由实验结果得出,当pH为6时,镀层有针孔,并且起皮。当pH为7时,镀层有针孔,结合力也不好。继续添加KOH增加pH至8~8.5时,镀层平整有光泽,并且弯曲镀层至断裂无脱落。继续增加pH值至9~9.5时镀层的颜色呈暗红色,并且结合力变差,镀层弯曲一次起皮。
当镀液pH较低时,铜离子与焦磷酸组成的络合盐在pH较低时存在的主要形式为[CuH2(P2O7)2]4-。铁片在镀液中容易发生置换反应,由于置换反应速度很快,铁表面瞬间形成孔隙、结合力很差的置换铜层,其上再电沉积铜,无结合强度可言。当镀液pH较高时,阴极极化作用变弱,镀层结晶较粗大,结合力也较差。镀液pH严格控制在适当范围内,才能获得结合力好结晶细致的镀层。
总结原因为:当镀液pH较低时, 由于置换反应速度很快, 铁表面瞬间形成孔隙、结合力很差的置换铜层,其上再电沉积铜, 无结合强度可言。当镀液pH较高时, 阴极极化作用变弱, 镀层结晶较粗大, 结合力也较差。通过表5.11比较不同pH的镀层结合力也证明了这一点,镀液pH严格控制在8~8.5这个范围内,才能获得结合力好结晶细致的镀层。
5.3.4 温度对镀层质量的影响
焦磷酸盐预镀铜电解液的温度直接影响工作电流密度的使用范围。表5.12为温度对镀层结合力与外观的影响。
表5.12 温度对镀层结合力与外观的影响
温度(℃) 结合力 镀层外观
15 结合力良好 镀层平整,高电流密度区烧焦
25 结合力良好 镀层平整性好,光泽性较好
30 结合力良好 镀层平整性好,光泽性较好
40 镀层弯曲3次后边缘脱落 镀层颜色较暗,平整性较好
50 镀层弯曲3次后边缘脱落 镀层颜色呈暗红,有针孔
60 镀层弯曲1次后边缘脱落 镀层颜色呈暗红,镀层粗糙
由实验结果得出,当温度为15℃时,结合力良好但镀层烧焦。继续提高温度至25~30℃时结合力良好而且镀层平整性,光泽性较好,当温度超过40℃时结合力变差,镀层颜色变暗。当温度达到50℃时镀层颜色呈暗红。当温度为60℃时镀层暗红粗糙并明显闻到氨水的道。
焦磷酸盐镀铜电解液温度过低时高电流密度区烧焦。温度为25~30℃时整片镀层平整有光泽,因为温度提高增加了电流密度的范围。但温度超过40℃时,大大加快焦磷酸的水解速度,造成正磷酸盐的积累,并影响镀液的pH值及成分的稳定性,从而导致了镀层结合力的下降。能闻到氨水道说明氨水挥发,温度过高。所以工艺温度控制在25~30℃ 焦磷酸盐预镀铜工艺研究+文献综述(11):http://www.751com.cn/huaxue/lunwen_1875.html