一种无氰碱铜电镀组合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及到电镀领域，具体涉及到一种无氰碱铜电镀组合物及其制备方法。一种无氰碱铜电镀组合物，1L所述的无氰碱铜电镀组合物的制备原料包括：二价铜离子：15～17g；柠檬酸：185～195g；酒石酸钾钠：50～60g；硝酸钾：5～6.5g；1,2‑环己二胺四乙酸：0.5～1g；润湿剂：0.2～0.3g；光亮剂：1.2～1.6g；整平剂：0.1～0.15g；去离子水加至1L。

【技术实现步骤摘要】
一种无氰碱铜电镀组合物及其制备方法
本专利技术涉及到电镀领域，具体涉及到一种无氰碱铜电镀组合物及其制备方法。
技术介绍
电镀是用电解方法在基体上沉积一层表面光滑平整并与基体结合牢固的金属、合金或复合材料的技术。它与电化学、配位化学、有机化学、表面化学、结晶学、金属材料学以及机电工程等学科均有密切的关系。从镀液的配制到镀层的形成，中间要经过络合物的形成、络离子的电极还原和金属原子的电结晶等过程。因此，电解液的组成，如络合剂、添加剂、其他辅助试剂和电镀条件(如温度、酸度、电流密度、电极电位、搅拌等)，都将直接或间接影响络离子的放电和电结晶过程，从而影响所得到电沉积层的各种性质，例如镀层的致密程度、反光性质、分散能力、覆盖能力、整平能力、镀层和基体金属的结合强度等。铜是一种富有延展性，易于机械加工的软金属，导电和导热性极好。铜对于水、盐和酸溶液，在没有溶解氧和还原气氛中具有较好的稳定性，并且铜价格低廉，与其他镀层结合力良好，并且镀铜层的孔隙率低，因此可将其作为钢铁和其他基材的底镀层或中间层，广泛用于防护装饰镀层中(如：汽车、建材、日用电器等方面上)。基于铜良好的导电和延展性能，镀铜在塑料金属化的中间镀层、印刷电路板(PCB)、IC封装技术、超大规模集成电路芯片技术中具有极大的应用价值。除此之外利用铜的高熔点及碳与铜不能形成固溶体和化合物的特性，镀铜膜还能应用于钢铁的防渗碳领域。镀铜液分为氰化镀铜、无氰镀铜两大类。氰化镀铜电解液的优点是分散能力和覆盖能力好，电解液成分简单，易维护，适于钢铁件及锌、铝合金制品的打底镀层等。其缺点是电解液含大量剧毒的氰化物，电镀产生的废水、废气危害操作人员健康，污染环境并且电解液稳定性差。无氰镀铜分为酸性镀铜和碱性镀铜。酸性镀铜主要是镍或铜基体上镀厚铜层，钢铁件以及锌合金件都不能直接在酸性铜镀液进行镀铜，一般需要通过碱性镀铜在钢铁件和锌合金表面进行预镀，以提高镀层和基体金属的结合力，便于进行后续的酸性镀铜、镀镍等工艺。在碱性无氰电镀铜领域广泛使用的是焦磷酸盐镀铜，但是其也存在一些缺点，如镀液成本高，并且由于焦磷酸对铜的络合性较差，在钢铁件上直接镀铜会由于置换铜层的存在不能获得符合要求的镀铜层。焦磷酸盐镀铜的致命缺点是焦磷酸盐电镀液稳定性差，其中的焦磷酸根会水解成正磷酸根，随着电镀时间的增加，正磷酸根的含量不断增加，电流密度下降，沉积速度降低。并且焦磷酸盐电镀液中含有大量P元素，污水处理困难，不符合国家清洁生产的要求。以柠檬酸或其盐为主络合剂，多羟基羧酸盐作为辅助配位剂配制镀铜液，可有效抑制铁及锌基体上的置换反应，所得的铜镀层在各种基体上的结合力能满足实际要求。使用柠檬酸或其盐镀铜液电流效率高，最高可达99.5％，高于氰化镀铜的60～70％，沉积速度快，作为中间镀层可以不再镀酸铜而直接镀光亮镍或其它镀层，从而缩短了工艺流程和生产周期。但是柠檬酸或其盐镀铜液易生霉，常需要加入防霉剂，但是防霉剂在电镀过程中会混入镀铜层从而影响镀层结合力并使镀层发脆等，现有的柠檬酸或其盐镀铜液还存在镀液整平性不好、稳定性不好等问题。针对上述问题，本专利技术提供了一种无氰碱铜电镀组合物，以柠檬酸为主络合剂，复配多种其他络合剂来进行电镀。本专利技术的无氰碱铜电镀组合物不使用氰化物和磷化物，对环境无污染，符合国家清洁生产的要求；使用本专利技术的无氰碱铜电镀组合物获得的镀层光亮整平、镀层结合力好，镀液稳定性好。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的第一个部分提供了一种无氰碱铜电镀组合物，1L的无氰碱铜电镀组合物的制备原料包括：二价铜离子：15～17g；柠檬酸：185～195g；酒石酸钾钠：50～60g；硝酸钾：5～6.5g；1,2-环己二胺四乙酸：0.5～1g；润湿剂：0.2～0.3g；光亮剂：1.2～1.6g；整平剂：0.1～0.15g；去离子水加至1L。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的二价铜离子由碱式碳酸铜、氯化铜、溴化铜、8-羟基喹啉铜、乙二胺四乙酸铜、柠檬酸铜、硫酸铜、硝酸铜、乙酸铜、葡萄糖酸铜、乙酰丙酮酸铜、酒石酸铜、二乙基二硫代氨基甲酸铜、草酸铜中的任一种或多种提供。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的润湿剂选自聚乙二醇1000、聚乙二醇4000、聚乙二醇6000、聚乙二醇8000、十四烷基甜菜碱、十六烷基甜菜碱、十二烷基羟基磺基甜菜碱中的任一种或多种。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的光亮剂选自二氧化硒、乙二胺四乙酸、1,4-丁炔二醇、亚甲基二磺酸、硫脲、硫氰化钾、三乙醇胺、丙烯基硫脲、2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并噻唑、苯并三氮唑、聚乙烯亚胺、乙基己基硫酸钠中的任一种或多种。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的整平剂为(1,2-苯并异噻唑啉-3-酮)-丙炔。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的整平剂为季铵化的(1,2-苯并异噻唑啉-3-酮)-丙炔，其结构式为X选自F、Cl、Br、I中的任一种。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的无氰碱铜电镀组合物的制备原料还包括环糊精。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的环糊精选自α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精中的任一种。作为本专利技术一种优选的技术方案，所述的无氰碱铜电镀组合物的使用温度为30～50℃。本专利技术的第二个部分提供了所述的无氰碱铜电镀组合物的制备方法，至少包括以下步骤：取700mL去离子水，加入柠檬酸、酒石酸钾钠、1,2-环己二胺四乙酸，搅拌溶解后，加入提供二价铜离子的化合物，在50～60℃下搅拌1h；然后加入硝酸钾，搅拌溶解，用氢氧化钾和碳酸氢钠调节pH至9.5～10.5；然后加入润湿剂、光亮剂、整平剂，搅拌溶解，加入去离子水定容至1L。参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。有益效果：(1)本专利技术不使用氰化物和磷化物，对环境无污染，符合国家清洁生产的要求。(2)使用本专利技术的无氰碱铜电镀组合物获得的镀层光亮整平、镀层结合力好，镀液稳定性好。具体实施方式参选以下本专利技术的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本专利技术的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本专利技术所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无氰碱铜电镀组合物，其特征在于，1L所述的无氰碱铜电镀组合物的制备原料包括：二价铜离子：15～17g；柠檬酸：185～195g；酒石酸钾钠：50～60g；硝酸钾：5～6.5g；1,2‑环己二胺四乙酸：0.5～1g；润湿剂：0.2～0.3g；光亮剂：1.2～1.6g；整平剂：0.1～0.15g；去离子水加至1L。

【技术特征摘要】
1.一种无氰碱铜电镀组合物，其特征在于，1L所述的无氰碱铜电镀组合物的制备原料包括：二价铜离子：15～17g；柠檬酸：185～195g；酒石酸钾钠：50～60g；硝酸钾：5～6.5g；1,2-环己二胺四乙酸：0.5～1g；润湿剂：0.2～0.3g；光亮剂：1.2～1.6g；整平剂：0.1～0.15g；去离子水加至1L。2.如权利要求1所述的无氰碱铜电镀组合物，其特征在于，所述的二价铜离子由碱式碳酸铜、氯化铜、溴化铜、8-羟基喹啉铜、乙二胺四乙酸铜、柠檬酸铜、硫酸铜、硝酸铜、乙酸铜、葡萄糖酸铜、乙酰丙酮酸铜、酒石酸铜、二乙基二硫代氨基甲酸铜、草酸铜中的任一种或多种提供。3.如权利要求1所述的无氰碱铜电镀组合物，其特征在于，所述的润湿剂选自聚乙二醇1000、聚乙二醇4000、聚乙二醇6000、聚乙二醇8000、十四烷基甜菜碱、十六烷基甜菜碱、十二烷基羟基磺基甜菜碱中的任一种或多种。4.如权利要求1所述的无氰碱铜电镀组合物，其特征在于，所述的光亮剂选自二氧化硒、乙二胺四乙酸、1,4-丁炔二醇、亚甲基二磺酸、硫脲、硫氰化钾、三乙醇胺、丙烯基硫脲、2-巯基苯并咪唑、2-巯基苯并噻唑、...

【专利技术属性】
技术研发人员：施佳抄，
申请(专利权)人：广州睿邦新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44