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ABS塑料快速化学镀铜研究

作　者: 张传波
导　师: 赵晴
学　校: 南昌航空大学
专　业: 材料工程
关键词: 化学镀铜甲醛利用率交流阻抗谱开尔文探针技术
分类号: TQ153.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文针对化学镀铜沉积速率慢的问题，研究了ABS塑料快速化学镀铜工艺。根据选定的基础配方，以沉积速率、镀液稳定性及镀层质量为评价指标，采用单因素试验对其进行优化；在化学镀铜过程中，以镀液中甲醛和铜离子的消耗量为指标调整镀液；采用塔菲尔曲线、交流阻抗及开尔文探针等方法研究添加剂的作用及机理，结果表明：在氯化铜8g·L^-1，EDTA30g·L^-1，NaOH15g·L^-1，三乙醇胺4mL·L^-1，2,2’-联吡啶2.5mg·L^-1，1.10菲啰啉1.5mg·L^-1，添加剂J2mg·L^-1，甲醛16mL·L^-1，pH值12.4～12.6，温度58℃条件下，化学镀铜的沉积速率为11.7μm·h^-1，镀液稳定，镀层与基体结合力良好。对镀铜沉积速率影响最大的添加剂是三乙醇胺、1.10菲啰啉和添加剂J，2,2’-联吡啶是稳定剂和光亮剂，降低铜的沉积速率。在ABS塑料表面上化学镀铜的上镀时间约19min。通过对施镀过程中镀液组分消耗的分析，甲醛与氯化铜的补加摩尔比为0.96:1。在1L镀液中对表面积0.75dm2的基材施镀，一个小时内补加0.248g氯化铜和0.78mL的甲醛溶液可使镀液中铜离子和甲醛的浓度基本不变，铜的沉积速率10μm·h^-1¹1.7μm·h^-1，镀液的装载量0.75dm2·L。对镀层摩尔量和甲醛消耗量的分析结果表明，甲醛提供的电子11%用于析出氢气，其利用率为39%，这同通过收集氢气、滴定甲醛分析的结果一致。塔菲尔曲线、交流阻抗和开尔文探针研究添加剂1,10-菲啰的作用及机理结果表明：1.10-菲啰啉可以加快甲醛的氧化和铜离子的还原，1.5mg·L^-11,10-菲啰啉使铜的沉积速率增加一倍，甲醛的利用率提高10%。镀液中的1,10-菲啰啉提高了铜混合电位下的电流密度，使交流阻抗值明显减小。1.10-菲啰啉使铜离子得电子的竞争能力增强，从而提高甲醛的利用率。1.10-菲啰啉可以促进甲醛的氧化，加快甲醛的氧化反应速度，主要是促进对铜离子还原反应，使得沉积速率的增加。当1.10-菲啰啉的浓度大于2.5mg·L^-1，由于混合电位向阳极移动，铜离子的阴极还原反应更难进行，同时铜离子还原过程中阴极还原峰电流减小，使得沉积速率下降。SEM和XRD结果表明：1.10-菲啰啉影响化学镀铜层晶粒的生长，使镀层晶粒变小，致密光亮，镀层的（111）面择优取向程度增大明显。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第1章绪论  8-21
  1.1 前言  8-9
  1.2 化学镀铜的发展史  9-10
  1.3 快速化学镀铜研究现状  10-18
    1.3.1 化学镀铜反应机理  10-11
    1.3.2 甲醛氧化反应及利用率  11-13
    1.3.3 化学镀铜镀液组成及工艺参数  13-18
    1.3.4 ABS 塑料化学镀铜  18
  1.4 化学镀铜电化学研究方法  18-19
    1.4.1 极化曲线  19
    1.4.2 电化学阻抗谱  19
  1.5 本课题的研究目的及意义  19-20
  1.6 本课题主要研究内容  20-21
第2章实验方法  21-27
  2.1 实验试剂及实验仪器  21-22
    2.1.1 实验试剂  21
    2.1.2 实验仪器  21-22
  2.2 镀液的配制  22
  2.3 快速化学镀工艺流程  22-23
    2.3.1 快速化学镀铜镀液性能研究  22
    2.3.2 快速化学镀铜镀层性能研究  22-23
  2.4 实验装置  23-24
    2.4.1 化学镀铜实验装置  23
    2.4.2 电化学测试装置  23-24
  2.5 实验方法  24-27
    2.5.1 快速化学镀铜工艺的研究  24-25
    2.5.2 1.10-菲啰啉在化学镀铜中的作用及其机理的研究  25-27
第3章 ABS 塑料快速化学镀铜工艺研究  27-43
  引言  27
  3.1 化学镀铜镀液组成及工艺参数的研究  27-36
    3.1.1 氯化铜对镀液沉积速率和稳定性的影响  27-28
    3.1.2 EDTA 对镀液沉积速率和稳定性的影响  28-30
    3.1.3 甲醛对镀液沉积速率和稳定性的影响  30-31
    3.1.4 三乙醇胺对镀液沉积速率和稳定性的影响  31
    3.1.5 2,2 '- 联吡啶对化学镀铜的影响  31-33
    3.1.6 1.10 - 菲啰啉对镀液沉积速率和稳定性的影响  33-34
    3.1.7 添加剂 J 对镀液沉积速率和稳定性的影响  34
    3.1.8 温度对镀液沉积速率和稳定性的影响  34-35
    3.1.9 pH 值对镀液沉积速率和稳定性的影响  35-36
  3.2 快速化学镀铜镀液及镀层性能的研究  36-39
    3.2.1 镀液沉积速率与镀层厚度  37-38
    3.2.2 镀液稳定性  38-39
    3.2.3 镀层结合力  39
  3.3 化学镀铜镀液分析及调整  39-41
    3.3.1 施镀时间对镀速的影响  39-40
    3.3.2 铜离子和甲醛的补加比例  40-41
  本章小结  41-43
第4章 1.10-菲啰啉在化学镀铜中的作用及其机理研究  43-55
  引言  43
  4.1 1.10-菲啰啉对化学镀铜的作用研究  43-49
    4.1.1 对甲醛利用率的影响  43-46
    4.1.2 对沉积速率的影响  46-48
    4.1.3 对镀层形貌和结构的影响  48-49
  4.2 化学镀铜过程中 1.10-菲啰啉作用的机理研究  49-54
    4.2.1 对沉积速率和塔菲尔曲线的影响  50-51
    4.2.2 对化学镀铜的作用机理  51-54
  本章小结  54-55
第5章结论  55-57
参考文献  57-62
攻读硕士学位期间发表论文、专利和参加的科研项目  62-63
致谢  63-64

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