一种新型无氰镀铜工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种使用了新型配体的镀铜工艺，配体为羧乙基硫代丁二酸根，典型镀液配方为：硫酸铜0.3mol/L，羧乙基硫代丁二酸氢二钾1mol/L，镀液组成简单，性能稳定，对杂质不敏感，无毒，不含磷、氮元素，安全环保，在钢铁上打底结合力良好，镀层结晶细致均匀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电镀领域，尤其是无氰电镀领域。
技术介绍
铜镀层具有良好的延展性、导电性、导热性以及防渗碳和防渗氮性能，一些金属在铜上易于沉积且结合力好，因此铜镀层可用于预镀层或多层电镀的底层。铜是应用最广泛的镀层之一。目前电镀行业应用较为广泛的镀铜工艺有：酸性硫酸盐镀铜工艺：以硫酸铜、硫酸和光亮剂为主要成分，镀层光亮，但由于铜离子处于游离状态，在钢铁、锌合金、铝合金等活泼金属上会发生强烈的置换反应，生成疏松的置换层而影响镀层结合力，不能直接电镀。强酸性的镀液也对基材有较强的腐蚀性。氰化物镀铜工艺：以氰化亚铜、氰化钾或者氰化钠为主要成分，铜离子以络合物形式存在，在钢铁、锌合金上不发生置换，与基材结合力良好，广泛应用于打底镀层,添加光亮剂以后也可以镀出光亮的镀层。但由于氰化物有剧毒，遇到酸性物质会释放出剧毒的氰化氢气体，常发生生产安全事故。寻找替代氰化物、主要是寻找替代氰根离子的配体的无氰镀铜工艺一直是业内研究的热点。焦磷酸盐镀铜以及羟基亚乙基二膦酸（HEDP）镀铜工艺：这是两种较为相似的工艺，镀液主要以铜离子和焦磷酸根的络合物或者铜离子与HEDP的络合物为主要成分，两者因铜离子处于络离子状态，都可以在钢铁上直接电镀，且镀液pH为弱碱性，对基材无腐蚀，都有较广泛的应用。但是由于两种配体都含有高浓度的磷，且废水处理时较难去除，排入环境中易造成水体“富营养化”。所以人们一直在寻找一种低毒、不含氮、磷元素的镀铜配体以发展更为安全环保的镀铜工艺。尤其在发展铜合金的电镀工艺上更具有重要意义。本专利技术正是这样一种配体及工艺。
技术实现思路
本专利技术所述无氰镀铜工艺的镀液中含有羧乙基硫代丁二酸根，铜元素。羧乙基硫代丁二酸根的分子结构式如图1所示，所述羧乙基硫代丁二酸根包括能够离解出羧乙基硫代丁二酸根的系列化合物，为羧乙基硫代丁二酸以及其铜、钾、钠、锂、铷、铯、钙、镁、铵的盐或酸式盐中的一种或多种，优选为羧乙基硫代丁二酸氢二钾盐。镀液中羧乙基硫代丁二酸根的含量为0.1-2mol/L。镀液中铜元素的含量为0.05-2mol/L，在镀液中主要以铜与羧乙基硫代丁二酸根的络合物形式存在，或者以铜与羧乙基硫代丁二酸根和氢离子、或氢氧根离子、或水分子的混合配位化合物形式存在，配制镀液时使用的含铜元素的原料为以下物质中的一种或者多种：铜单质、氧化铜、氢氧化铜、碱式碳酸铜、硫酸铜、硝酸铜、氯化铜、焦磷酸铜、焦磷酸铜钾、磷酸铜及其酸式盐、羧乙基硫代丁二酸铜盐及其酸式盐、羧乙基硫代丁二酸根与铜的络合化合物，优选为硫酸铜。本专利技术所述镀铜工艺阳极为铜或者石墨，阴极为镀件，使用的阴极电流密度为0.01-5安培/平方分米，较为宽泛，在此电流密度范围内，高低电流密度区镀层外观一致。本专利技术所述镀铜液经长时间放置后仍澄清稳定，镀液中各组分的浓度上下30%变化时，镀层的成分和外观基本不发生变化，镍、锌、铁等常见杂质金属离子的少量加入也不会引起镀液性能的大幅变化，在钢铁上作为底层时，结合力良好。羧乙基硫代丁二酸根毒性很低，原料易得，分子中不含磷、氮元素，不会引起水体富营养化而污染环境，对污水处理中常用的分解细菌无毒害作用，易于降解。附图说明图1为羧乙基硫代丁二酸根的化学结构式。具体实施方式实施例1：镀液按如下配方混合溶解：羧乙基硫代丁二酸氢二钾1mol/L硫酸铜0.3mol/L水余量取一个铁片，用丙酮浸泡除油，再用稀盐酸浸泡活化，洗净后接在直流电源的负极上，用一个纯铜板作为阳极，接在直流电源的正极上，正极与负极共同置于上面配制的镀液中，电流密度控制在0.5A/dm2,镀铜10分钟后取出，洗净，吹干。镀层均匀致密，表面半光亮，折弯后镀层无脱落。实施例2：在带刻度的容器中放入500ml去离子水，加入羧乙基硫代丁二酸300g，再在搅拌下缓慢的加入碱式碳酸铜48克，完全溶解后再在搅拌下缓慢的加入氢氧化钠，测定pH等于8.5时，停止加入，再加入去离子水至1000ml刻度。控制镀液温度为50℃。取一个铁片，用酒精浸泡除油，再用稀硫酸浸泡活化，洗净后接在直流电源的负极上，用石墨板作为阳极，接在直流电源的正极上，正极与负极共同置于上面配制的镀液中，电流密度控制在1A/dm2,镀铜5分钟后取出，洗净，吹干。镀层均匀致密，表面半光亮，折弯后镀层无脱落。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无氰电镀铜液，其特征是镀铜液中含有羧乙基硫代丁二酸根和铜元素。

【技术特征摘要】
1.一种无氰电镀铜液，其特征是镀铜液中含有羧乙基硫代丁二酸根和铜元素。2.根据权利要求1所述羧乙基硫代丁二酸根包括能够离解出羧乙基硫代丁二酸根的系列化合物，为羧乙基硫代丁二酸以及其铜、钾、钠、锂、铷、铯、钙、镁、铵的盐或酸式盐中的一种或多种，优选为羧乙基硫代丁二酸氢二钾，镀液中羧乙基硫代丁二酸根的含量为0.1-2mol/L。3.根据权利要求1所述镀铜液中铜元素的含量为0.05-2mol/L，在镀液中主要以铜与羧乙基硫代丁二酸根的络合物形式存...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵雨，
申请(专利权)人：苏州锆钒电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32