巧用哈氏槽试验调整光亮酸性镀铜电镀液
时间:2015-01-26 阅读:986
巧用哈氏槽试验调整光亮酸性镀铜电镀液
该镀种镀液成分简单,但却是很难维护好的镀种。笔者考虑生产成本,一直采用国产新型光亮剂,并不断对其配比、光亮剂组分加以完善改进。采用“中酸、中铜”工艺装饰性电镀,调整得当时,哈氏槽试片1A搅拌镀5min,试片能达到全光亮且具有较好整平性,生产中允许DK可达/dm2。电源应是低纹波的。
1 铜含量判定
光亮酸性镀铜,应有足够的阴极浓差极化,才能有好的分散能力和宽的光亮范围,硫酸铜的含量以150g/L~170g/L为宜。
1.1 2A静镀3min,应有1cm左右烧焦。用细玻棒在试片表面大约1s来回搅拌一次,则无烧焦,铜含量基本正常。冬季气温低时,搅拌情况下允许约3mm左右烧焦。
1.2 若2A静镀无烧焦,则铜含量过高,应稀释镀液,补加硫酸和开缸剂。液温低于10℃时,镀液中铜含量过高,阳极溶解不良,阳极极化过大,铜阳极还易钝化。
1.3 若静镀烧焦大于1.5cm,则铜含量不足,应试验补加硫酸铜至烧焦约1cm。
2 硫酸含量判定
新配镀液时,硫酸以50L~60L为宜。过多,光亮整平性差;过少,电导率低,低DK区光亮范围变窄,阳极易钝化,在正常镀液作哈氏槽试验时,应对所用电源及直流导线,记录不同液温时电流与电压的对应数据,以便作为日后的判断依据。
2.1 使用相同的小整流电源(应是低纹波的)和相同截面与长度的直流输出线(保证电压降基本一致),若电压高于正常值0.3V以上,则可能硫酸偏少,补加3mL/L~5mL/L浓硫酸再试。
2.2 若铜含量正常,生产中阳极面积足够(SA:SK≥2:1),却出现电压升高,电流减小现象,先检查阳极板导电是否良好(清洗接触处),若仍有此现象,则阳极已钝化,可能硫酸过少,补加8mL/L~10mL/L浓硫酸。
2.3 若加足光亮剂,高中DK区光亮性仍不足,低DK区光亮范围窄,而试验时电压又低于正常值0.5V以上,则可能硫酸过多(正常生产时因带出损耗,硫酸应呈减少趋势。硫酸过多,或是镀前采用硫酸活化时清洗不良带人或不慎一次加入过多),应试验稀释镀液,补加硫酸铜及光亮剂。
3 氯离子判定及处理
3.1 若镀层亮度很差,补加混合光亮剂或分别补加光亮剂组分试验,均改善不大,高DK区镀层有发花现象,磷铜阳极上不易生成黑膜,则可能氯离子含量低于20mg/L(正常为40mg/L~80mg/L),可按0.08mL/L~0.1mL/L量加入盐酸(冲稀20倍便于计算)后再试。若补加后光亮整平性明显提高,则可确认CL-过少,再仔细试验*加入量。
3.2 若高中DK区光亮整平性良好,低DK区很差,硫酸含量又正常,调整光亮剂及加人PN0.02mL/L~0.04ml/L 或AESS 0.04m~0.08mL/L效果均不明显,则可能CL-过多,此时应作除氯,再试。
3.3 怀疑CL-过多时,实践证明用氰化亚铜除氯效果比较好。
方法为:按0.1g/L~0.2g/L量称取氰化亚铜,认真研成细粉状,用少量水调成糊状,在不断强烈搅拌下慢慢加入镀液,搅拌、静置、过滤(理论上去除1g CL-需2.5g氰化亚铜)。若除CL-后低DK区光亮性明显提高,则可确诊为Cr过多。若氰化亚铜加入过量,则CL-会过少,整个试片亮度均差。
生产中难以定量时,宁可加入稍过量的氰化亚铜,将CL-几乎全部除去,再按0.1mL/L量加入浓盐酸,重新提供所需CL-。
用氰化亚铜除氯比用硫酸银省得多,比用锌粉效果好得多。用氰化亚铜除CL-后应认真过滤镀液。
4 光亮剂调整
4.1 试验加入光亮剂后,光亮整平性提高,半光亮与全光亮区无明显分界,则光亮剂过少,根据实验结果补加光亮剂。
4.2 若高中DK区光亮整平性异常好,而光亮与半光亮区可见明显分界,则光亮剂过多。此时若加入约0.04mL/L AESS或PN类低区走位剂,则无明显分界,可补充这类组分;但若加入后镀层发雾,则不能加入,可按0.1mL/L~0.2mL/L量将双氧水冲稀l0倍以上在不断搅拌下慢慢加入,破坏部分光亮剂。注意双氧水不宜一次加入过多,否则残存物有害。
4.3 光亮范围窄
染料型光亮剂光亮范围较宽,但温度范围较窄,因染料“盐析”或分解易造成镀层麻砂,笔者宁可采用非染料型,加以及时精细调整,也可有较宽的光亮范围。
(1)若高中DK区光亮整平性正常,低DK区亮度不足,补加光亮剂及低区走位类组分后仍改善不大,则可确定为光亮剂质量不良或CL-含量不正常;
(2)怀疑CL-过多时,按2.3.3方法试验;
(3)调整CL-含量效果不明显,则为光亮剂问题,此时:
a)若低DK区镀层侧看泛红,可试加M或N,看有无改善(液温高时,M消耗较快);
b)加入约0.04ml/L PN、AESS,看有无改善。
(4)加入M、N、AESS、PN均无明显改善,则试验是否硫酸过多,硫酸铜过少。
5 有机杂质判定及处理
光亮剂分解产物积累过多后,应予处理。
5.1 若试片表面有一层发灰的疏松膜层,用手可擦去,擦除后镀层仍光亮,则有机杂质过多。
5.2 处理有机杂质可按下述办法进行:
(1)按8mL/L~10mL/L量加入双氧水(不可用高锰酸钾,因引入Mn2 有害),认真搅拌半小时以上;
(2)加温到60℃左右,保温4h以上。保温期间每隔20min搅拌3min一5min,以充分氧化有机杂质及去除残存双氧水;
(3)加入5g/L~8g/L化学纯活性碳(不可用工业级,否则会引入过多CL-),搅拌20min以上。静置后认真过滤;
(4)冷却至室温后用哈氏槽试验,确认镀层已成暗铜后,按新配量加入开缸剂,补加少量硫酸后再试。若因加入活性碳后CL-过量,应进行除氯处理。
6 MN型光亮剂的改进
6.1 书本上经典MN型酸铜配方中,光亮剂组分含量范围太宽,其*组合应该根据所购材料性质,通过哈氏槽试验确定出*比例。聚乙二醇含量提高至1.5倍~2.5倍。P原用分子量6000的,现主张用8000—12000的,夏天P含量应比冬天高,否则整平性差,甚至镀层起麻点。
6.2 近年不少人认为,采用BSP(苯基聚二硫二丙烷磺酸钠)代替SP,效果好得多;加入部分TPS(*基甲酰胺磺酸钠),光亮剂组分变化会慢些,有利于减少故障,但镀层钝化更快。
6.3 加人PN(聚乙烯亚胺烷基盐)既有低区走位作用,又能提高镀液允许液温(有人称PN为“高温载体”)。加入AESS或GISS之类低区走位剂有利于扩展低DK区光亮范围。
但PN、AESS之类均不能加人过量,否则镀层会产生灰雾。GISS有可能降低镀层整平性。
6.4 用H1(四氢噻唑硫酮)代替M、N,组成简单,但H1的温度特性差,必须同时加人PN、AESS之类才行。
熟悉了哈氏槽试验,可用它改进光亮剂组分及配比,再结合生产实践考核,可对光亮剂不断加以改进、提高。