HEDTA、亚铁氰化钾添加剂对腈纶表面化学镀铜的影响.pdf

Yol. 48 No10Oct 2015
dlalemias potection
HIEDTA、亚铁領化钾添加剂
对腈纶表面化学镀铜的影响
高嵩,陶謇,杨帆
(沈阳化工大学应用化学学院,辽宁沈阳110142)
[摘要]为了拓宽添加剂在次磷酸钠为还原剂的庸纶表面化学镀铜体系中的应用范畴,寻找更适合该体系的添
加剂,研究了单一添加剂N-羟乙基乙ニ胺ニ乙酸( HEDTA)、亚铁穎化钾及其复合添加时对镀铜层电阻、增重率及
极化曲线的影响。结果表明:米用1mg/L亚铁化钾与40mg/ L HEDTA复合添加剂镀覆效果最佳,镀层电阻最
小,为0.76/cm,増重率为101.6%,镀层表面更平整、光亮;亚铁氰化钾/ HEDTA、亚铁氯化钾和 HIEDTA主要是
对次磷酸钠在阳极的氧化起抑制作用,降低化学镀沉积速率,因而改善了镀层的质量。
[关键词]次磷酸钠化学镀铜; HEDTA;亚铁化钾;复合添加剂;腑纶纤维
中图分类号]TQ153.1[文献标识码]A[文章编号]1001-1560(2015)10-0004-03
0前言
1试验
化学镀铜技术已逐步应用于电磁屏蔽织物领域,1.1基材前处理
目前的化学镀铜工艺仍以甲醛化学镀铜为主。然而,
以腈纶纤维为基材,预处理如下:(1)除油3g/L
甲醛挥发性强、危害身体健康、容易造成环境污染,其十二烷基苯磺酸钠,常温,浸泡3min;(2)粗化200
镀液稳定性较差,维护成本较高,已被许多国家禁止使g/L氢氧化钠,温度60℃,浸泡10min;(3)敏化活化
用。以次磷酸钠为还原剂的化学镀铜体系,镀液稳定0.3g/L胶体钯,温度45℃,浸泡20min。胶体钯组
性强、无毒,维护成本低且生产过程安全,极有可能取成:0.3g/L氯化钯,10.0gL氯化亚锡,160.0g/L氯
代甲化学镀铜,具有巨大的应用前景;其不足之处是化钠;(4)解胶1:9盐酸,温度45℃,浸泡5min;
在无添加剂的情况下,镀层表面粗糙、颜色偏暗、电导(5)还原15g/L次磷酸钠,常温,浸泡5min
率较差,目前,常用亚铁氯化钾(122,2-联吡啶1-、1.2化学镀铜工艺
硫脲等作添加剂来改善镀层的质量,N-羟乙基乙二胺
8g/L碗酸铜,30g/L次磷酸钠,1.0g/L硫酸镍,
三乙酸( HIEDTA)作为配位剂已应用于次磷酸钠化学镀
铜体系?,而将其作为添加剂使用的研究很少。
30g/L硼酸,15gL柠檬酸钠,40mg/ L HEDTA,
次僯酸钠化学镀铜工艺在纺织领域的应用研究还
1mg/L亚铁氰化钾;pH值为9.0(以NaOH或H1SO4
不够充分,特别是在添加剂方面研究更少。为此,本工作
调节);温度为80℃,反应时间30min。
在次磷酸钠化学镀铜体系中,考察了单一添加亚铁氰化
1.3性能测试
钾、 HEDTA和使用亚铁氰化钾/ HIEDTA复合添加剂对化
(1)增重率使用称重计算的方法获得:
学镀铜层增重率、电阻、表面形貌的影响;利用线性扫描
8(%)=(m2-m-1)/m1=△mu/m1x100%
伏安法(IS)检测次磷酸钠阳极氧化、铜离子阴极还原式中6增重率
的过程,并与无添加剂时的结果进行比较,探讨其作用及
腈纶化学镀前和镀后的质量,g
其搭配效果,同时深入分析了添加剂的影响。
2)电阻值取10cm镀铜纤维,使用 CEM DT-5300
型数字万用表进行测定。重复测定3次,取平均值
[收稿日期]2015-05-14
(3)电化学行为采用CH660C电化学工作站,
通信作者]高嵩(1963-),教授,主要从事无机复合材工作电极极化曲线的测定采用三电极体系,工作电极
料制备和电化学分析,E-mal0n9901963@为铜电极(1.0cm×1.0cm),测试前依次用1000目和
163. com
200目砂纸打磨,再用蒸馏水清洗,辅助电极为铂片
第48卷第10期·2015年10月
电极(1.0cmx1.0cm),参比电极为饱和甘汞电极的浓度,从而抑制了阳极氧化;阴极极化曲线中,添加
(SCE);扫描电压为-0.2~-1.2V;扫描速度0.011mg/L亚铁氰化钾与无添加剂相比会使阴极还原电流
V/s。测试溶液基本组成:8g/工硫酸铜,30g/L次磷酸明显下降,继续增加亚铁紙化钾浓度对还原电流影响
钠,1.0g/L硫酸镍,0g/L硼酸,15gL柠檬酸钠。阳不大,说明亚铁氰化钾主要是通过抑制次磷酸钠在阳
极极化曲线测定时,镀液不含CuSO4·5H10;阴极极化极的氧化而实现沉积速率的降低。因此,亚铁氰化钾
曲线测定时,镀液不含次磷酸钠,测试温度为室温。每淞度应该控制在1~2mg/L为宜。
次测量前工作电极均要重新进行前处理,以保证试验
0.015
0.0100
的重现性
0.010
0.005
0.0075
(4)镀层表面形貌采用JSM-6360LV型扫描电
镜测试分析腈纶纤维化学镀铜后的表面微观形貌。
0.0050
-0.010
2结果与讨论
0025
-0.020
2.1亚铁氰化钾浓度对化学镀铜的影响
.2-1.0-0.8-0.6-04
-1.0-0.9-0.8-0.7-0.6-0.5
图1为亚铁氰化钾浓度对镀层增重率及电阻的影
(a)阳极
(b)阴极
响。由图1可见:在1~4mg/L亚铁氰化钾内,镀速和
图2亚铁氯化钾浓度对阳极、阴极极化过程的影响
增重率随其浓度的提高而缓慢降低,与未加亚铁氰化2.2 HEDTA浓度对化学镀铜的影响
钾外观粗糙无光泽的镀层相比,此时镀层光亮度及致
图3为 HEDTA浓度对镀层增重率及电阻的影响。
密性有很大提高,原因是亚铁氰化钾的介电常数较大,由图3可见:在加入 HEDTA后, HEDTA浓度较低时增
吸附在镀层表面可以增加双电层厚度,使电子迁移或重率和电阻变化较小, HIEDTA浓度大于60mg/L时曲
晶粒形核速度下降,镀层变得致密均匀。当亚铁氰化线出现拐点,增重率明显降低、电阻明显增大。其原因
钾浓度超过4mg/L以上时,镀速和増重率明显降低,镀可能是适量 HEDTA利于Cu2'沉积出来,镀层光亮度
层发黑;在1~2mg/L亚铁氰化钾内电阻比不加亚铁氰增加,电阻值略下降,较高的 HEDTA含量会导致镀液
化钾时有明显的减小,这是因为未添加亚铁領化钾时,沉中自由Cu2“浓度降低,使得Cu2“'不容易被还原出来
积速度和晶粒形核速度很快,导致镀层疏松,呈多孔状反应速率变慢。综合考虑增重率和电阻等方面的因
态,加人亚铁氰化钾降低沉积速度,镀层变得致密均匀,素, HEDTA浓度应选择60mg/L左右。
电阻率随之减小;此后继续增加亚铁氰化钾浓度电阻逐
18
渐增加,原因可能是沉积速度太低,使镬层疏松多孔所
致。因此,亚铁氰化钾浓度应控制在1-2mg/L。
e14
100
20
18
6
020406080100120
e15
P( HEDTA)/(mg·L)
?4
80
图3 HEDTA对増重率及电阻影响
图4为 HEDTA浓度对阳极、阴极极化过程的影
9
响,其中曲线a~d分别为 HEDTA浓度在0,60,120,
p(亚铁氰化钾)/(mg?L)