现代镀覆技术第三部分──化学镀铜

唐春华

（泉州市创达表面处理公司，福建 泉州 362000）

1 机理与化学反应过程

1.1 机理

化学镀铜是在酸性条件(pH = 1～2)或碱性条件(中性或弱碱性，即pH = 8.5～13.0)下，通过置换反应或还原反应，使具有催化活性的基体表面沉积具有一定厚度和功能的金属铜的过程。对于钢铁基体而言，置换化学镀铜是在钢铁受到腐蚀活化作用后发生铜置换铁的化学反应；而对于非导电性基体而言，化学镀铜是利用还原剂将铜离子还原沉积在其表面的自催化氧化还原反应，这也被称为还原化学镀铜。基体表面的前处理质量和催化效果是确保化学镀铜顺利进行和铜层质量的先决条件。

1.2 化学反应过程[1]

1.2.1 常规机理

(1) 甲醛型酒石酸盐体系。

主反应：

副反应：

(2) 甲醛型EDTA体系。

主反应：

副反应：

很明显，酒石酸盐镀液的分解反应首先按式(3)生成Cu2O，再按式(4)、式(5)进一步生成Cu0晶核，分散于溶液中成为自催化中心，在此晶核上按式(1)的主反应进行溶液的自动分解，加之酒石酸盐本身就可以将Cu2+还原成Cu+，所以在酒石酸盐溶液中，一价铜的存在是不可避免的。而在EDTA溶液中，Cu粒子是从镀层上脱落的，在Cu粒子上继续进行式(6)的主反应。

常规机理表明，在溶液中产生可诱发自分解反应的Cu+和Cu粒子是化学镀铜不稳定的主要根源。

1.2.2 高稳定性双配位剂体系的反应机理

随着化学镀铜的快速发展，人们更注重双配位剂体系的研究，其动态下(即沉积过程中)，存在一个能够稳定槽液的循环反应。即：

整个过程反应如下：

保证循环反应顺利进行(即槽液稳定)的条件如下：