酸性鍍銅光亮劑的作用原理
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酸性鍍銅光亮劑的作用原理
發(fā)布時(shí)間：2018.02.06 新聞來(lái)源：江蘇夢(mèng)得新材料科技有限公司 瀏覽次數(shù)：
酸性光亮硫酸鹽鍍銅電流效率高，出光速度快，高整平，全光亮，無(wú)毒，成本低，廢水處理簡(jiǎn)單，廣泛適用于裝飾性五金塑料電鍍、電鑄和對(duì)印制電路的電鍍或其他打底鍍層。目前對(duì)于酸性鍍銅光亮劑的種類(lèi)、商品代號(hào)很多，對(duì)酸性光亮鍍銅的作用機(jī)理公開(kāi)發(fā)表的也不少。為此，談?wù)勎覍?duì)酸性鍍銅光亮劑（M,N,P,SP,MT-580）在生產(chǎn)實(shí)踐中的一些粗淺體會(huì)和認(rèn)識(shí)。
對(duì)于添加劑的正確使用，必須根據(jù)添加劑的化學(xué)性質(zhì)，及其在電化學(xué)過(guò)程中的作用機(jī)理加以組合和調(diào)整。對(duì)于鍍層的光亮度不在于添加劑的絕對(duì)含量，而在于添加劑的相對(duì)組合。由于鍍液中加入不同種類(lèi)的添加劑，包括氯離子在內(nèi)，金屬離子在形成表面絡(luò)合物時(shí)的競(jìng)爭(zhēng)較為復(fù)雜，因而控制各種添加劑之間的相對(duì)含量是非常重要，要注重添加劑之間的協(xié)同效應(yīng)和聯(lián)合作用。因?yàn)榧尤敫鞣N添加劑的作用是各不相同的，形成表面絡(luò)合物的形態(tài)是多樣的，而各種絡(luò)合物的離解和放電還原，在電場(chǎng)中所獲得的能量大小也各不相同，就在這比較復(fù)雜的體系中造成一個(gè)放電速率比較均勻和能量變化較寬的陰極電極過(guò)程。這也就是說(shuō)在陰極不同的電流密度區(qū)都有較均勻的電沉積速度，有助于整平性和光亮度的提高。
如若單獨(dú)使用或其過(guò)量都不能得到滿(mǎn)意的銅鍍層。這是因?yàn)閱为?dú)使用，在陰極表面形成的表面絡(luò)合物存在的形體單一或在過(guò)量的情況下控制了其它添加劑的締合作用，造成放電速率不均勻性和能量變化的單調(diào)性，在其電化學(xué)過(guò)程中無(wú)助于整平性和光亮度的提高。
由于添加的各種添加劑分子量的大小不一，分子結(jié)構(gòu)中的原子基團(tuán)或功能團(tuán)的分布，決定了各添加劑物理的、化學(xué)的，特別在電化學(xué)過(guò)程中的電極行為。我們可以從有機(jī)添加劑的微分電容可知，各種有機(jī)添加劑都有一定的吸附電位和脫附電位。從分子結(jié)構(gòu)決定它們的吸附電位的大小，從配位原子決定了它們對(duì)金屬離子的絡(luò)合強(qiáng)度，所以我們對(duì)添加劑的組合調(diào)整要根據(jù)理論與實(shí)踐相結(jié)合的原則，通過(guò)試驗(yàn)加以確定。
在酸性光亮鍍銅液中，光亮劑的使用都不單獨(dú)使用，常與聚乙二醇等表面活性物質(zhì)組成“混合添加劑”共同使用。據(jù)初步分析，這樣使用的原因，可以增強(qiáng)吸附膜的致密度和穩(wěn)定性，即更有利于提高陰極極化作用。
例1：聚二硫二丙烷磺酸鈉NaO3(CH2)3-S-S-(CH2)SO3Na(SP),由于分子結(jié)構(gòu)決定了它們?cè)陉帢O表面形成的吸附膜呈“K”字形，所以陰極表面并沒(méi)有完全被添加劑所覆蓋，而這些放電離子在這些漏蓋的部位放電就很順利。正因?yàn)槿绱�，�?dāng)N或M過(guò)量時(shí)，陰極極化值增加，影響鍍層質(zhì)量，只需添加少量的SP調(diào)節(jié)來(lái)改變陰極的界面結(jié)構(gòu)，使其吸附電位范圍變窄一些，電容值增加一些，使吸、脫電位適中，便可獲得光亮鍍層。
SP聚二硫二丙烷磺酸鈉
性狀：白色結(jié)晶體 含量：98%
作用與機(jī)理：
SP在酸銅鍍液中作為晶粒細(xì)化劑，提高電流密度，與M、N、PN、GISS、AESS配合使用效果非常顯著，它的使用范圍很寬，可隨溫度增減，在15℃—40℃范圍內(nèi)用量為O.015—0.04g/L，如含量過(guò)低光亮度便會(huì)下降，高電區(qū)產(chǎn)生毛刺或燒焦；過(guò)高，鍍層會(huì)產(chǎn)生白霧，也會(huì)造成低電區(qū)不良，可加入少量N或電解處理．
鍍液含量：0.01—0.02g/L
消耗量：0.5-0.8g/KAH
包裝：250g塑瓶 1000g塑袋 10kg、25kg紙箱
SP在酸銅鍍液中作為晶粒細(xì)化劑，提高電流密度，與M、N、PN、GISS、AESS配合使用效果非常顯著，它的使用范圍很寬，可隨溫度增減，在15℃—40℃范圍內(nèi)用量為O.015—0.04g/L，如含量過(guò)低光亮度便會(huì)下降，高電區(qū)產(chǎn)生毛刺或燒焦；過(guò)高，鍍層會(huì)產(chǎn)生白霧，也會(huì)造成低電區(qū)不良，可加入少量N或電解處理．
鍍液含量：0.01—0.02g/L
消耗量：0.5-0.8g/KAH
包裝：250g塑瓶 1000g塑袋 10kg、25kg紙箱
例2： 2-疏基苯駢咪唑（M）2-mecaptobenzimidazole
含量：99％
性狀：微黃色結(jié)晶味苦，不溶于水，溶于堿性溶液
作用與機(jī)理：
M可在寬廣的溫度范圍內(nèi)鍍出整平極佳和韌性良好的全光亮鍍層，它是良好的光亮劑和整平劑，可以擴(kuò)大鍍層的光亮范圍，還可以使N的作用發(fā)揮到****限度．當(dāng)鍍液中M含量過(guò)低時(shí)鍍層的光亮度．整平性均會(huì)下降，在低電流密度區(qū)也不光亮．M含量過(guò)高時(shí)，鍍層表面會(huì)產(chǎn)生細(xì)麻沙狀，甚至產(chǎn)生桔皮狀或燒焦，低電流密度區(qū)鍍層厚度也會(huì)下降，此時(shí)可少量加入P或SP來(lái)調(diào)節(jié)或電解處理．
鍍液含量：0.0003—0.001g /L
消耗量：0.06g/KAH
包裝：100g塑瓶 200g塑瓶 500g塑袋
性狀：微黃色結(jié)晶味苦，不溶于水，溶于堿性溶液
作用與機(jī)理：
M可在寬廣的溫度范圍內(nèi)鍍出整平極佳和韌性良好的全光亮鍍層，它是良好的光亮劑和整平劑，可以擴(kuò)大鍍層的光亮范圍，還可以使N的作用發(fā)揮到****限度．當(dāng)鍍液中M含量過(guò)低時(shí)鍍層的光亮度．整平性均會(huì)下降，在低電流密度區(qū)也不光亮．M含量過(guò)高時(shí)，鍍層表面會(huì)產(chǎn)生細(xì)麻沙狀，甚至產(chǎn)生桔皮狀或燒焦，低電流密度區(qū)鍍層厚度也會(huì)下降，此時(shí)可少量加入P或SP來(lái)調(diào)節(jié)或電解處理．
鍍液含量：0.0003—0.001g /L
消耗量：0.06g/KAH
包裝：100g塑瓶 200g塑瓶 500g塑袋
例3：乙撐硫脲（N）Disolfstay sulfourea
含量：99％
性狀：白色結(jié)晶體，溶于熱水，味苦。
作用與機(jī)理：
N和M一樣可以在寬廣的溫度范圍內(nèi)鍍出整平性．柔韌性良好的鍍層，它的溫度范圍很寬，加入少量便可獲得極好效果．在鍍液中N的含量過(guò)低時(shí)光亮度．整平性均會(huì)下降，尤其是低電流密度區(qū)光亮度較差或發(fā)紅．N的含量過(guò)高時(shí)，鍍層會(huì)產(chǎn)生樹(shù)枝狀光亮條紋．整平性能下降，一般可加入SP、M或電解處理．
鍍液含量：0.0002—0.001g/L
消耗量：0.05g/KAH
包裝：100g塑瓶 250g塑瓶 1000g塑袋
含量：99％
性狀：白色結(jié)晶體，溶于熱水，味苦。
作用與機(jī)理：
N和M一樣可以在寬廣的溫度范圍內(nèi)鍍出整平性．柔韌性良好的鍍層，它的溫度范圍很寬，加入少量便可獲得極好效果．在鍍液中N的含量過(guò)低時(shí)光亮度．整平性均會(huì)下降，尤其是低電流密度區(qū)光亮度較差或發(fā)紅．N的含量過(guò)高時(shí)，鍍層會(huì)產(chǎn)生樹(shù)枝狀光亮條紋．整平性能下降，一般可加入SP、M或電解處理．
鍍液含量：0.0002—0.001g/L
消耗量：0.05g/KAH
包裝：100g塑瓶 250g塑瓶 1000g塑袋
例4：聚乙二醇（P) PEG6000-10000 polyglycol
性狀：乳白色結(jié)晶體
含量：98%
分子量：6000/8000/10000
作用與機(jī)理：P必需和其它酸銅中間體組合使用，方可獲得全光亮鍍層，鍍液中P含量過(guò)低時(shí)光亮度、整平性能均會(huì)下降；含量過(guò)高時(shí)，結(jié)合力會(huì)顯著下降，需大處理解決。
鍍液含量：0.05-0.1g/L
消耗量：0.4-0.6g/KAH
包裝：1000g塑袋 25kg紙箱
例5：酸銅潤(rùn)濕劑 （MT-580）
含量：50％
性狀：無(wú)色液體，低泡，易溶于水
作用與機(jī)理：
在酸性鍍銅槽液中，適量加入MT-580能有效的防止針孔產(chǎn)生，其走位性、整平性特別優(yōu)良。無(wú)憎水膜，且能有效地抑制光劑的分解，提高槽液的穩(wěn)定性，是染料體系光劑及傳統(tǒng)M、N體系光劑的優(yōu)良載體，可完全取代聚乙二醇。
鍍液含量：0.1—0.2lg/L消耗量：10-20ml/KAH
包裝：20kg防盜塑桶
儲(chǔ)存：存放在通風(fēng)陰涼干燥處
性狀：無(wú)色液體，低泡，易溶于水
作用與機(jī)理：
在酸性鍍銅槽液中，適量加入MT-580能有效的防止針孔產(chǎn)生，其走位性、整平性特別優(yōu)良。無(wú)憎水膜，且能有效地抑制光劑的分解，提高槽液的穩(wěn)定性，是染料體系光劑及傳統(tǒng)M、N體系光劑的優(yōu)良載體，可完全取代聚乙二醇。
鍍液含量：0.1—0.2lg/L消耗量：10-20ml/KAH
包裝：20kg防盜塑桶
儲(chǔ)存：存放在通風(fēng)陰涼干燥處
當(dāng)CL-離子含量偏低時(shí)，在陰極區(qū)形成的表面絡(luò)合物主要以dsp2型絡(luò)離子形式存在，Cu2+→Cu+還原所需的活化能升高不利于二價(jià)銅的分步還原，必然造成二價(jià)銅直接向零價(jià)銅反應(yīng)的可能。這就平時(shí)觀察到的當(dāng)CL-離子含量偏低時(shí)出現(xiàn)的整平性差，鍍層粗糙有針孔，甚至燒焦。這是由于陰極區(qū)形成的dspz型絡(luò)離子穩(wěn)定性過(guò)強(qiáng)，而造成陰極極化值增高。也就是說(shuō)CL-離子偏低導(dǎo)致陰極電化學(xué)極化過(guò)強(qiáng)。如當(dāng)CL-離子含量過(guò)量時(shí)，陰極區(qū)的表面絡(luò)合物主要以sp3d2型形式存在，降低了陰極的極化。所以當(dāng)CL-含量偏高時(shí)，銅鍍層的光亮度下降和低電流密度區(qū)不亮。這就是說(shuō)適量的CL-離子能使陰極得電子反應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換達(dá)到平衡，有效地調(diào)節(jié)Cu2+→Cu+的反應(yīng)速度和陰極極化。
在酸性鍍銅添加劑中選用了含有化學(xué)行為特別活潑的官能團(tuán)硫羧基、巰基、胺基的雜環(huán)化合物，這類(lèi)添加劑在電化學(xué)過(guò)程中既能與Cu2+組成穩(wěn)定的dsp2型絡(luò)離子，又能與Cu2+形成SP型絡(luò)離子。有效地控制了Cu2+→Cu0的反應(yīng)，同時(shí)又增強(qiáng)了陰極極化。適量的CL-離子能增強(qiáng)聚乙二醇對(duì)電流的阻化作用，增強(qiáng)了陰極極化。由于CL-離子的締合，給Cu2+的dsp2型絡(luò)離子的還原以一個(gè)額外能量的補(bǔ)充，調(diào)節(jié)了Cu2+→Cu+的反應(yīng)速度，有效地控制銅離子的分布還原。同時(shí)CL-又同Cu+形成難溶性的氯化亞銅吸附膜，減慢了Cu+→Cu0的得電子反應(yīng)。生產(chǎn)的氯化亞銅、硫化亞銅共同組成的吸附膜在聚乙二醇的協(xié)同作用下，阻礙了吸附銅原子的表面擴(kuò)散，從而使擴(kuò)散成為沉積機(jī)理中的速率控制步驟。這些因素都有利于銅離子的分布還原和定向沉積�？梢哉f(shuō)CL-離子是整個(gè)電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中能量轉(zhuǎn)換的調(diào)節(jié)劑。
酸性鍍銅光亮劑的作用原理，由江蘇夢(mèng)得新材料科技有限公司于2018.02.06整理發(fā)布。
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