光亮酸性镀铜故障原因

吴双成

0  前言

酸性镀铜是电镀生产中的一个重要工序，对电镀质量影响较大，酸性镀铜也是很多工厂 较难控制的工序，故障也较多。有关酸性镀铜故障处理的文章比较多，都是对某些方面有所 侧重讲述，全面的论述不多见，个别故障现象不同文献给出的原因自相矛盾，本文尽可能列 举出比较全面的故障原因，为解决生产问题提供参考。知道了故障原因就很容易制定出相应 的处理方法，为了节省篇幅起见，就不再一一列出处理方法。

1  酸性镀铜光泽剂有两大系列

（1）一类是非染料体系;另一类是染料体系。

（2）传统的非染料系列由2-巯基苯骈咪唑M、乙撑硫脲N、聚二硫二丙烷磺酸钠SP、聚乙二醇P（分子量6000）组合而成。该系列光亮剂出光慢，整平差，低电位光亮整平明显。          

（3）染料体系以大和（日本）210、瑞期967、安美特570、德国578等复合染料系列以出光快，走位好，整平性能佳而著称，但其致命弱点是使用温度范围较窄在33℃以上即有明显分解，因而极易产生（不是因为光泽剂失调的缘故）麻沙;其二极易产生憎水膜（蓝雾）。

2  铜粉统称是不科学的

一些书刊把细粒金属铜粉末、氧化亚铜、氧化铜、氰化亚铜等通通称为铜粉，叫法好乱，

容易让人误会，应该注意区分。Cu₂O不是铜粉，铜粉是细粒金属铜粉末。

3  生产现场如何判断酸铜镀液中氯离子的含量

3.1 缺少氯离子

缺少氯离子时镀液的整平性和镀层的光亮度都很差，镀层粗糙有针孔、对光亮剂的添加 很敏感，镀层上容易产生光亮树枝状条纹和烧焦状镀层。其原因是Cl^-少时对Cu⁺的沉淀作 用不强，造成镀液存在较多的Cu⁺, Cu⁺优先在阴极上放电还原使镀层粗糙、毛刺、条纹等， 整个镀层上都会出现；另外，挂具绝缘层破裂处会有结合力不良的疏松镀层，随着阴极移动 这些疏松物便掉落在零件朝上的一面，形成粗糙。应注意与缺少氯离子时的故障区别。

3.2 氯离子过多

（1）氯离子过多时镀液的整平性和镀层的光亮度也下降，低电流区呈半光亮或发暗不亮，出现同一挂零件光亮度不均匀，补充光亮剂效果不大，镀液容易浑浊，阳极表面覆盖难溶的白色CuCl沉淀，阳极导电性不好甚至钝化，严重时槽电压升高、电流下降。

（2）氯离子含量的判断需要积累一定的生产经验， 经验不足就不要轻易补加Cl^-,因为Cl^-一旦过量，处理起来很麻烦。为了慎重起见，最好进行化学分析并结合赫尔槽试验来准确判断。

3.3 氯离子的化学分析

（1）酸铜镀液中氯离子含量很低，一般在20～80mg/L范围，行业内很多人随口就说属于微量分析，这是不正确的。分析工作中是根据试样量的大小及被测组分含量的多少，来进行分析方法分类的。如果试样中被测组分中质量分数<0.01%，即应该归为“痕量”组分，酸铜镀液相对密度略大于1，假如按1计算，则80mg/L Cl^-，占镀液总质量的质量分数<0.01%，

故酸铜镀液中Cl^-的分析应为痕量组分的分析。

（2）酸铜镀液中氯离子含量很低，不适合重量法测定，而且镀液本身为蓝色，干扰终点的观察，容量滴定法也不理想。因此，酸铜镀液中氯离子的化学分析是比较困难的。

（3）比浊法测定氯离子，虽然方法简便，但是精密度相当低。丘山等人用OP表面活性剂作分散剂和稳定剂，准确度大为提高，获得了较满意的结果。

4  酸性镀铜出光速度慢的原因

正常情况下，五金零件酸性镀铜10～15min就能达到镜面光亮，对于眼镜架这类小件即 使镀5min也能达到镜面光亮。如果酸铜需要20min以上才能起亮，且低电流区亮度达不到 要求，显然出光速度慢于正常速度。

原因主要有以下15种:

（1）挂具导电性不好，电流开的小，阴极电流密度太低;

（2）零件挂的太密；

（3）光亮剂浓度低；

（4）若补加光亮剂效果不明显，说明光亮剂分解产物及有机杂质太多；

（5）原料不纯，如工业硫酸铜含有铁离子及其它杂质太多；

（6）夏天镀液温度超过35℃，或冬天镀液温度低于16℃；

（7）阳极铜粉及Cu⁺太多，某些还原剂的带入；

（8）阳极面积不足或阳极过短使阳极钝化，阳极含磷量不在0.035%～0.075%范围；

（9）氯离子质量浓度超过80mg/L；

（10）十二烷基硫酸钠C不足或过量；

（11）镀件除油不干净，尤其是大平面件；

（12）镀件掉入镀槽没有及时捞出，被镀液腐蚀后引入杂质铜铁锌等；

（13）预镀氰化镀铜时间太短或预镀铜层太粗糙；

（14）镀氰化镀铜后的活化(弱腐蚀)不够彻底；

（15）酸铜镀液主盐比例失调，如硫酸铜含量太低而硫酸含量太高。

5  酸性光亮镀铜起麻点原因

麻砂点实际上有两种情况:一种是细小突起状沉积物，另一种则为细小凹坑，其产生原 因大相径庭。只能用30倍左右放大镜仔细观察才能分辨清楚。第一种突起状沉积物，实际 上是毛刺，用手摸镀层就会感到粗糙扎手；第二种是小凹坑，这是真正的麻点，手摸镀层时 感觉不到粗糙扎手。多数人把麻点和粗糙毛刺混为一谈，通通称为麻砂，应该注意区分以利 于交流。“麻”者指“麻子坑”;“砂”者指“砂粒”，有突起之意。造成“起砂”“起麻”的 原因大不相同，甚至恰恰相反，如果区分不清楚，就容易造成误会，给人以图书上的经验是 错误的的错觉。

（1）麻点是因镀液中光亮剂配比不当造成的。造成这种细麻点的因素很多，其原因可能是:

①研磨抛光的零件， 表面可能粘有磨光膏;    ②零件表面过腐蚀，有细微凹坑；

③除油溶液老化，除油温度太高；

④除油粉含有硅酸钠，除油后没有用热水洗，冷水洗不干净;

⑤活化溶液被铜、铁离子污染；

⑥预镀铜层过薄，预镀铜溶液控制不到位，如氰化预镀铜镀液加温不足，氰化亚铜和 游离氰化钠（FreeNaCN）比例不适当，预镀铜的回收液应保持干净，有悬浮物、菌类等，重新粘附于零件上而产生麻点;

⑦预镀镍溶液中胶类杂质逐渐积累;          ⑧磷铜阳极质量不好；

⑨预镀镍层表面有麻点；                   ⑩镀液中整平剂MN或A过多；

⑪高电流区光亮剂聚二硫二丙烷磺酸钠SP或B过少或过多；

⑫聚乙二醇P或染料型镀液开缸剂含量过少； 

⑬十二烷基硫酸钠C不足，溶液/镀件之间的界面张力太大也会使镀铜层产生麻点；

⑭染料在镀液中及在电极上的盐析聚合，会产生颗粒状悬浮物或沉淀物，吸附到镀件上，就会出现针孔、麻点；

⑮硫酸过多；                            ⑯镀液中光亮剂及其它有机杂质过多；

⑰过多的氯根会引起麻点;                 

⑱溶液搅拌不良，压缩空气压力不够或空气泵露气; 

⑲不同添加剂之间的兼容性不好，如脂肪胺聚氧乙烯醚AEO与十二烷基硫酸钠C就不能同时使用，只能选其一，也就是说它们之间兼容性不好；

⑳洗涤水中游离性余氯也是形成预镀铜层麻点的主要因素，产生麻点的游离性余氯含量以0.4mg/L为界限值。

（2）一般情况下，先试加聚乙二醇(不加十二烷基硫酸钠),效果不明显时，再考虑加聚二硫二丙烷磺酸钠。如果镀液中使用的M光亮剂成分，M过多也容易引起镀层麻点，可加入0.05mL/L～0.1mL/L 30%的双氧水，搅拌片刻，补充适量的聚二硫二丙烷磺酸钠即可。也可向镀液中补充十二烷基硫酸钠，使界面张力降低，消除镀铜层表面麻点。

6  镀层光亮度不足的原因

（1）低电流区光亮剂A不足；             （2）高电流区光亮剂B不足；

（3）Cl^-偏高或不足；                     （4）镀液温度高;

（5）硫酸含量偏高或硫酸铜含量偏低;      （6）镀液有机杂质污染；

（7）单块阳极面积不够，阳极消耗后没有及时补充;

（8）阳极挂的太稀，有的一挂亮度好，有的一挂亮度差；

（9）整流器输出的电流纹波系数过大；

（10）镀前抛光磨光不到位或过腐蚀，零件表面不光亮；

（11）阴极电流过小，镀铜时间不够。

7  零件边缘亮，中间低DK处光亮度不足的原因

（1）低电流区光亮剂A不足或高电流区光亮剂聚二硫二丙烷磺酸钠SP过多，高电流区

光亮剂B过量时，低电流区会出现亮与不亮的明显分界;

（2）整平剂MN不足；

（3）低电流区走位剂如聚乙烯亚胺烷基盐PN或脂肪胺乙氧基磺化物AESS少；

（4）镀铜溶液缺少硫酸；             （5）镀铜溶液中硫酸铜过多；

（6）镀液温度偏高；                 （7）电流开的小，阴极电流密度DK不够大；

（8）镀液中有铜粉细粒Cu或一价铜；

（9）镀液中光亮剂分解产物多或其它有机杂质污染;

（10）氯离子过多或过少;             （11）镀铜时间不够；

（12）挂具设计不合理或装挂零件不当；

（13）整流器输出的电流纹波系数过大。

8  镀层发花、发雾的原因

（1）镀液温度超过35℃；              （2）低电流区光亮剂不足或没有搅拌均匀；

（3）MN型镀液中聚二硫二丙烷磺酸钠太多，染料型光亮剂镀液中的高电流区光亮剂太多；

（4）某些染料型镀液中的氯离子含量过高；（5）十二烷基硫酸钠含量过低；

（6）有机杂质太多；

（7）零件表面除油不干净，清洗水或镀铜溶液遭到油污污染；

（8）预镀铜层太薄，预镀铜层孔隙率高；  （9）溶液中有较多的铁离子杂质的存在；

（10）配送的电流密度过小；             （11）阳极面积太短或面积不够。

9  铜阳极易钝化及电流上不去的原因

（1）(阴）阳极铜棒和端头接线处，锈蚀严重，接触不良；

（2）铜阳极面积小，本身舍不得挂铜板，消耗变小后不及时补充；

（3）铜阳极中磷的质量分数不合适；

（4）阳极袋过厚，布袋的孔过小，又很少清洗造成布孔堵塞;

（5）硫酸铜含量偏高，硫酸含量也高使硫酸铜结晶析出，使得阳极表面覆盖硫酸铜结晶；

（6）硫酸含量偏低；                       （7）镀液温度低；

（8）镀液中氯离子过多；

（9）镀液中Fe³⁺杂质太多，使得阳极表面覆盖硫酸铁结晶。

10  镀层容易烧焦的原因

（1）镀液中Fe³⁺积累太多；

（2）高电流密度区光亮剂聚二硫二丙烷磺酸钠SP或B不足；

（3）整平剂MN或低电流区光亮剂A过多；    （4）镀液中硫酸铜浓度过低；

（5）搅拌不好；                           （6）氯离子过少；

（7）镀液温度偏低;                        （8）阴极电流密度太大；

（9）溶液中含有氰化物。

11  镀层粗精毛刺的原因

（1）氰化物预镀铜层太薄或太粗糙，铁镍都能产生置换铜层；

（2）预镀镍进入硫酸盐镀铜溶液中后没有及时通电；

（3）铜阳极含磷量太少，使镀液中有一价铜离子（下部镀件光亮度差、毛糙)；

（4）掉落零件没有及时捞出，锌、铜、铁还原Cu²⁺为Cu⁺;

（5）光亮剂过量，如吩嗪类染料还原Cu²⁺为Cu⁺，镀液中乙撑硫脲N含量过高（除了使

镀层粗糙外，也会出现树枝状光亮条纹）；

（6）镀液中硫酸铜含量过高；               （7）镀液中硫酸含量过低；

（8）高电流区光亮剂聚二硫二丙烷磺酸钠SP或B太少；

（9）镀液中氯离子含量过低；               （10）镀液温度过高；

（11）阴极电流密度太大；

（12）阳极袋破损，镀液中有阳极泥或其它如翻砂件沙粒等不溶性悬浮物；

（13）压缩空气搅拌的空气中混入固体微粒；

（14）挂具破损或挂具钩子上的镀层退除不彻底，挂具破损处产生的疏松铜颗粒会随着阴极移动掉落在镀件上（镀件上面粗糙）。

12  镀层漏镀的原因

（1）高电流区光亮剂B过多；               （2）光亮剂分解产物多；

（3）前处理清洗不好形成了交叉污染；       （4）空气搅拌不均匀；

（5）过滤机滤芯使用了劣质的含有防静电剂的棉芯。

13  镀铜层有针孔的原因

（1）清洗槽、酸洗槽、活化槽、氰化物镀铜槽、酸性镀铜槽溶液被油污染；

（2）镀液搅拌不足；                        （3）酸铜镀液中氯离子含量过高；

（4）十二烷基硫酸钠不足；                  （5）聚乙二醇P不足。

14  镀铜光亮剂消耗快的原因

（1）酸铜镀液温度过高；                    （2）镀液中混入了活性炭。

15  镀层呈树枝状条纹

（1）染料光亮剂A或整平剂N过多；          （2）氯离子过少；

（3）硫酸铜偏少；                      

（4）聚二硫二丙烷磺酸钠SP或聚乙二醇Р不足；

（5）镀液温度过高；                        （6）零件镀前抛光磨光不到位；

（7）加入光亮剂加得过快，搅拌又不充分。

16  镀层结合力不好

（1）前处理不良，清洗不干净;                （2）酸铜镀液油污污染；

（3）氰化物预镀铜层太薄，尤其是锌合金零件必须保证足够的镀层厚度；

（4）氰化物预镀铜层硫酸活化溶液（不能用稀盐酸）浓度低；

（5）导电不良，中途断电；

（6）聚乙二醇Р过多，铜层表面形成了憎水膜，建议用氯化铵与盐酸混合溶液脱膜；

（7）聚二硫二丙烷磺酸钠SP特别是苯基聚二硫丙烷磺酸钠BSP过多；

（8）染料整平剂A过多；

（9）酸性镀铜层脱膜不好，影响铜与镍层之间的结合力。

17  沉积速度慢

（1）硫酸铜与硫酸比例不合适，如硫酸铜含量过低；

（2）阳极面积与阴极面积比例低于1.5:1;

    （3）阳极钝化；                        （4）电流开的小，阴极电流密度太低；

（5）镀液温度太低，如低于16℃；        （6）光亮剂浓度过高；

（7）酸铜镀液混入铁离子杂质。