铁电极上HEDP镀铜的电化学行为

通过测量开路电位一时间曲线和阴极极化曲线,研究了HEDP镀铜液在金属铁上电沉积铜的电化学行为.结果表明,HEDP镀铜液的组成影响金属铁在溶液中的稳定开路电位和金属铁上电沉积铜的阴极极化.增大溶液中HEDP的浓度或提高HEDP与Cu2+的摩尔比,铁电极的稳定开路电位负移,可减缓和消除铁与铜离子的置换反应,提高铜镀层与铁基体的结合力;金属铁上电沉积铜的阴极极化增大,有利于得到致密的铜镀层.镀液pH升高,铁在镀液中的稳定开路电位稍有正移,但在金属铁上电沉积铜的阴极极化增大,在HEDP镀铜液中电沉积铜的阴极过程发生电化学极化,阴极极化曲线服从Tafel关系.     

PEG和MPS对电解铜箔结构和力学性能的影响

针对目前工业生产中电解铜箔力学性能较差的问题，采用直流电沉积法制备18μm厚的电解铜箔。探究了在基础电解液(由Cu²⁺100 g/L、硫酸110 g/L和盐酸40 mg/L组成)中单独添加或同时添加聚乙二醇(PEG)和3-巯基-1-丙烷磺酸钠(MPS)时对铜箔微观形貌、力学性能和晶相结构的影响，并分析了二者对Cu²⁺电沉积形成铜箔过程中成核的影响。结果表明，PEG和MPS协同作用可以显著提高初始阶段的成核密度，减少气孔等缺陷，令铜箔的致密度和表面平整性得到改善，抗拉强度大幅提升。当同时采用2.0 mg/L MPS和1.2 mg/L PEG作为添加剂时，得到的铜箔力学性能最优，抗拉强度和延伸率分别为425 MPa和5.3%，相比于无添加剂时分别提高了57%和60%。     

焦磷酸盐溶液体系电沉积白铜锡的电化学行为

通过测定阴极极化曲线和循环伏安曲线,研究了焦磷酸盐溶液体系在铜电极上电沉积白铜锡的电化学行为,并分析了不同添加剂对电沉积白铜锡阴极过程和电沉积层晶相结构的影响。结果表明,焦磷酸盐溶液体系电沉积白铜锡为不可逆电极过程,溶液中Cu2+与Sn2+也有互相促进电沉积的作用。添加剂IEP、DPTHE和JZ-1都会影响溶液中Cu2+和Sn2+离子还原的阴极极化和电沉积白铜锡的晶相结构。IEP和JZ-1都具有增强Sn2+还原的阴极极化和降低Cu2+还原的阴极极化的双重作用。无添加剂和添加IEP或DPTHE的镀液中电沉积所得白铜锡的晶相结构都为Cu6Sn5,添加JZ-1的镀液中电沉积所得白铜锡的主要晶相结构则为Cu41Sn11。     

HEDP镀铜液在铜电极上的电化学行为

采用测量开路电位-时间曲线和阴极极化曲线的方法,研究了铜电极上HEDP镀铜的电化学行为.结果表明,HEDP体系的溶液组成与温度都会影响铜电极的稳定开路电位,电镀铜过程的阴极极化(镀层结晶质量)与极化度(镀液分散能力).溶液中HEDP浓度升高,则稳定开路电位变负,阴极极化和极化度增大,有利于电沉积铜的电极过程.溶液pH升高时,稳定开路电位变负,电沉积铜的阴极极化增大.溶液温度降低时,电沉积铜的阴极极化增大.阴极极化较小时的极化度较大,且随pH的升高或温度的降低而明显增大.     

不同添加剂对Ni-Sn-Mn合金电沉积行为的影响

采用阴极极化曲线、循环伏安曲线、电化学阻抗和电位阶跃等电化学方法,研究了糖精(BSI)、1,4-丁炔二醇(BYD)及两种添加剂组合对Ni-Sn-Mn合金电沉积行为的影响。结果表明:加入不同添加剂均使Ni-Sn-Mn合金电沉积的阴极极化增大,沉积电位负移,对合金电沉积起阻化作用;不同添加剂作用下电沉积过程均为不可逆;加入BSI的电荷转移电阻大于加入BYD的电荷转移电阻,而加入BSI+BYD的电荷转移电阻最大;在不同添加剂作用下Ni-Sn-Mn合金电沉积无因次曲线接近理论连续成核曲线,电沉积结晶过程遵循三维生长方式的连续成核机制。     

柠檬酸钠对Ni-Sn-Mn合金电沉积行为及耐蚀性的影响

为了探索柠檬酸钠在Ni-Sn-Mn合金电沉积过程中的作用机制,采用扫描电子显微镜、阴极极化曲线、循环伏安曲线、电化学阻抗、恒电位阶跃及Tafel曲线等方法,研究了柠檬酸钠的浓度对Ni-Sn-Mn合金的表面形貌、电沉积行为及耐蚀性的影响。结果表明:随着柠檬酸钠浓度的增加,Ni-Sn-Mn合金电沉积的阴极极化增强,沉积电位负移,电荷转移电阻增大;不同柠檬酸钠浓度下的电沉积过程均不可逆,并且电结晶过程遵循由电荷传递过程和扩散过程共同控制的三维连续成核机制;当柠檬酸钠的浓度为0.5mol/L时,镀层最为均匀、细密,在质量分数为3.5%的NaCl溶液中具有最正的自腐蚀电位及最小的自腐蚀电流密度,耐蚀性最好。     

硫脲对Sn-Ni合金电沉积行为的影响

采用极化曲线、循环伏安、交流阻抗和电位阶跃电化学方法,研究了硫脲(TU)浓度对Sn-Ni合金电沉积行为的影响。结果表明,硫脲的加入可以减弱阴极极化,促进金属离子的沉积,并且随着硫脲浓度的增加,去极化作用增强;加入硫脲不改变Sn-Ni合金的电结晶成核机制,仍然按连续成核方式进行。     

电沉积通孔铜箔数值模拟与实验研究

采用有限元方法通过Comsol Multiphysics软件模拟了电沉积通孔铜箔的过程。研究了镀液流速和电流密度对电沉积过程中铜离子浓度分布的影响,以及电流密度和极间距对通孔铜箔厚度分布均匀性的影响。模拟结果表明,镀液循环使铜离子分布均匀,利于铜箔沉积;通孔环形阵列分布和增大极间距可提高通孔铜箔的厚度分布均匀性。该模型的模拟结果与电沉积实验结果基本吻合。     

HEDP溶液体系电沉积铜的电化学行为

采用循环伏安曲线法和阴极极化曲线法研究了0.388 mol/L HEDP(羟基亚乙基二磷酸)+0.160 mol/L Cu SO4·5H2O溶液体系(p H=9.3或9.5)电沉积铜的电极过程动力学规律和添加剂对阴极极化的影响。结果表明,HEDP溶液体系电沉积铜是Cu2+的一步放电还原,遵循无前置化学转化反应或前置化学转化反应很快的不可逆电极过程动力学规律。添加剂HES(含硒无机化合物)和复配添加剂HES+HEA(多胺高分子聚合物)具有促进电沉积铜和抑制析氢的双重作用,提高了HEDP溶液体系电沉积铜的阴极电流效率。     

铜铝双金属复合离子液体的电化学行为及电沉积铜机理

铜铝双金属复合离子液体是新型碳四烷基化技术所用的绿色催化剂,电化学处理是回收工业应用过程外排复合离子液体中金属铜的有效途径之一,为此需要深入研究其电化学行为和电沉积铜机理。循环伏安研究发现,铜铝双金属复合离子液体在Pt盘电极、W盘电极和玻碳电极上的还原过程均包括铜的欠电势沉积、Cu(Ⅰ)的还原和铜的超电势沉积,氧化过程均包括Cu→Cu(Ⅰ)、Cu(Ⅰ)→Cu(Ⅱ)。计时安培研究表明,铜的成核方式为三维瞬时成核。长周期实验结果显示Cu(Ⅰ)的浓度随着时间下降的趋势变缓,表明电沉积铜速率逐步下降。电沉积电势对沉积产物的形貌影响较大,-2.60 V下的产物形貌更平整致密。XRD结果表明在-1.20~-2.60 V电势下阴极电沉积只生成金属铜。     

铜铝双金属复合离子液体的电化学行为及电沉积铜机理

铜铝双金属复合离子液体是新型碳四烷基化技术所用的绿色催化剂,电化学处理是回收工业应用过程外排复合离子液体中金属铜的有效途径之一,为此需要深入研究其电化学行为和电沉积铜机理。循环伏安研究发现,铜铝双金属复合离子液体在Pt盘电极、W盘电极和玻碳电极上的还原过程均包括铜的欠电势沉积、Cu(Ⅰ)的还原和铜的超电势沉积,氧化过程均包括Cu→Cu(Ⅰ)、Cu(Ⅰ)→Cu(Ⅱ)。计时安培研究表明,铜的成核方式为三维瞬时成核。长周期实验结果显示Cu(Ⅰ)的浓度随着时间下降的趋势变缓,表明电沉积铜速率逐步下降。电沉积电势对沉积产物的形貌影响较大,-2.60 V下的产物形貌更平整致密。XRD结果表明在-1.20~-2.60 V电势下阴极电沉积只生成金属铜。     

酒石酸钾钠对HEDP镀铜形核的影响

研究了酒石酸钾钠对羟基乙叉二膦酸(HEDP)镀铜形核的影响。通过线性扫描伏安、交流阻抗和循环伏安曲线研究铜沉积的电化学行为。随着镀铜液中酒石酸钾钠含量的提高,阴极极化曲线负移,X-射线衍射结果表明,晶粒由44 nm减小到40 nm;酒石酸钾钠的加入使循环伏安电流环消失;在-1.44、-1.45和-1.46 V的电位下,酒石酸钾钠的质量浓度在0~21 g/L内,镀液中铜离子在玻碳电极上的形核方式都为三维瞬时形核,不改变铜的形核方式;酒石酸钾钠的质量浓度增加到21 g/L,成核数密度和晶核垂直生长速率较基础液都有所增大;在电位-1.00~-1.20 V之间,铜络离子还原的表观反应活化能随着电位负移而减小,表观反应活化能由14 k J/mol增大到25 k J/mol,电极反应由扩散控制转向扩散过程和电极反应过程联合控制。     

新型整平剂TS-L对铜电沉积的影响

通过极化曲线、电化学阻抗谱、计时电流等电化学测量方法研究了整平剂TS-L对铜电沉积的影响。基础镀液组成为:Cu SO_4·5H_2O 75 g/L,H_2SO_4 240 g/L,Cl~-60 mg/L。结果表明,TS-L会抑制铜的电沉积,有利于得到平整、光亮的镀层。随TS-L用量增大,其抑制作用增强。TS-L的用量为50 mg/L时,铜的电沉积由基础镀液的三维瞬时成核转变为三维连续成核。随TS-L质量浓度的增大,镀液的深镀能力提高。在电镀液中添加50 mg/L整平剂TS-L、10 mg/L光亮剂TS-S和600 mg/L抑制剂TS-W时,深镀能力为87%,铜镀层的延展性和可靠性满足印制线路板行业的应用要求。     

电镀级焦磷酸钾品质快速评价的电化学方法研究

应用线性扫描伏安法和计时电位法分别测量绘制阴极极化曲线和恒电流电位-时间曲线,研究了铜电极上焦磷酸盐镀铜的电化学行为。结果表明,焦磷酸盐镀液的组成、pH和温度都会影响铜电极电镀过程的阴极极化和恒电流电位。在镀液中,在焦磷酸根与Cu2+质量比为8∶1,Cu2+浓度为0.28～0.39mol/L,镀液pH值为8.8～9.3,镀液温度为45～48℃条件下,有利于得到结晶质量较好的铜镀层。阴极极化越大,恒电流电位越负,对应镀液越容易得到致密的金属镀层,与赫尔槽实验效果一致。阴极极化曲线和恒电流电位-时间曲线可用于电镀级焦磷酸钾品质的快速评价。     

CuNi44合金电沉积过程的研究

采用循环伏安、极化曲线、恒电位阶跃等电化学测试方法研究了铜镍合金的电沉积过程.结果表明,配位剂焦磷酸钾的加入大大降低了铜与镍之间的沉积电位差,实现了铜、镍的共沉积.改变镍离子与铜离子的浓度比可以实现金属镍的可控析出,获得可用作薄膜热电偶材料的CuNi44合金.此外,CuNi44合金的电沉积属于不可逆的瞬时成核过程,受到...     

焦磷酸盐溶液体系电沉积铜及铜–锡合金的电化学行为

采用电化学测试方法研究了焦磷酸盐溶液体系在铜电极表面电沉积Cu及Cu–Sn合金(低Sn)的电化学行为。探讨了添加剂JZ-1对电沉积Cu和Cu–Sn合金的影响,并对电沉积层的表面形貌和晶相结构进行分析。结果表明,焦磷酸盐溶液体系电沉积Cu及Cu–Sn合金均为不可逆电极过程,发生电化学极化。电沉积Cu的阴极过程表现为前置转化反应很快和以CuP22 O-7直接还原的反应机理形式。电沉积Cu–Sn合金过程中Cu与Sn之间存在相互作用,溶液中的Cu2+与Sn2+也存在相互促进电沉积的作用,Cu–Sn合金的晶相结构为Cu13.7Sn。添加剂JZ-1具有促进Cu电沉积和抑制Sn电沉积的双重作用,有利于降低Cu–Sn合金中的Sn含量并细化晶粒。     

发泡铜阴极电沉积法回收酸性镀铜废液中的铜

用发泡铜作阴极材料, 从稀的酸性镀铜废液中电沉积回收金属铜,测定了阴极极化曲线,考察了pH值、电解液循环速率、电流密度等工艺参数对阴极电流效率的影响. 结果表明:用发泡铜作阴极材料,可有效地处理含铜废液和回收金属铜,将含Cu2+ 200 mg/L的废液在1.2 A/dm2表观电流密度下处理至含Cu2+ 0.5 mg/L以下,平均电流效率可达85%以上.     

添加剂在铜电解精炼中的电化学行为的研究

用稳态法和循环伏安法研究添加剂Cl-、glue、(NH2)2CS在铜电解精炼中的电化学行为.研究表明:当Cl-、glue、(NH2)2CS单独存在于电解液中时,Cl-对铜沉积反应起去极化作用,glue对铜沉积反应起极化作用,(NH2)2CS能使铜沉积反应出现由扩散控制的极限电流;当硫脲浓度为6.0mg·L-1时,铜沉积反应的循环伏安图中出现Cu2+被还原的1个阴极峰,浓度为12.0mg·L-1时,图中出现Cu2+和[Cu(TU)n]2+均被还原的2个阴极峰,浓度为25.0mug·L-1时,图中出现[Cu(TU)n]2+被还原的1个阴极峰.当Cl-1、骨胶、硫脲共存于电解液中时,对铜沉积反应起强烈的极化作用,使铜沉积反应的极限电流密度降低.     

糖精钠对混合酸盐中电沉积镍机理的影响

采用阴极极化曲线、循环伏安曲线、恒电位暂态电流-时间曲线和扫描电镜等测试方法,对含有不同质量浓度糖精钠的某公司镀镍液(主要含Ni 65~80 g/L、Na+30~40 g/L、Cl-65~85 g/L、24SO?90~115 g/L、H3BO3 6~10 g/L、其他金属离子0.013 g/L)的电化学性能和镍在其中的电结晶行为进行了研究。研究表明,糖精钠的存在使镍的沉积电位负移,在糖精钠质量浓度为1.5 g/L时负移程度最大。镍的电结晶过程符合形核–长大机理,糖精钠不改变镍的电结晶机理,但阻碍其长大过程。随着电解液中糖精钠浓度的增加,在tmt2tm(tm表示恒电位下达到峰值电流所用的时间)时间段内的形核方式由瞬时成核转变为连续成核。随着糖精钠浓度的增加,沉积层变得平整、致密。     

离子交换-电沉积联合工艺对电镀废水的处理研究

采用离子交换-电沉积联合工艺处理含铜电镀废水,考察了各相关因素对处理效果的影响。结果表明,离子交换处理中,pH=4时D402树脂对铜离子去除率最大;流速为6 BV/h时,穿透时间为213.1 min;用质量分数为10%的硫酸作为解吸剂,解吸率可达95.9%。对树脂吸附饱和后解吸的再生液进行电沉积回收铜,在电流密度210 A/m2、温度60℃、pH为0.8、极板间距15 mm的条件下,对450 mL初始Cu2+质量浓度为10 380 mg/L的再生液电解4 h,铜回收率可达94.8%,电流效率62.2%,沉积Cu的质量分数为99.7%。离子交换-电沉积工艺不仅可以保证出水达标排放,而且可以回收铜。