4.7　不锈钢化学镀铜［24］

（1）不锈钢化学镀铜的应用。不锈钢化学镀铜应用于电子工业、计算机工业及航空工业中电子元件的高效电磁干扰的屏蔽。

（2）不锈钢基体上化学镀铜存在的问题。不锈钢基体上化学镀铜易造成镀层鼓泡，这不仅影响了镀层与基体的结合力，而且直接影响到外观质量。为此，将镀前酸处理过的不锈钢放在烘箱中加热，以除去酸洗时渗入到基体的氢，采用此方法解决了镀层起泡问题，得到所需要的化学镀铜层。

（3）不锈钢化学镀铜工艺流程。NiCr不锈钢（经过600℃真空热处理）→化学除油［氢氧化钠（NaOH）10％（质量分数）］→水洗→热水洗→除锈（盐酸1:1溶液，温度80～100℃，时间5min）→水洗→干燥→除氢（在烘箱中温度200℃，时间2h）→酸处理［稀硫酸5％（质量分数），时间1～5min］→水洗→去离子水洗→化学镀铜→水洗→抗铜变色处理（苯并三氮唑1g/L，温度65℃，时间2min）→纯水洗→热纯水洗→干燥。

（4）化学镀铜溶液成分及工艺条件见表4-39。

表4-39　化学镀铜溶液成分及工艺条件

（5）化学镀铜溶液的配制。先将硫酸铜和酒石酸钾钠分别用纯水溶解，然后将硫酸铜溶液在搅拌下加入酒石酸钾钠溶液中，铜离子被酒石酸离子络合成蓝色络合物。再将氯化镍用少量水溶解后搅拌加入，再加入甲醛溶液，搅拌均匀。将氢氧化钠用纯水溶解成200g/L的浓溶液待用。在开始化学镀铜前，逐步在搅拌下加入蓝色络合液中，使溶液pH达到12左右（用9～13精密pH试纸测量），最后将稳定剂亚铁氰化钾、聚乙二醇用少量水溶解后搅拌加入，乙醇可直接加入，最后用纯水加入至溶液的规定体积，搅拌均匀后放入不锈钢件即可开始化学镀铜。

（6）操作要点。

①装载量。按照每升镀液装载2dm2计算。

②除氢和搅拌。不锈钢对氢渗很敏感，工件在酸洗过程中氢会渗入到基体中，如果不除氢，化学镀铜镀层致密小孔覆盖在不锈钢表面后，氢气无法逸出，造成很大的应力，使镀层起泡，加上化学镀铜本身伴随着析氢过程，氢气会残留在基体与镀层金属的晶格中，增大内应力，严重地减弱基体与镀层的结合强度。为此，从两方面着手解决镀层起泡问题。其一是把经过去油、酸洗后的工件在化学镀铜前进行热处理，除去渗入到基体中的氢，热处理温度和时间条件经实验确定为180～200℃，2h，镀层无鼓泡，镀层结合力合格。温度过低或时间过短仍有轻微鼓泡，温度过高或时间过长都容易使表面再次生成不易去除的氧化皮，又需要较长时间的强酸处理，酸洗时氢会再次渗入基体。在所选定的温度和时间下虽表面会有新的氧化膜生成，但使用稀硫酸短时间酸洗即可，以免再次渗氢。其二是在化学镀铜过程中，采用某种搅拌（空气搅拌或机械搅拌），有利于铜离子向工件表面扩散，防止和减少副反应产物铜粉（即Cu2O）的生成，而且有利于反应产物氢气脱离工件表面。通过上述两种方法有效地解决了镀层鼓泡问题，提高了镀层与基体的结合强度。

③催化活性剂——镍离子。在化学镀铜溶液中加入少量镍离子后，镀层性质得到改善，在镀铜层中含有微量的镍，形成Cu89 Ni11金属化合物，它具有最佳的催化活性，提高镀层的催化活性。

④稳定剂的控制。在化学镀铜过程中，甲醛能将二价铜离子还原为金属铜镀层，还存在有副反应，即不完全反应生成暗红色的氧化亚铜（Cu2O），它形成微粒悬浮在镀液中，呈胶体状态，极难用过滤除去，若与铜共沉积，使铜镀层疏松粗糙，与基体结合力极差。氧化亚铜被甲醛还原成金属微粒，又成为自催化中心，使镀液自发分解，消耗了镀液中的有效成分。为了抑制副反应的发生，加入稳定剂，以提高镀液的稳定性。但是，过量的稳定剂的加入，又成了化学镀铜反应的催化毒性剂，显著降低化学镀的速率，甚至停镀，故选用稳定剂，并控制其很低的适宜含量，对提高镀液稳定性有效。

⑤防铜层变色处理。对铜层进行防变色处理，在镀铜层表面形成一层稳定的络合膜，隔绝外界浸蚀性物质对镀铜层的作用，使镀铜层保持本色一定的时间。苯并三氮唑要先用乙醇溶解好，然后加入热蒸馏水中。防变色处理的温度不低于65℃，时间不少于2min，否则防变色达不到效果。

（7）镀层结合强度检测——划痕实验法。在镀层表面用刀片划出1mm间距的直行线和90°交错的横行线形成小方格。观察划痕交错处镀层有无起层，进一步用黏性高的胶带贴于划痕表面，再撕下胶带，以铜层不脱落为合格。

（8）不锈钢化学镀铜常见故障、可能原因及纠正方法见表4-40。

表4-40　不锈钢化学镀铜常见故障、可能原因及纠正方法