[发明专利]一种乙二胺无氰镀铜的电镀液及电镀方法

说明书

技术领域

本发明涉及电镀铜工艺的技术领域，尤其涉及一种乙二胺无氰镀铜的电镀液及电镀方法。

背景技术

铜具有良好的导电性和导热性，较为柔软，容易抛光，易溶于硝酸，也易溶于加热的浓硫酸中，在盐酸和稀硫酸中作用很慢。在空气中易于氧化(尤其在加热条件下)，氧化后将失掉本身的颜色和光泽，在潮湿空气中与二氧化碳或氧化物作用生成一层碱式碳酸铜，当受到硫化物作用时，将生成棕色或黑色薄膜。

由于铜电位较正，因而它很容易在其它金属上沉积。以铜作为底层，连同光亮镍和微裂纹铬一起使用时，能得到非常良好的抗蚀性镀层。铜镀层能有效地保护锌压铸件不受酸性镀镍溶液的浸蚀而溶解，并由此防止了置换镀，当电镀锌压铸件时，铜作为底层是必不可少的。同样，钢件镀镍铬之前镀铜，容易被抛光到很高的表面光度，从而可以降低某些钢件的磨光及抛光成本。所以，铜镀层通常用来作为金、银、镍及铬镀层的底层。另外，由于具有良好的导电性，铜镀层也广泛的应用于印刷线路板上。铜能有效地阻止碳、氮的扩散渗透，低孔隙率的铜镀层作为一种阻挡层，也广泛应用于钢基体零件的渗氮和渗碳工艺。

氰化镀铜镀液的均镀能力及整平能力好，镀层结晶细致、与基体的结合力好，技术成熟，工艺操作简单，长期以来已广泛应用于各种金属基体材料的打底镀层。但是氰化物的毒性大，致死量仅为50mg，我国已经出台相关法令政策禁止使用氰化物电镀。因而，无氰镀铜成为未来电镀铜发展的一个趋势。

现有无氰镀铜普遍存在镀液的性质不够理想，镀层质量不强的技术缺陷，这些严重制约了无氰镀铜在工业上完全取代有氰镀铜。

发明内容

有鉴于此，本发明一方面提供一种乙二胺无氰镀铜的电镀液，该电镀液的镀液性能优异，镀层质量良好。

一种乙二胺无氰镀铜的电镀液，包括含量为80～120g/L的CuSO₄·5H₂O、含量为60～75g/L的乙二胺、含量为10～20g/L的柠檬酸盐、含量为3～5g/L的硝酸盐。

其中，包括含量为100g/L的CuSO₄·5H₂O、含量为70g/L的乙二胺、含量为13g/L的柠檬酸盐、含量为4g/L的硝酸盐。

其中，所述柠檬酸盐为柠檬酸铵。

以上电镀液的技术方案中，选用乙二胺为配位剂。二价铜的标准电极电位为＋0.340V，简单铜离子镀液的极化程度较低，铜的放电速度很快。若采用简单盐镀液进行电镀得到的镀层粗糙、结合力不好。加入乙二胺，它能与二价铜离子配位形成稳定的络合离子，络合离子在阴极沉积时的放电电位较简单的二价铜离子更负，即极化程度更大。因而，络合离子放电更为平稳，使得镀层的更为细致平整。

选用柠檬酸盐作为辅助配位剂。柠檬酸盐优选为柠檬酸钾、柠檬酸钠或硝酸铵。柠檬酸盐可与乙二胺一起与二价铜离子形成混合配位体的络合离子。柠檬酸盐可改善镀液的分散能力，增强镀液的缓冲作用，促进阳极溶解，增大容许电流密度和提高镀层的光亮度。柠檬酸盐进一步优选为硝酸铵。硝酸铵含有的铵离子能改善镀层外观。

选用硝酸盐作为导电盐。硝酸盐可以提高工作电流密度的上限、减少针孔、降低镀液的操作温度、提高分散能力，但明显降低电流效率。硝酸盐优选为硝酸铵，硝酸铵比加入硝酸钾或硝酸钠能有效地提高容许的电流密度和改善镀层质量。

本发明另一方面提供一种电镀方法，该方法可以使由性能优异的镀液电镀获得的镀层质量良好。

一种使用上述电镀液进行电镀的方法，包括以下步骤：

（1）配制电镀液：在水中溶解各原料组分形成电镀液，所述每升电镀液含有80～120g CuSO₄·5H₂O、60～75g乙二胺、10～20g柠檬酸盐、3～5g硝酸盐；

（2）以预处理过的阴极和阳极置入所述电镀液中通入电流进行电镀。

其中，所述电流为单脉冲方波电流；所述单脉冲方波电流的脉宽为1～3ms，占空比为5～30%，平均电流密度为3～5A/dm²。

其中，所述步骤（2）中电镀液的pH为9～10。

其中，电镀液的温度为50～60℃。

其中，电镀的时间为30～60min。

其中，所述步骤（2）中阴极与阳极的面积比为(1/2～2)：1。