[发明专利]一种无氰碱铜电镀组合物及其制备方法

说明书

本发明涉及到电镀领域，具体涉及到一种无氰碱铜电镀组合物及其制备方法。一种无氰碱铜电镀组合物，1L所述的无氰碱铜电镀组合物的制备原料包括：二价铜离子：15～17g；柠檬酸：185～195g；酒石酸钾钠：50～60g；硝酸钾：5～6.5g；1,2‑环己二胺四乙酸：0.5～1g；润湿剂：0.2～0.3g；光亮剂：1.2～1.6g；整平剂：0.1～0.15g；去离子水加至1L。

技术领域

本发明涉及到电镀领域，具体涉及到一种无氰碱铜电镀组合物及其制备方法。

背景技术

电镀是用电解方法在基体上沉积一层表面光滑平整并与基体结构牢固的金属、合金或复合材料的技术。它与电化学、配位化学、有机化学、表面化学、结晶学、金属材料学以及机电工程等学科均有密切的关系。从镀液的配制到镀层的形成，中间要经过络合物的形成、络离子的电极还原和金属原子的电结晶等过程。因此，电解液的组成，如络合剂、添加剂、其他辅助试剂和电镀条件(如温度、酸度、电流密度、电极电位、搅拌等)，都将直接或间接影响络离子的放电和电结晶过程，从而影响所得到电沉积层的各种性质，例如镀层的致密程度、反光性质、分散能力、覆盖能力、整平能力、镀层和基体金属的结合强度等。

铜是一种富有延展性，易于机械加工的软金属，导电和导热性极好。铜对于水、盐和酸溶液，在没有溶解氧和还原气氛中具有较好的稳定性，并且铜价格低廉，与其他镀层结合力良好，并且镀铜层的孔隙率低，因此可将其作为钢铁和其他基材的底镀层或中间层，广泛用于防护装饰镀层中(如：汽车、建材、日用电器等方面上)。基于铜良好的导电和延展性能，镀铜在塑料金属化的中间镀层、印刷电路板(PCB)、IC封装技术、超大规模集成电路芯片技术中具有极大的应用价值。除此之外利用铜的高熔点及碳与铜不能形成固溶体和化合物的特性，镀铜膜还能应用于钢铁的防渗碳领域。

镀铜液分为氰化镀铜、无氰镀铜两大类。氰化镀铜电解液的优点是分散能力和覆盖能力好，电解液成分简单，易维护，适于钢铁件及锌、铝合金制品的打底镀层等。其缺点是电解液含大量剧毒的氰化物，电镀产生的废水、废气危害操作人员健康，污染环境并且电解液稳定性差。无氰镀铜分为酸性镀铜和碱性镀铜。酸性镀铜主要是镍或铜基体上镀厚铜层，钢铁件以及锌合金件都不能直接在酸性铜镀液进行镀铜，一般需要通过碱性镀铜在钢铁件和锌合金表面进行预镀，以提高镀层和基体金属的结合力，便于进行后续的酸性镀铜、镀镍等工艺。

在碱性无氰电镀铜领域广泛使用的是焦磷酸盐镀铜，但是其也存在一些缺点，如镀液成本高，并且由于焦磷酸对铜的络合性较差，在钢铁件上直接镀铜会由于置换铜层的存在不能获得符合要求的镀铜层。焦磷酸盐镀铜的致命缺点是焦磷酸盐电镀液稳定性差，其中的焦磷酸根会水解成正磷酸根，随着电镀时间的增加，正磷酸根的含量不断增加，电流密度下降，沉积速度降低。并且焦磷酸盐电镀液中含有大量P元素，污水处理困难，不符合国家清洁生产的要求。

以柠檬酸或其盐为主络合剂，多羟基羧酸盐作为辅助配位剂配制镀铜液，可有效抑制铁及锌基体上的置换反应，所得的铜镀层在各种基体上的结合力能满足实际要求。使用柠檬酸或其盐镀铜液电流效率高，最高可达99.5％，高于氰化镀铜的60～70％，沉积速度快，作为中间镀层可以不再镀酸铜而直接镀光亮镍或其它镀层，从而缩短了工艺流程和生产周期。但是柠檬酸或其盐镀铜液易生霉，常需要加入防霉剂，但是防霉剂在电镀过程中会混入镀铜层从而影响镀层结合力并使镀层发脆等，现有的柠檬酸或其盐镀铜液还存在镀液整平性不好、稳定性不好等问题。

针对上述问题，本发明提供了一种无氰碱铜电镀组合物，以柠檬酸为主络合剂，复配多种其他络合剂来进行电镀。本发明的无氰碱铜电镀组合物不使用氰化物和磷化物，对环境无污染，符合国家清洁生产的要求；使用本发明的无氰碱铜电镀组合物获得的镀层光亮整平、镀层结合力好，镀液稳定性好。

发明内容