Логотип НПП Электрохимия
НПП Электрохимия
Завод гальванических покрытий и металлообработки

elhim.ekb@yandex.ru

8-912-044-66-44

8-922-162-66-44

С 9.00 до 17.00

Механизм и технология химического меднения. Растворы, отличие от гальваники.

Содержание:

 

1. Что такое химическое меднение?

2. Состав растворов для химического меднения.

3. Механизм процесса химического меднения поверхности.

4. Особенности и скорость процесса химического меднения.

5. Стабильность растворов для химического меднения.

 

1. Что такое химическое меднение?

В основе химического меднения лежит каталитический механизм, при котором осаждение меди происходит на активированной поверхности и продолжается автокаталитически уже на медном слое. При металлизации диэлектриков по палладиевой классической активации меднение происходит при наличии на поверхности диэлектрика 0,3-0,5 г/м2 палладия.

 

Удельное электрическое сопротивление химически осажденной меди выше, чем у металлургической и зависит от состава раствора химического меднения.

 

2. Состав растворов для химического меднения.

Для осуществления процесса химического меднения рекомендуется много разнообразных растворов. В целом состав раствора химического меднения обычно включает в себя:

• соль двухвалентной меди (сульфат меди);

• комплексообразователь;

• восстановитель;

• ускоряющие и стабилизирующие добавки;

• гидроксид натрия для регулирования рН.

 

Виды растворов меднения различают по тому, какой используется комплексообразователь: виннокислый (тартратный), трилонатный (этилендиаминтетрауксусный), лимоннокислый, глицериновый и т.д.

 

Наибольшее распространение получил виннокислый раствор химического меднения. Он содержит тартрат калия-натрия, который образует с ионами меди прочный комплексный анион [CuC4H4O6(OH)2]2-. Значительное распространение получили также трилонатные растворы, содержащие комплексообразователь трилон Б (ЭДТА). Остальные растворы применяются ограниченно.

 

Кроме формалина в качестве восстановителей в процессе химического меднения могут использоваться гипофосфит, гидразин, боргидрид, однако растворы меднения на их основе уступают растворам с формалином по выраженности автокаталитических свойств у осаждаемой меди, а также по стабильности, и, поэтому, не нашли практического применения.

 

Стабилизаторами в растворе могут выступать различные тиосоединения: тиосульфат натрия, тиомочевина, сульфид свинца, цистин, роданин, 2-меркаптобензотриазол, диэтилдитиокарбамат, а также цианистые соединения, роданиды, фенантролины и их производные, полисульфиды, соединения селена, ртути, некоторые окислители (в т.ч. кислород), высокомолекулярные вещества. На виннокислые растворы химического меднения стабилизирующее действие оказывают аммиак и углекислый натрий.

 

3. Механизм процесса химического меднения поверхности.

При химическом меднении происходят следующие реакции.

 

• Восстановление меди (целевая реакция):

 

2H2CO + Cu2+ + 4OH- → Cu + H2 + 2HCOO- + 2H2O

 

Реакция протекает при комнатной  температуре и в щелочной среде при рН>10,5. Однако для ее начала на активированной поверхности необходима более щелочная среда при рН>11,0 - 12,5.

 

• Реакция Канниццаро, в результате которой происходит окисление формалина в формиат-ион и метиловый спирт:

 

2H2CO + OH- → HCOO- + CH3OH

 

• Реакция восстановления двухвалентной меди в одновалентную медь с образованием закиси:

 

2Cu2+ + 5OH- + H2CO → Cu2O + HCOO- + 3H2O

 

4. Особенности и скорость процесса химического меднения.

При увеличении концентрации щелочи скорость побочных реакций увеличивается. При их протекании может расходоваться в 1,5-3 раза больше формалина, чем на реакцию восстановления меди. В растворе непрерывно накапливаются сульфат натрия, метиловый спирт и формиат натрия. Концентраци ионов меди, соответственно, падает.

 

На скорость осаждения медного покрытия и устойчивость раствора химического меднения влияет природа комплексообразователя и его концентрация в растворе. Чем выше прочность образующихся комплексов и концентрация комплексообразователя, тем меньше скорость роста осадка меди и тем стабильнее раствор химического меднения.

 

Скорость химического меднения можно увеличить:

• Повышением концентрации ионов меди;

• Повышением рН в допустимых пределах;

• Повышением температуры (одновременно падает стабильность раствора);

• Введенеим добавок. Пиридин или карбонат натрия в виннокислом растворе. Диэтилдитиокарбамат натрия, этилендиамин и железистосинеродистый калий в трилонатных растворах.

 

Повышение же концентрации формалина в виннокислых растворах мало влияет на скорость химического меднения. Однако, при снижении концентрации формальдегида в растворе химического меднения ниже 10 г/л значительно замедляется начало процесса.

 

Главным недостатком растворов химического меднения является их невысокая стабильность. В процессе химического меднения (особенно если раствор загрязнен механическими примесями) восстановление ионов меди может происходить и в объеме раствора. Этому способствует и примесь закиси меди. Выделившаяся в растворе медь при этом будет образовывать новые центры кристаллизации и раствор химического меднения довольно быстро разложится, выйдя из строя.

 

5. Стабильность растворов для химического меднения.

Увеличение стабильности растворов химического меднения можно применять следующие способы:

• Поддерживать кислотность и концентрацию стабилизаторов в установленных пределах;

• Не допускать превышение оптимальной плотности загрузки;

• Не допускать присутствия в растворе металлических поверхностей, кроме покрываемых;

• При химическом омеднении диэлектриков исключить возможность заненсения активатора в ванну химического меднения;

• Удалять механические примеси из раствора механическим фильтрованием;

• Перекачивать раствор в конце смены в запасную емкость, после чего очищать старую;

• Использовать перемешивание раствора химического меднения сжатым воздухом;

• Использовать покачивание штанг с омедняемыми деталями.;

• Исключать образование газовых мешков на в омедняемых деталях;

• Удалять металлические остатки с подвесок.

 

 

Оцените статью. Всего 1 клик!

(7 оценок, среднее: 5,00 из 5)

Данная статья является интеллектуальной собственностью ООО "НПП Электрохимия". Любое копирование информации возможно только с разрешения владельца сайта с обязательной ссылкой на первоисточник https://zctc.ru/


Читайте также: