酸铜毛刺产生的原因

—— 摘录自《电镀与环保》杂志       镀酸铜专用冷却器 

于登文1， 王士磊1， 王泽波1， 张长林2

（1 济南浩金表面技术有限公司，山东 济南；2 山东时风集团，山东 高唐）

光亮酸性镀铜在现代电镀工艺中占有相当重要的地位。但酸铜中毛刺是主要故障之一，笔者在实践中并参阅了不少资料，总结了毛刺产生的原因。

1 铜阳极

⑴ 首先，酸铜要选择含磷的阳极。在电镀过程中，阳极铜板的溶解过程为：Cu-e→Cu⁺、Cu⁺-e→Cu²⁺的步骤进行的。金属铜首先失去一个电子变成一价铜离子，这是一个快反应；然后一价铜离子再失去一个电子变成二价铜离子，这是一个慢反应。因此，铜阳极在溶解过程中不可避免地伴随着一价铜离子的生成和积累。积累的一价铜离子可以在阳极通过歧化反应生成金属铜和二价铜离子：2Cu⁺ = Cu²⁺+Cu，所生成的铜会在电镀过程中以电泳的方式沉积于镀层的表面，从而形成毛刺。如果使用含磷的铜阳极，在电镀过程中会生成一层Cu3P阳极膜，这层黑膜不但不会影响阳极的导电性，而且能加快Cu⁺-e→Cu²⁺的反应速度，减少Cu⁺的积累，同时不同程度地限制了Cu⁺进入镀液。此外，铜阳极与镀液接触处会发生Cu²⁺+Cu = 2Cu⁺反应，生成粉末状铜粉，在镀液中形成铜颗粒，电镀中镀到工件上时形成毛刺。阳极膜的存在会使铜小颗粒，从阳极表面脱落的现象明显减少。铜阳极中一般磷的质量分数为0.03~0.065%是较合理的。
    ⑵ 其次，铜阳极必须装入阳极袋。铜阳极即使含磷，阳极在溶解过程中仍产生阳极泥和小的铜颗粒。阳极袋应采用涤纶布，包裹宜宽大，且不能有破裂或开线，并经常清洗阳极板，清除阳极袋内的阳极渣。
    ⑶ 阳极导电必须良好，若有个别不导电，不仅对阳极溶解不利，还会加大铜粉产生的可能。
2 镀液
   ⑴ 首先，镀液成分定期分析，控制在工艺范围内，且硫酸控制在工艺范围的上限，以有效防止铜盐水解生成铜粉，继而产生毛刺。并且经常补加硫酸，硫酸多少可用赫尔槽分析：2A搅拌镀时，槽压应在2.8~3.0V，高于3.0V，则硫酸少，添加量通过赫尔槽试验而定。
   ⑵ 镀液一般要连续过滤，以清除固体悬浮物，过滤机的选择应以槽液体积的每小时3~5倍流量为宜。
   ⑶ 光亮剂要少加勤加，添加量以A·H耗量或赫尔槽实验为准，不可盲目地凭经验添加，光亮剂比例失调也会产生毛刺。例如：工件高区尖端毛刺，是低位光亮剂多，可适量加入高位光亮剂，210系列的加210B；M、N系列的可加适量SP。
   ⑷ 镀液中.CL^-应在20~80mg/L之间。氯离子含量低时，镀层整平性和光亮性下降，且易产生烧焦层和毛刺，尤其在镀件高电流尖端及边缘处。
3 操作
   ⑴ 电流大、温度低时，极易产生烧焦及毛刺。
   ⑵ 掉进槽中的工件，每班要及时捞净。
   ⑶ 挂具的涂复涂层不得有暴露。
   ⑷ 配槽最好用纯水，且回收水和入槽前最后一道水洗也应用纯水，以便控制氯离子。
   ⑸ 化验要认真，且选择科学、可行、误差小的方法，不可图简单或快而忽略化验的质量。
   ⑹ 氰化镀铜后，水洗要干净彻底、严禁带入CN^-。
   ⑺ 硫酸铜不可直接加入槽中，应在槽外用镀液溶解，并用活性炭、双氧水处理后加入。
   ⑻ 定期用双氧水处理镀液，防止铜盐积累。

参考文献：

［1］ 王鸿建.电镀工艺学［M］.哈工大出版社,1988.
［2］ 吉化公司#电镀技术［M］.化学工业出版社,2003.
［3］ 陈怀超.一次电镀故障处理［J］.电镀与环保,2002,22(4):33.
［4］ 马玉春,尤连旺.光亮酸性镀铜产生铜粉的原因分析［J］.材料保护,2002,35(4):67