸(tannin)可抑制锑共同析出(codeposition)。
砷(arsenic)20-100 ppm：同锑。

铋(bismuth)：同锑。

镉(cadmium)＞500ppm：会引起浸镀沉积(immersion deposit)及阳极极化作用，能用氯子控制。

镍＞1000 ppm：同铁。

铁＞1000 ppm：减低均一性及导电度。

锡500-1500ppm：同镉。

锌＞500ppm：同镉。

4.3.4 酸性铜镀浴之故障及原因

1.烧灼在高电流密度区：

铜含量太少	有机物污染
温度太低	氯离子太少
搅拌不够

2.失去光泽：　

光泽剂太少	温度太高
有机物污染	铜含量太少
低氯离子浓度

3.精糙镀层：　

固体粒子污染	阳极铜品质不佳
阳极袋破裂	氯离子含量不足

4.针孔：

有机物污染	氯离子太少包装盒fonmoo
阳极袋腐烂

5.电流太低：

有机物污染	氯含量太多
硫酸含量不够	电流密度太小
添加剂不足	温度过高

6.阳极极化作用：　

锡、金污染	氯含量太多
温度太低	硫酸含量过多
阳极铜品质不好	硫酸铜含量不足

4.3.5 酸性铜镀浴之添加剂

有很多添加剂如胶、糊精、硫、界面活性剂、染料、尿素等，其主要目的有：

平滑镀层	减少树枝状结晶
提高电流密度	光泽
硬度改变	防止针孔

4.4 化镀铜浴(Copper Cyanide Baths)
氰化镀铜带给人体健康危害及废物处理问题，在厚镀层已减少使用但在打底电镀仍大量使用。氰化镀铜镀浴之化学组成最重要的是自由(free cyanide)及全氰化物(total cyanide)含量，其计算方程式如下：

K2Cu(CN)3全量＝氰化亚铜需要量×1.45＋自由需要量

K2Cu(CN)3全量＝氰化亚铜需要量×1.1＋自由需要量

例:镀浴需2.0g/l的氰亚化铜及0.5g/l自由，求需多少？

解　需量＝2.0×1.45＋0.5＝3.4g/l

阳极铜须用没有氧化物之纯铜，它可以铜板或铜块装入钢篮

内须阳极袋包住。钢阳极板用来调节铜的含量。

阴极与阳极面积比应1：1勤1：2

4.4.1 化铜低浓度浴配方(打底镀浴配方)

氰化亚铜(coprous cyanide)CuCN 20g/l

(sodium cyanide)NaCN 30g/l

碳酸钠(sodium carbonate)Na2CO3 15g/l

pH值 11.5运维巡检系统

温度 40℃

电流效率 30～60％

电流密度 0.5～1A/cm2

4.4.2　化铜中浓度浴配方　

氰化亚铜(coprous cyanide)CuCN 60g/l

(sodium cyanide)NaCN 70g/l

苛性钠(sodium hydroxide)NaOH 10～20g/l

自由(free cyanide) 5～15g/l

pH值 12.4

温度 60～70℃

电流密度 1～2A/dm2

电流效率 80～90％

4.4.3氰化铜高浓度浴配方　

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