焦磷酸盐预镀铜工艺研究+文献综述(10)
因为阴极电流密度较小时，镀层较粗，致密性较差。提高电流密度可促进镀层质量提高得到光亮细致无针孔的理想镀层。而阴极电流密度较大并超过上限时会由于浓差极化而影响镀层质量。
5.3.2 搅拌对镀层的影响
搅拌会加快溶液的对流，使阴极附近消耗了的金属离子得到及时补充和降低阴极的浓差极化作用，因而在其他条件相同的情况下，搅拌会使镀层结晶变粗。
采用搅拌后，可提高允许阴极电流密度上限值，可在较高的电流密度和较高的电流效率下得到紧密细致的镀层。
搅拌对镀层结合力的影响见表5.10。
表5.10 搅拌对镀层结合力影响
阴极移动次数（次/min） 结合力 镀层外观
不采用阴极移动 镀层弯曲3次后边缘出现脱落 镀层不光滑，有少量针孔
10 结合力良好 镀层光滑，光泽性较低
20 结合力良好 镀层光滑，光泽性较低
30 结合力良好 镀层光滑并且有光泽
40 结合力良好 镀层光滑，有少量针孔
由表5.10的实验结果得知，不采用阴极移动时，镀层不够光滑，有针孔，而且结合力不好。阴极移动次数为10~20次/min时，结合力变好，镀层变光滑，光泽度较低。当阴极移动次数为30次/min时，结合力良好，并且镀层光滑，光泽度也较好。当阴极移动为40次/min时，镀层结合力良好但出现针孔。
不搅拌时，采用大的阴极电流密度时，阳极溶解加快，造成Cu2+过剩，使得阳极附近的Cu2+来不及和P2O74-充分配合，而生成白色的焦磷酸铜沉淀。阳极钝化对阴极也有影响，零件表面会有白色粉末生成，造成镀层粗糙，从而导致镀层结合力下降。采用阴极移动改善了镀层的结合力，并改善镀层外观，搅拌可降低浓差极化，增大工作电流密度。从实验结果看，采用30次/min的阴极移动得到的镀层外观与结合力效果最佳。40次/min时镀层出现针孔是因为阴极移动速度过快，激烈地搅动镀液时槽低沉渣翻起附着在镀层表面影响了外观。
5.3.3 pH对镀层的影响
在焦磷酸铜电解液中，pH值对镀层质量和电解液的稳定性均有直接影响。当pH值低时，用氢氧化钾溶液调整。如溶液中同时缺少铵离子，可用氨水调整pH值。降低pH值，可采用焦磷酸，柠檬酸调整。
焦磷酸盐电解液中：当pH<5.3时，可能存在的主要形式为[CuH2(P2O7)2]4-；当pH值为5.3～7时，主要形式为[CuH(P2O7)2]5-；当pH值为7～10时，主要以[Cu(P2O7)2]6 形式存在。由此可知，焦磷酸镀铜溶液的pH值对络离子的存在形式影响很大，考虑到pH≥8时，镀液中主要以[Cu(P2O7)2]6-形式存在。
pH值的影响较大，pH值低，虽然阴极电流密度范围大，但镀层结晶粗糙，在零件深凹处更为严重，镀层色暗，易产生毛刺。pH过高，阴极电流密度范围狭小，镀层不规则，易生成Cu（OH）2夹杂于镀层。pH对焦磷酸盐预镀溶液影响见表5.11。
表5.11 不同pH的镀层外观和结合力效果
pH 镀层外观 结合力
6 镀层有针孔 镀层起皮
7 镀层有针孔 镀层弯曲3次镀层有脱落
8 镀层平整，光泽度较好 镀层弯曲至断裂无脱落
8.5 镀层平整，光泽度较好 镀层弯曲至断裂无脱落
9 镀层较平整，镀层颜色呈暗红色 镀层弯曲1次镀层有脱落
9.5 镀层较平整，镀层颜色呈暗红色 镀层弯曲1次镀层有脱落
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