添加劑對(duì)酸性鍍銅耐蝕性的研究

劉啟承

（重慶一三六地質(zhì)隊(duì),重慶 401147）

添加劑對(duì)酸性鍍銅耐蝕性的研究

劉啟承

（重慶一三六地質(zhì)隊(duì),重慶 401147）

研究了酸性鍍銅工藝中兩種添加劑的質(zhì)量濃度對(duì)銅鍍層的影響。實(shí)驗(yàn)通過塔菲爾方程測定了在不同鍍液中所得鍍層的耐蝕性能,并研究了PEG和Cl-共同存在時(shí)對(duì)鍍層耐蝕性能的影響。通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)出了PEG和Cl-之間在一定的質(zhì)量濃度下的協(xié)同規(guī)律和最佳比例。

酸性鍍銅;PEG;氯離子;塔菲爾曲線

0 前言

本文主要研究酸性鍍銅中的添加劑對(duì)所得鍍層的影響,通過塔菲爾方程測定出抑制劑（PEG）和Cl-的質(zhì)量濃度對(duì)鍍層耐蝕性的影響規(guī)律[1-3],并且對(duì)電鍍機(jī)理進(jìn)行研究,從而得到一組電鍍效果比較好的添加劑組合。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑

CuSO4（質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99.0%）,H2SO4（質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于95.0%）,PEG（質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99.0%）,NaCl（質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99.5%）,無水乙醇（質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于99.7%）。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

HDV-7C型晶體管恒電位儀,CHI 660型電化學(xué)工作站,FA 1004型電子天平,79-1型攪拌器,KQ-50E型超聲波清洗器,DKB-8A型恒溫水浴箱。

1.3 工藝配方及工藝條件

CuSO448 g/L,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的 H2SO4100 mL/L,NaCl 30～100 mg/L,PEG 0.1～ 0.2 g/L,1 A/dm2,20 °C,均勻攪拌 15 min。

1.4 樣品準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)采用雙電極體系,陰極為34#不銹鋼片,用環(huán)氧樹脂封制成直徑為1.0 cm的圓盤狀。實(shí)驗(yàn)前依次使用600#,800#和1 200#砂紙打磨,然后分別放入蒸餾水和無水乙醇中進(jìn)行超聲波清洗,最后再用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的稀 H2SO4活化30 min,待用。陽極為含磷銅板。

1.5 測試方法

采用三電極體系測試鍍層耐蝕性能,參比電極為飽和甘汞電極,輔助電極為大面積鉑片,工作電極為經(jīng)過電鍍的試樣;采用濃度為0.5 mol/L的濃硫酸作為檢測鍍層耐蝕性能的腐蝕液。

2 結(jié)果與討論

2.1 攪拌對(duì)所得鍍層的影響

圖1為在不添加任何添加劑時(shí),在有、無攪拌條件下所得鍍層的交流阻抗譜圖。由圖1可知:在有攪拌情況下得到的鍍層的耐蝕性明顯比無攪拌的好。這是因?yàn)閿嚢杞档土藵獠顦O化,減小了擴(kuò)散層的厚度,從而使電沉積時(shí)陰極表面的放電金屬離子迅速得到補(bǔ)充;攪拌還可以提高電流密度的上限,使操作電流密度增大,減少針孔和毛刺。在無攪拌情況下得到的鍍層比較疏松,結(jié)構(gòu)不緊密,并且有很大的孔。

2.2 PEG-Cl-對(duì)鍍層耐蝕性的影響

（1）塔菲爾曲線

圖1 有、無攪拌條件下的交流阻抗譜圖

圖2為在PEG的質(zhì)量濃度為0.2 g/L的鍍液中加入不同質(zhì)量濃度的Cl-后所得鍍層的塔菲爾曲線,經(jīng)分析所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù),如表1所示。

圖2 不同配比PEG-Cl-所得鍍層的塔菲爾曲線

表1 擬合數(shù)據(jù)表

由表1可知:當(dāng) Cl-的質(zhì)量濃度在30～100 mg/L時(shí),隨著Cl-的質(zhì)量濃度的增加,鍍層的自腐蝕電流不斷減小,當(dāng)Cl-的質(zhì)量濃度為100 mg/L時(shí),鍍層的自腐蝕電流最小。由此結(jié)果可知:Cl-的加入增強(qiáng)了所得鍍層的耐蝕性能,并且隨其的質(zhì)量濃度的增加,所得鍍層的耐蝕性越好。

圖3是在PEG的質(zhì)量濃度為0.1 g/L的鍍液中加入不同質(zhì)量濃度的Cl-后所得鍍層的塔菲爾曲線,經(jīng)分析所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù),如表2所示。

圖3 不同配比PEG-Cl-所得鍍層塔菲爾曲線

表2 擬合數(shù)據(jù)表

由表2可知:當(dāng)Cl-的質(zhì)量濃度在3 0～60 mg/L時(shí),鍍層的自腐蝕電流隨著Cl-的質(zhì)量濃度增大而減小;當(dāng)Cl-的質(zhì)量濃度在60～90 mg/L時(shí),鍍層的自腐蝕電流隨著Cl-的質(zhì)量濃度的增大而增大。

3 結(jié)論

通過塔菲爾實(shí)驗(yàn)可知:在酸性硫酸銅溶液中,當(dāng)PEG的質(zhì)量濃度為0.1 g/L時(shí),Cl-的質(zhì)量濃度在30～60 mg/L時(shí),隨著Cl-的質(zhì)量濃度的增大,鍍層的耐蝕性提高;Cl-的質(zhì)量濃度在60～90 mg/L時(shí),隨著Cl-的質(zhì)量濃度的增大,鍍層的耐蝕性減小;當(dāng)PEG的質(zhì)量濃度為0.2 g/L時(shí),Cl-的質(zhì)量濃度在30～100 mg/L時(shí),隨著 Cl-的質(zhì)量濃度的增大,鍍層的耐蝕性提高。根據(jù)上述研究得到兩組比較好的組合:PEG 0.1 g/L,Cl-60 mg/L和 PEG 0.2 g/L,Cl-100 mg/L。

同時(shí)在本實(shí)驗(yàn)中也對(duì)攪拌對(duì)鍍層耐蝕性的影響進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:在酸性鍍銅中攪拌能明顯改善鍍層的耐蝕性能。

[1] 何兆強(qiáng).從印制電路板工業(yè)的發(fā)展看銅箔的前景[J].上海有色金屬,2000,2（1）:34-39.

[2] 陳達(dá)宏.印制電路孔金屬化[J].電子工藝技術(shù),2001,22（3）:102-105.

[3] 鄭雅杰,龔竹青,陳白珍,等.印制電路板孔金屬化及其工藝改進(jìn)途徑[J].材料導(dǎo)報(bào),2003,17（4）:11-13.

A Research on Effects of Additives on Corrosion Resistance of Acidic Copper Electroplating

LIU Qi-cheng
（The Geology Team 136 of Chongqing,Chongqing 401147,China）

The effects of the mass concentration of two additives on copper coating in acidic copper plating were investigated.The corrosion resistance of the coatings obtained in different baths was determined by Tafel equation in experiment.The effects of coexisted PEGand Cl-on the corrosion resistance of the coating were also investigated.The synergistic law and optimal ratio of PEG and Cl-at a certain mass concentration were summarized through experiment.

acidic copper plating;PEG;chloride ion;Tafel curve

TQ 153

A

1000-4742（2011）04-0015-03

2010-09-26

·化學(xué)鍍·