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酸性镀铜光亮剂配方

摘要:要获得良好的酸性镀铜层,关键在于选择性能优良的酸铜光亮剂,而酸铜光亮剂开发的关键在于中间体的选择和复配。本文介绍了酸铜光亮剂一般组成、常用的中间体及其作用以及复配方法。详细说明了SF-610酸性光亮镀铜的工艺配方和操作条件,通过对比试验,对SF-610酸铜光亮剂进行了综合评价,结果表明,SF-610光亮剂性能优良,能和高质量的进口酸铜添加剂相媲美。

关键词:酸性镀铜;光亮剂;中间体;复配方法;评价试验1前言

酸性镀铜工艺适用于作为装饰电镀层的中间镀层,用于电镀各种灯饰、五金工具和日用品,也广泛用于塑料电镀、PCB电镀和电铸等[1]。由于镀液成分简单、成本低、电流效率高、允许电流密度大、沉积速度快、能获得极光亮和整平的镀层,且极具装饰效果而在生产中获得了广泛的应用,特别在装饰性电镀中,采用厚铜薄镍,是应对高价镍时代的有效方法。要达到酸性镀铜良好的效果和充分发挥其长处,关键在于光亮剂[2]。

酸铜光亮剂的开发关键在于中间体的选择和复配。性能优良的光亮剂应具有光亮整平能力强、光亮范围宽、镀层应力小、延展性和韧性好、稳定且分解产物少、工作温度范围宽、不容易产生针孔麻点等特点。

近几年来染料体系的酸铜光亮剂在生产上得到广泛的应用,但生产高质量的产品仍然需要使用价格较贵的进口添加剂。这些添加剂分解产物少,填平较好,不易起针孔麻砂。

采用高质量的中间体原材料,复配出质优价廉的以染料为基础的酸铜添加剂,是国内电镀工作者的当务之急。我司通过几年的试验和实践,引进国外高特种原材料,开发出SF-610酸性镀铜系列添加剂,性价比高于同级别的进口添加剂。

酸性镀铜光亮剂中间体

酸铜光亮剂一般由载体、光亮剂、整平剂、润湿剂组成。

载体(分散剂):快速地吸附到所有受镀表面并均一地抑制电沉积,整平剂(a)和光亮剂(b)的交互作用导致产生均匀的表面光亮度。

载体在酸性镀铜电解液中,若单独加入光亮剂,对镀层的光亮效果不显著,还必须加入表面活性剂才能获得光亮和具有一定整平性的镀层[3]。常用的有聚乙二醇、AE(多胺与环氧乙烷加成物)、DAE(脂肪胺与环氧乙烷加成物)、AEO(脂肪胺聚氧乙烯醚)、辛基酚聚氧乙烯醚(OP系列)等。除作为光亮剂的载体,有些还具有润湿、分散染料、细化晶粒的作用。

光亮剂(降低低电流区电阻,帮助低电流区铜增长):光亮剂主要成分为有机磺酸盐。常用的有SP(聚二硫二丙烷磺酸钠),它可以单独作为光亮剂使用,也可以和其它含-S-S-键的光亮剂配合使用,如BSP(苯基二硫丙烷磺酸钠)、HP(醇硫基丙烷磺酸钠)、TPS(聚二甲基酰胺基磺酸钠)等。

整平剂(抑制凸出区域的沉积,扩展了光亮剂的控制范围):整平剂多为杂环化合物和染料。常用的染料有甲基紫、藏花红、噻嗪类染料、三苯甲烷染料、聚合硫代染料(碱性黄)、吩嗪类染料等。最佳的吩嗪染料是健拿绿B、健拿黑R,它们具有较高的整平能力和较宽的光亮电镀范围[4]。有的杂环化合物可以明显改善低区的光亮度和填平性能,又称低区光亮剂,如LEVELLER135Cu(聚乙烯亚胺的丙基磺酸盐)、EXP2887(聚酰胺的交链物)、JHP(交联聚酰胺水溶液)、GISS(聚乙烯亚胺烷基化合物)等。

润湿剂:(防止针孔产生,其走位性、整平性特别优良,亲水性好无憎水膜,且能有效地抑制光剂的分解,提高槽液的稳定性,是染料体系光剂及传统M、N体系光剂的优良载体,可完全取代聚乙二醇):润湿剂主要作用是减少镀层针孔麻点。如十二烷基硫酸钠、聚乙二醇等。

酸性镀铜光亮剂复配方法

染料型酸性镀铜光亮剂一般由开缸剂(Mu)、整平剂(A)、光亮剂(B)组成。

开缸剂(Mu):开缸剂一般由载体、润湿剂、基础光亮剂、多硫发光材料等组成,载体和润湿剂的比例要多。主要作用是提高镀层的分散能力,防止高中电流区产生树枝状结晶,防止针孔、麻点的产生,还具有平衡整平剂、光亮剂的作用。

整平剂(A):整平剂一般由染料、低电流区光亮剂、染料分散剂等组成,侧重于填平和低区走位,特别是染料的配比。

光亮剂(B):光亮剂一般由载体、低区光亮剂和多硫发光材料组成,载体的比例少,多硫发光材料比例多,主要作用是在电流高区产生具有一定光亮度和整平性的镀层,防止电流过大时镀层烧焦。

酸性镀铜光亮剂组成

A:填平兼光泽走位。不足时,整个电流密度区的填平度会下降;过多时,填平度也会下降,尤其是低电流密度区与其它位置的镀层有明显的分界。日常消耗量为50~70ml/KAH。

B: 光亮剂。不足时,镀层易烧焦;过多时,低电位光亮度差。日常消耗量为50~70ml/KAH。

Mu:含润湿剂、酸铜基础光亮剂、载体等。不足时,低电流区走位变差,易起针孔;过量时,容易起雾。日常消耗量为10~30ml/KAH。

4.24.2工艺配方及操作条件工艺配方及操作条件原料及操作条件

条件

范围

最佳

备注

硫酸铜

180~220g/L

200g/L

硫酸(1.84g/mL)

40~90g/L

60g/L

氯离子

40~120mg/L(ppm)

70mg/L(ppm)

A

0.4~0.6ml/L

0.5ml/L

50~70ml/KAH

B

0.2~0.4ml/L

0.3ml/L

50~70ml/KAH

Mu

6~8ml/L

8ml/L

10~30ml/KAH

温度

20~40℃

25℃

阴极电流密度

1~6A/dm2

3~5A/dm2

阳极

磷铜角

0.03%~0.06%磷

覆盖光亮区域试验:采用赫尔槽试验,试片背面绝缘,保持镀液温度25℃,以0.5A、20min打片,整片全光亮,低电流区没有分层、白雾或暗黑现象。

光亮剂使用寿命试验:试验目的是评价光亮剂分解产物对镀液的影响。用赫尔槽连续打片消耗试验。

保持温度25~26℃,以2A、10min进行赫尔槽连续打片,每一片的电镀面均采用280#砂纸均匀打磨,每槽镀液工作总计30A·H,即90张片,相当于每升镀液连续工作120AH。每打完一片按理论消耗量分别补充添加剂,每10AH进行一次过滤并分析、补充各成分。试验完毕后,观察试片镀层变化情况,从稳定性、清亮度、填平性能、是否起麻砂等方面进行综合评价。

添加剂过量试验:采用赫尔槽试验,温度25℃,电流2A,时间10min,空气搅拌。进行不同组合添加剂过量情况比较,以评价光亮剂添加量使用范围。

序号

1

2

3

4

5

6

7

8

A

0.5

0.5

0.5

1.0

1,.5

2.0

0.5

0.5

B

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

0.3

0.6

0.9

Mu

8

16

24

8

8

8

8

8

实验现象

镜面光亮

镜面光亮

低区白雾

镜面光亮

低区半光

低区分层

镜面光亮

低区半光

注:序号1各组分含量为标准加入量。

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