環(huán)球塑化網(wǎng) www.PVC123.com 訊：
化學(xué)鍍銅是在催化劑存在下的氧化還原過(guò)程.雖然金屬銅本身具有一定的催化作用,但其作用較弱.為了加速反應(yīng),生產(chǎn)中多采用金屬銀作催化劑.化學(xué)鍍銅液主要由兩部分組成:一部分是含有銅鹽的溶液;另一部分是含有還原劑的溶液.這兩種溶液預(yù)先配制,在使用時(shí)再將它們混合在一起.通常前者稱為甲液,后者稱為乙液.
(1).鍍液配方及工作條件 常用的化學(xué)鍍銅液成分與工作條件如下:
(2).鍍液中各組分的主要作用
?、?硫酸銅 鍍液主鹽.也可用硝酸銅,氯化銅,碳酸銅,酒石酸銅等作為主鹽.它們都可供給二價(jià)銅離子.
?、?酒石酸鉀鈉 鍍液絡(luò)合劑.也可用乙二胺四乙酸,甘油,氨三乙酸,三乙醇胺作絡(luò)合劑.其作用是使銅呈溶解的絡(luò)合狀態(tài)而存在,防止二價(jià)銅離子在堿性介質(zhì)中產(chǎn)生氫氧化銅[Cu(OH)2]沉淀;同時(shí)還可以控制溶液中二價(jià)銅離子的濃度,使化學(xué)鍍得以正常進(jìn)行.另外,還具有緩沖劑的作用,以維持溶液的pH值.
?、?氫氧化鈉和碳酸鈉 用甲醛還原銅,在堿性溶液中才具有很強(qiáng)的還原能力,因此氫氧化鈉的加入主要是提供還原反應(yīng)所需要的堿性環(huán)境.溶液中加入碳酸鈉的目的也是為了保持溶液的pH值,使還原反應(yīng)得以正常進(jìn)行.
?、?甲醛 是一種還原劑.在酸性溶液中的還原能力極弱.在堿性溶液中還原能力很強(qiáng).
?、?氯化鎳 氯化鎳的加入,可促使反應(yīng)加快進(jìn)行,使鍍層更加光滑,有利于提高鍍層結(jié)合力.
?、?沉積機(jī)理簡(jiǎn)述
零件經(jīng)過(guò)活化處理后,表面上附著一層催化金屬(通常是銀或鈀),當(dāng)它與化學(xué)鍍銅液接觸時(shí),銅離子優(yōu)先還原沉積在催化金屬微粒的周?chē)?這時(shí)已產(chǎn)生了肉眼看不見(jiàn)的不連續(xù)的銅層.盡管銅自身的催化活性很弱,但它畢竟還是具有一定的自催化活性,故這些催化中心繼續(xù)得到銅離子并逐步擴(kuò)大,由不連續(xù)的無(wú)數(shù)催化中心變成連續(xù)的銅層,最后得到一層可以看見(jiàn)的棕紅色銅鍍層.
⑷.影響鍍銅速度的因素.
?、?pH值 提高溶液的pH值,銅的沉積速度加快,同時(shí)也加快了氧化亞銅(Cu2O)生成的反應(yīng)速度.當(dāng)pH值≤11時(shí),化學(xué)鍍銅的速度非常緩慢;當(dāng)pH值太高,氧化亞銅生成速度加快,溶液內(nèi)部的沉積速度非常緩慢:當(dāng)pH值太高,氧化亞銅生成速度加快,溶液內(nèi)部的沉積速度增大,二價(jià)銅離子驟然降低,不僅造成了鍍液迅速分解,同時(shí)沉積速度也降低.當(dāng)鍍銅開(kāi)始的瞬間,pH值為12.2時(shí),銅離子被還原到一半以后,pH值下降到10.3;若開(kāi)始鍍銅的pH值為12.8時(shí),銅離子全部被還原后,pH值也只下降到12.4;當(dāng)pH值更高時(shí),鍍銅過(guò)程中pH值無(wú)明顯變化.因此,嚴(yán)格控制化學(xué)鍍銅液的初始pH值,對(duì)于整個(gè)鍍銅過(guò)程速度有很大影響.
②.二價(jià)銅離子的濃度 一般說(shuō)來(lái),鍍銅速度隨二價(jià)銅離子的增加而提高,但鍍銅速度達(dá)到一不定值時(shí),將隨二價(jià)銅離子的增加而降低.
?、?甲醛的濃度 提高甲醛的濃度,鍍銅速度加快.但當(dāng)甲醛濃度已經(jīng)很高時(shí),再提高其濃度,對(duì)鍍銅速度的增加不明顯.
?、?酒石酸鉀鈉和二價(jià)銅離子的比值 當(dāng)它們的比值小于3時(shí),提高酒石酸鉀鈉的濃度,可以提高鍍銅速度;當(dāng)它們的比值大于3時(shí),再提高酒石酸鉀鈉的濃度,對(duì)鍍銅速度的增加甚微,反而使溶液的穩(wěn)定性變差,對(duì)生產(chǎn)極為不利.
?、?溶液的溫度 液溫升高,可提高鍍銅速度,但氧化亞銅的生成速度也加快.這時(shí),不僅得到的鍍層疏松,粗糙,結(jié)合力差,而且將促使溶液自動(dòng)分解.溶液溫度過(guò)低,鍍銅速度變慢.
?、?鎳,鋅,銻等金屬的影響 添加鎳鹽,可得到光滑,結(jié)合力好的高質(zhì)量鍍層,但會(huì)降低銅的還原速度.化學(xué)鍍銅液中含有二價(jià)鋅(Zn2+),三價(jià)銻(Sb3+離子時(shí),銅的還原速度也會(huì)降低.例如當(dāng)pH為12.5時(shí),溶液中三價(jià)銻的含量為0.02mol/L,這種鍍液已不能沉積出銅.溶液中有鉛離子存在時(shí),會(huì)顯著降低溶液的穩(wěn)定性.添加適量的銻和鉍,可使鍍銅液更加穩(wěn)定,所獲得的鍍層具有良好 的韌性.添加 少量的鈣鹽(0.01-0.03mol/L),能顯著提高銅的沉積速度,但添加量不宜超過(guò)0.06mol/L,否則鍍銅將被終止,鍍層變暗,導(dǎo)電性差.
?、?化學(xué)鍍銅液的穩(wěn)定性.化學(xué)鍍銅的最大缺點(diǎn)是鍍液不穩(wěn)定.在化學(xué)鍍銅中,沉積速度與鍍液的穩(wěn)定性是相矛盾的.通常,沉積速度高的化學(xué)鍍銅液,往往穩(wěn)定性較差,在短時(shí)間內(nèi)使用后便失效.化學(xué)鍍銅液不穩(wěn)定的原因之一,是由于甲醛與二價(jià)銅離子發(fā)生反應(yīng),生成氧化亞銅(Cu2O).而氧化亞銅又進(jìn)一步反應(yīng),生成金屬銅粒子,不規(guī)則地分散在鍍液中,成為鍍液自然分解的催化中心,造成鍍液不穩(wěn)定.向鍍液中添加能絡(luò)合一價(jià)銅的絡(luò)合劑,如硫脲,2-巰基苯駢噻唑,亞鐵氰化鉀等,對(duì)抑制甲醛與二價(jià)銅離子的反應(yīng)和穩(wěn)定鍍液有一定的效果.這些添加劑的量一般都較少,用量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致鍍銅速度顯著下降,甚至使反應(yīng)停止.
用空氣攪拌或添加雙氧水(H2O2),使一價(jià)銅氧化成可溶解的二價(jià)銅,避免Cu2O的生成,同樣可使鍍液穩(wěn)定性提高.另外,降低鍍液中銅的濃度,減少裝載量(小于2.5dm2/L),定期過(guò)濾鍍液,都可以提高鍍淮的穩(wěn)定性,延長(zhǎng)使用壽命.
