金属表面快速镀铜技术+文献综述(2)
通过镀液在物体表面进行化学镀来形成镀层的方法大致分为三种：一、还原法：向镀液中加入还原剂使镀液与还原剂在基体表面进行氧化还原反应，使金属离子变为金属，从而形成镀层。二、接触镀法：这种方法需要辅助金属，在镀液接触金属时释放电子，在基体表面把镀液中金属离子沉积，形成镀层，适用于非催化活性的基体。三、置换法：在还原性强的金属基体表面沉积还原性弱的金属镀层，当金属镀层全面覆盖基体时，两者之间不会再有接触，置换反应停止。这种方法得到的镀层比较薄,且与基体结合力很弱，实际生活中的应用较少[1]。
化学镀的应用广泛，在生活中的各个地方都可以见到。化学镀金层均匀、致密，可以使镀件的耐损耗和提高其使用时间，也可以使加工件增加导电性、润滑性等性能，因此化学镀成为了表面处理技术中十分优秀的一部分。化学镀不仅仅适用于金属物质的表面，某些非金属的物质表面也可以形成镀层，这满足了人们以往的诉求，可以在非金属表面形成金属。化学镀按沉积金属的种类，分为化学镀铜、银、金、镍、锡、钯等[2]，化学镀铜因其成本低廉，镀层导电性能优异，耐腐耐损性能良好，在改善表面性能、印刷电路板、屏蔽电子元件磁性等方面有着不少应用。
由于化学镀是在基体表面发生的金属沉积过程，所以化学镀比电镀有着许多长处。化学镀的对反应温度要求没有限制，在常温下就会发生反应。化学镀镀层均匀性良好，不会受到基体复杂外形的制约，特别适合镀一些外形复杂的基体。化学渡镀层的孔隙率较低、表面致密、光亮，与基体之间的结合牢固，可以应用为导电层。化学镀对工艺没有严苛的条件，只要配置镀液，再把基体放入配好的镀液中，并不需要大型的复杂设备和电极的供电。
化学镀铜的还原剂现在仍以甲醛为主，甲醛是一种良好的还原剂，不仅还原能力强，而且价格低，并且经过人们多年的实验，甲醛作为还原剂镀铜的技术已经变得越来越成熟，更利于我们去做实验，进一步的对其加以巩固和完善。但是用甲醛作为还原剂仍存在不少问题，例如在镀层中容易有氢气，氧化铜，氧化亚铜等一些物质，在镀层中这些物质作为杂质会使镀层的性能变差，基体和镀层之间会变得难以结合，勉强镀上用力摩擦也会将镀层擦掉。镀层的颜色中夹杂着黑色的物质，长时间放置后颜色会变暗。而且甲醛是一种毒性物质，对人的皮肤，眼睛，粘膜等都有刺激性，在镀铜的过程中，甲醛会从镀铜液中挥发出来，对人体产生危害。
但是以现在的工艺水平来讲，并没有哪种物质能够完全取代甲醛在化学镀铜中的作用，只能通过加入这种物质来减少甲醛的用量。例如次磷酸钠和乙醛酸。次磷酸钠是白色结晶粉末，易溶于水，在干燥状态下时物质稳定，加热使其超过200℃时则会迅速分解，放出可自燃的有毒气体磷化氢。次磷酸钠是强还原剂，可将金、银、汞、镍、铬、钴等的游离态离子还原成金属[3]。次磷酸钠作为还原剂的化学镀铜工艺，镀液使用的长，不会对环境损害，预计未来将会取代甲醛，成为最为主要的化学镀铜工艺。乙醛酸是一种白色晶体，是一种无毒、无害、不挥发、还原性强的物质。乙醛酸为还原剂的工艺还不成熟，镀液的稳定性差，副产物对镀层性能影响大，镀液组成、工艺条件与镀层结构、性能的关系以及镀层沉积机理等有待讨论[4]。
1.1 化学镀铜原理
至今为止，通过大量实验验证，总结出不同的反应原理。基于化学键反应过程中常伴有氢气析出，科研人员先后提出了四种不同的反应原理，其中包括金属氢氧化物理论、氢化物理论、原子氢理论和电化学理论。下而以M表示金属，R表示还原剂原子基团来分别论述这几种理论[5]。