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酸性鍍銅光亮劑的作用原理
發(fā)布時間：2012.06.25 新聞來源：江蘇夢得新材料科技有限公司 瀏覽次數(shù)：
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酸性光亮硫酸鹽鍍銅電流效率高，出光速度快，高整平，全光亮，無毒，成本低，廢水處理簡單，廣泛適用于裝飾性五金塑料電鍍、電鑄和對印制電路的電鍍或其他打底鍍層。目前對于酸性鍍銅光亮劑的種類、商品代號很多，對酸性光亮鍍銅的作用機理公開發(fā)表的也不少。為此，談?wù)勎覍λ嵝藻冦~光亮劑（M,N,P,SP,MT-580）在生產(chǎn)實踐中的一些粗淺體會和認(rèn)識。
對于添加劑的正確使用，必須根據(jù)添加劑的化學(xué)性質(zhì)，及其在電化學(xué)過程中的作用機理加以組合和調(diào)整。對于鍍層的光亮度不在于添加劑的絕對含量，而在于添加劑的相對組合。由于鍍液中加入不同種類的添加劑，包括氯離子在內(nèi)，金屬離子在形成表面絡(luò)合物時的競爭較為復(fù)雜，因而控制各種添加劑之間的相對含量是非常重要，要注重添加劑之間的協(xié)同效應(yīng)和聯(lián)合作用。因為加入各種添加劑的作用是各不相同的，形成表面絡(luò)合物的形態(tài)是多樣的，而各種絡(luò)合物的離解和放電還原，在電場中所獲得的能量大小也各不相同，就在這比較復(fù)雜的體系中造成一個放電速率比較均勻和能量變化較寬的陰極電極過程。這也就是說在陰極不同的電流密度區(qū)都有較均勻的電沉積速度，有助于整平性和光亮度的提高。
如若單獨使用或其過量都不能得到滿意的銅鍍層。這是因為單獨使用，在陰極表面形成的表面絡(luò)合物存在的形體單一或在過量的情況下控制了其它添加劑的締合作用，造成放電速率不均勻性和能量變化的單調(diào)性，在其電化學(xué)過程中無助于整平性和光亮度的提高。
由于添加的各種添加劑分子量的大小不一，分子結(jié)構(gòu)中的原子基團(tuán)或功能團(tuán)的分布，決定了各添加劑物理的、化學(xué)的，特別在電化學(xué)過程中的電極行為。我們可以從有機添加劑的微分電容可知，各種有機添加劑都有一定的吸附電位和脫附電位。從分子結(jié)構(gòu)決定它們的吸附電位的大小，從配位原子決定了它們對金屬離子的絡(luò)合強度，所以我們對添加劑的組合調(diào)整要根據(jù)理論與實踐相結(jié)合的原則，通過試驗加以確定。
在酸性光亮鍍銅液中，光亮劑的使用都不單獨使用，常與聚乙二醇等表面活性物質(zhì)組成“混合添加劑”共同使用。據(jù)初步分析，這樣使用的原因，可以增強吸附膜的致密度和穩(wěn)定性，即更有利于提高陰極極化作用。
例1：聚二硫二丙烷磺酸鈉NaO3(CH2)3-S-S-(CH2)SO3Na(SP),由于分子結(jié)構(gòu)決定了它們在陰極表面形成的吸附膜呈“K”字形，所以陰極表面并沒有完全被添加劑所覆蓋，而這些放電離子在這些漏蓋的部位放電就很順利。正因為如此，當(dāng)N或M過量時，陰極極化值增加，影響鍍層質(zhì)量，只需添加少量的SP調(diào)節(jié)來改變陰極的界面結(jié)構(gòu)，使其吸附電位范圍變窄一些，電容值增加一些，使吸、脫電位適中，便可獲得光亮鍍層。
SP聚二硫二丙烷磺酸鈉
性狀：白色結(jié)晶體 含量：98%
作用與機理：
SP在酸銅鍍液中作為晶粒細(xì)化劑，提高電流密度，與M、N、PN、GISS、AESS配合使用效果非常顯著，它的使用范圍很寬，可隨溫度增減，在15℃—40℃范圍內(nèi)用量為O.015—0.04g/L，如含量過低光亮度便會下降，高電區(qū)產(chǎn)生毛刺或燒焦；過高，鍍層會產(chǎn)生白霧，也會造成低電區(qū)不良，可加入少量N或電解處理． 鍍液含量：0.01—0.02g/L 消耗量：0.5-0.8g/KAH 包裝：250g塑瓶 1000g塑袋 10kg、25kg紙箱 例2： 2-疏基苯駢咪唑（M）2-mecaptobenzimidazole
含量：99％
性狀：微黃色結(jié)晶味苦，不溶于水，溶于堿性溶液 作用與機理： M可在寬廣的溫度范圍內(nèi)鍍出整平極佳和韌性良好的全光亮鍍層，它是良好的光亮劑和整平劑，可以擴(kuò)大鍍層的光亮范圍，還可以使N的作用發(fā)揮到****限度．當(dāng)鍍液中M含量過低時鍍層的光亮度．整平性均會下降，在低電流密度區(qū)也不光亮．M含量過高時，鍍層表面會產(chǎn)生細(xì)麻沙狀，甚至產(chǎn)生桔皮狀或燒焦，低電流密度區(qū)鍍層厚度也會下降，此時可少量加入P或SP來調(diào)節(jié)或電解處理． 鍍液含量：0.0003—0.001g /L 消耗量：0.06g/KAH 包裝：100g塑瓶 200g塑瓶 500g塑袋 例3：乙撐硫脲（N）Disolfstay sulfourea
含量：99％ 性狀：白色結(jié)晶體，溶于熱水，味苦。 作用與機理： N和M一樣可以在寬廣的溫度范圍內(nèi)鍍出整平性．柔韌性良好的鍍層，它的溫度范圍很寬，加入少量便可獲得極好效果．在鍍液中N的含量過低時光亮度．整平性均會下降，尤其是低電流密度區(qū)光亮度較差或發(fā)紅．N的含量過高時，鍍層會產(chǎn)生樹枝狀光亮條紋．整平性能下降，一般可加入SP、M或電解處理． 鍍液含量：0.0002—0.001g/L 消耗量：0.05g/KAH 包裝：100g塑瓶 250g塑瓶 1000g塑袋 例4：聚乙二醇（P) PEG6000-10000 polyglycol
性狀：乳白色結(jié)晶體
含量：98%
分子量：6000/8000/10000
作用與機理：P必需和其它酸銅中間體組合使用，方可獲得全光亮鍍層，鍍液中P含量過低時光亮度、整平性能均會下降；含量過高時，結(jié)合力會顯著下降，需大處理解決。
鍍液含量：0.05-0.1g/L
消耗量：0.4-0.6g/KAH
包裝：1000g塑袋 25kg紙箱
例5：酸銅潤濕劑 （MT-580）
含量：50％
性狀：無色液體，低泡，易溶于水 作用與機理： 在酸性鍍銅槽液中，適量加入MT-580能有效的防止針孔產(chǎn)生，其走位性、整平性特別優(yōu)良。無憎水膜，且能有效地抑制光劑的分解，提高槽液的穩(wěn)定性，是染料體系光劑及傳統(tǒng)M、N體系光劑的優(yōu)良載體，可完全取代聚乙二醇。 鍍液含量：0.1—0.2lg/L消耗量：10-20ml/KAH 包裝：20kg防盜塑桶 儲存：存放在通風(fēng)陰涼干燥處 當(dāng)CL-離子含量偏低時，在陰極區(qū)形成的表面絡(luò)合物主要以dsp2型絡(luò)離子形式存在，Cu2+→Cu+還原所需的活化能升高不利于二價銅的分步還原，必然造成二價銅直接向零價銅反應(yīng)的可能。這就平時觀察到的當(dāng)CL-離子含量偏低時出現(xiàn)的整平性差，鍍層粗糙有針孔，甚至燒焦。這是由于陰極區(qū)形成的dspz型絡(luò)離子穩(wěn)定性過強，而造成陰極極化值增高。也就是說CL-離子偏低導(dǎo)致陰極電化學(xué)極化過強。如當(dāng)CL-離子含量過量時，陰極區(qū)的表面絡(luò)合物主要以sp3d2型形式存在，降低了陰極的極化。所以當(dāng)CL-含量偏高時，銅鍍層的光亮度下降和低電流密度區(qū)不亮。這就是說適量的CL-離子能使陰極得電子反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換達(dá)到平衡，有效地調(diào)節(jié)Cu2+→Cu+的反應(yīng)速度和陰極極化。
在酸性鍍銅添加劑中選用了含有化學(xué)行為特別活潑的官能團(tuán)硫羧基、巰基、胺基的雜環(huán)化合物，這類添加劑在電化學(xué)過程中既能與Cu2+組成穩(wěn)定的dsp2型絡(luò)離子，又能與Cu2+形成SP型絡(luò)離子。有效地控制了Cu2+→Cu0的反應(yīng)，同時又增強了陰極極化。適量的CL-離子能增強聚乙二醇對電流的阻化作用，增強了陰極極化。由于CL-離子的締合，給Cu2+的dsp2型絡(luò)離子的還原以一個額外能量的補充，調(diào)節(jié)了Cu2+→Cu+的反應(yīng)速度，有效地控制銅離子的分布還原。同時CL-又同Cu+形成難溶性的氯化亞銅吸附膜，減慢了Cu+→Cu0的得電子反應(yīng)。生產(chǎn)的氯化亞銅、硫化亞銅共同組成的吸附膜在聚乙二醇的協(xié)同作用下，阻礙了吸附銅原子的表面擴(kuò)散，從而使擴(kuò)散成為沉積機理中的速率控制步驟。這些因素都有利于銅離子的分布還原和定向沉積。可以說CL-離子是整個電化學(xué)反應(yīng)過程中能量轉(zhuǎn)換的調(diào)節(jié)劑。 | |
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