焦磷酸盐预镀铜工艺研究+文献综述(3)
焦磷酸盐镀铜采用焦磷酸铜作为主盐, 加上配位剂及其他辅助配位剂等成分, 通过控制pH 值、温度、空气搅拌等工艺条件得到结晶细致的光亮镀层。由于镀液不含氰化物, 分散能力和覆盖能力好, 镀液稳定, 电流效率高, 工艺范围较宽, 易于控制, 因此,非常适合于工业大批量生产。
1.3 课题在国内外研究和应用的概况
焦磷酸盐镀铜问世于1847年，1940年左右所用工艺已接近现代，1950年左右用于钢铁件局部防渗氮及防止氢脆用镀厚铜。在所有无氰碱铜中是研究最为全面、深人的工艺，在众多国内外电镀文献中都有较详细的报道[6]。
1.3.1 焦磷酸盐镀铜过内研究情况
焦磷酸盐镀铜在国内已经有40年历史, 该工艺镀层结晶细致, 电流效率高, 分散能力和深镀能力好, 无毒, 已广泛应用于管状和复杂工件镀铜加厚工艺中 。但该工艺在钢铁件上直接电镀时结合强度差, 而且长时间使用后由于磷酸盐的积累会使镀液性能恶化。冯绍彬认为, 钢铁件上直接镀焦磷酸铜结合力不良是由钢铁件在镀液中的置换和电镀。前的钝化现象引起的, 铁件与铜层的结合力与电镀起始电流密度有关, 并提出了电位活化的概念, 认为阴极的活化电位是金属电极在电解质溶液中紧靠母体金属的钝化层与母体金属所建立的平衡电位的临界值[7]。电镀过程中金属离子的析出电位和阴极金属表面活化电位的大小直接影响镀层的结合力, 当析出电位负于活化电位时,可获得结合力牢固的电镀层, 反之结合力不良。因此, 解决镀层结合力问题的方法是在前处理中增加浸碱步骤, 使钢铁件表面钝化, 防止通电前发生置换反应;然后在电镀时控制适当的起始电流密度使铁件的钝化膜活化,从而得到与基体结合力良好的镀铜层。无氰电镀经过近30 年的努力，特别是近10 年的发展已今非昔比，无论在理论上还是在工艺上都有了许多新的发展，无氰工艺的实际应用和普及率已发生了重大变化。无氰电镀质量的提高，在很大程度上得益于各类添加剂的发展和改进。
1.3.2 焦磷酸盐镀铜国外研究情况
国外已经开发出了多种无氰镀铜工艺，如焦磷酸盐镀铜、光亮硫酸盐镀铜、柠檬酸盐镀铜、三乙醇胺镀铜等，但普遍存在在钢铁基体上镀铜结合力差的问题。经常需要采取预镀或浸渍处理的措施来提高镀层结合力，否则，严重时镀层将起泡、脱皮。国外已经报道”使用焦磷酸盐镀铜替代氰化工艺预镀铝效果很好，在预镀1018号钢和铸铁时得到相似结果。镀层拥有很好的力学性能，包括比氰化镀层更好的延展性，而且对普通杂质容忍性很好。Safranek和Miller报道说，如果在预镀工艺中使用超声波搅拌，焦磷酸盐预镀可以取代氰化预镀。德国赛德克公司(SurTec GmbH)将焦磷酸根中的连接氧换成了有机基团，大大提高了镀液的工艺性能[8]。
1.3.3 课题研究的发展趋向
目前焦磷酸盐预镀铜工艺尚不成熟，还存在着一些问题需要解决，在以后的焦磷酸盐镀铜的发展中会是研究的主目标，也是课题研究的发展趋向。
( 1) 对钢铁基体结合力不良
对钢铁基体, 主要因对易钝化的基体无快速化学及电化学活化功能而结合力差。测定钢铁在镀液中的时间- 电位曲线, 只有在氰化镀铜中因CN-具化学活化功能, 电位逐渐变负而达到一稳定值, 在焦磷酸盐镀铜液中反而逐渐变正, 也达一稳定值, 说明更趋于钝化。其最终电位值比多数无氰碱铜液中更正, 表现出更强的钝化特性。
（2）多配位的复杂性
由于单焦磷酸钾配位的能力不足, 镀液的不少性能指标也差, 实际上均采用多配位。常用的辅助配位剂为氨水、柠檬酸铵、氨三乙酸。
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