硫酸盐电镀铜工艺探析

1.工艺特点

硫酸盐电镀铜用于工业生产已有150多年的历史。非氰电镀铜中应用最广泛的就是酸性硫酸盐电镀铜，它具有镀液成分简单、价格便宜、稳定、易于控制等特点。在一定条件下可以使用较高的阴极电流密度，从而提高电镀的生产率。但镀液的分散能力较差，镀层结晶组织比氰化物电镀铜层粗大，而且不能在钢铁基体上直接电镀铜。因此，目前酸性硫酸盐电镀铜多用于多层电镀中加厚电镀铜，特别适用于塑料电镀的中间层。在酸性硫酸盐镀液中添加某些添加剂，可直接镀得镜面光泽的镀层，同时镀液的分散能力有所提高，镀层韧性得到改善，孔隙率得以降低。该工艺作为塑料件电镀的首选工艺，并得到长足的发展。硫酸含量高、硫酸铜含量低的光亮硫酸盐镀铜还应用于印制电路板的通孔电镀。

2.镀液组分及工艺条件

硫酸盐电镀铜的镀液组分及工艺条件见表4-23。

表4-23 硫酸盐电镀铜的镀液组分及工艺条件

3.镀液配制

将工业级硫酸铜用热蒸馏水或去离子水溶解，使镀液的体积达到将近90%。然后加入需要量的硫酸的1/10左右，以防止硫酸铜水解。加入质量分数为30%的过氧化氢1mL/L和活性炭2g/L，搅拌30min，静止过夜后过滤。滤液中再加入余量的硫酸。如果硫酸铜质量较好，也可不进行过氧化氢和活性炭处理。最后加入需要量的光亮剂，光亮剂要事先配成溶液。光亮剂加入后，加水到规定体积，搅拌均匀，即可试镀。

4.镀液中各成分的作用

（1）硫酸铜 硫酸铜提供铜离子，是主盐。硫酸铜含量过低，阴极电流密度的上限和镀层的光亮度下降；硫酸铜含量过高，虽可提高阴极电流密度，但由于受硫酸铜溶解度的限制，会结晶析出。硫酸铜有时在阳极上析出，减少了阳极的实际面积，从而影响镀层质量。用于印制电路板的通孔电镀时，主要指标是要求镀液有良好的深镀能力，因此采用硫酸铜含量低、硫酸含量高的镀液。

（2）硫酸 硫酸在硫酸盐镀液中既能对阳极起活化作用，又能提高镀液的导电性。硫酸含量过低，硫酸铜会水解而形成氧化亚铜，氧化亚铜很难溶解，沉积在阴极上会导致镀层疏松，镀液的导电性差，会影响低电流密度处镀层的质量；硫酸含量过高，虽能提高镀液的导电能力，有助于提高镀液的分散能力和覆盖能力，但镀层光亮度下降。因此，在不影响镀层光亮度的前提下，硫酸含量可尽量高一些。(www.xing528.com)

（3）氯离子 镀液中氯离子的质量浓度在10～80mg/L之间，虽然其含量极少，但却起着十分重要的作用。氯离子含量过低，不可能得到镜面光亮的镀层，只能得到白雾状的镀层，镀液整平能力极差，且在镀件的高电流密度处会出现树枝状结晶或烧焦现象；氯离子含量过高，铜镀层光亮度下降，尤其是工件低电流处的镀层不光亮。

（4）添加剂 硫酸盐光亮电镀铜的添加剂是多种添加剂的相互组合，它们发生协同和互补作用，才能获得镜面光亮的镀层。光亮电镀铜添加剂主要有三大类：第一类为聚硫类有机磺酸盐，主要作用是能使镀层结晶细致，提高电流密度上限。但若其含量过低，镀层光亮度不足，镀件边缘容易烧焦和产生毛刺；含量过高，镀层易产生白雾，低电流密度处产生暗区。第二类为含硫的杂环化合物和硫脲的衍生物，这类光亮剂主要起到整平和光亮作用，添加量极少，镀液温度高时其含量要提高。第三类为聚醚类非离子表面活性剂，它在阴极上吸附，能使镀层晶粒细化，且能扩大光亮电流密度范围。其含量过低，镀层光亮度差，光亮电流密度范围窄；含量过高，吸附膜难以清洗除去，影响镀层的结合力。

5.工艺条件的影响

（1）温度 硫酸盐光亮电镀铜所用镀液的温度以控制在10～35℃为宜。如果温度过高，会加大光亮剂的消耗量。由于硫酸盐光亮电镀铜的电流密度往往较大，因而镀液易发热，会使镀液温度上升，夏季最好采取降温措施。

（2）阴极电流密度 阴极电流密度应尽可能大，以镀层不烧焦为度。这样在镀件的凹处的电流密度也相对较大，有助于使镀件达到整平、光亮。

（3）阳极 在硫酸盐光亮电镀铜时不能使用电解铜板作为阳极，必须使用磷质量分数为0.1%～0.3%的磷铜板。阳极中磷含量不宜过低，否则难以避免铜板以Cu⁺形式溶解；磷含量也不宜过高，否则阳极表面会形成厚的棕褐色膜，影响阳极的正常溶解，使镀液中铜离子含量下降。

6.镀液维护和故障处理

镀液的基本成分可通过化验分析来调整，光亮剂的配比要得当，不要过量。由于目前对硫酸盐镀液中的铁杂质还没有简便有效的除去方法，因此要避免镀液中带入铁杂质，否则铁与铜的复盐会在阳极上结晶析出，而且非常坚硬致密，酸碱不溶，同时还会导致镀层光亮度下降。六价铬会影响低电流密度处镀层的光亮度。硫酸盐光亮电镀铜的常见故障处理方法见表4-24。

表4-24 硫酸盐光亮电镀铜的常见故障及处理方法