中间相沥青基泡沫炭内表面化学镀铜的研究

摘要

泡沫炭由于孔径小、孔深大，内部孔壁表面化学镀铜技术有待突破。本研究从改进操作条件和改变还原剂两个方面进行探索，并进行相应的电化学分析。
　　本文选用基材是中间相沥青基泡沫炭，并以石墨板为模拟基材探索化学镀铜的最佳镀液组成和工艺条件，采用SEM、电子万能材料试验机、四探针法、XRD、电化学工作站等进行了表征。
　　化学镀铜中，镀液的流动方式直接决定泡沫炭内部孔壁的镀铜效果，直接置于镀液中反应泡沫炭内部基本无铜沉积;单向流动镀，沉铜量存在明显轴向梯度差异;双向流动镀，可以实现铜增量的均匀分布，且增重率在7.10％以上。双向流动镀中，孔壁的铜镀层颜色光亮，均匀致密，光滑平整，厚度超过5μm，且随分布变化很小;镀层纯度高;电学性能和机械性能得到均匀地改善，电导率从700S/cm增加至1774S/cm，压缩强度从0.70MPa增强至1.54MPa。
　　从电化学角度分析了甲醛还原铜体系的可行性，采用循环伏安法和极化曲线法，讨论了甲醛、硫酸铜、EDTA二钠、酒石酸钾钠、2，2'-联吡啶的浓度和pH对阴阳两极半反应和总的氧化还原反应的影响，获得了最佳镀液组成和工艺条件与镀铜实验结果一致。
　　采用单因素法试验获得次磷酸钠还原铜的最佳镀液组成和工艺条件:硫酸铜9.0g/L，次磷酸钠30g/L，柠檬酸钠20g/L，硫酸镍0.8g/L，亚铁氰化钾3.0mg/L，硼酸30g/L，pH为9，镀液温度为75℃。
　　次磷酸钠还原铜体系的电化学分析，获得了与前述结果一致的最佳镀液组成和工艺条件。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 泡沫炭

1．1．1 特性及应用

1．1．2 泡沫炭的改性方法

1．2 化学镀铜的基本原理

1．2．1 化学热力学原理

1．2．2 化学动力学原理

1．2．3 电化学原理

1．3 甲醛还原铜和次磷酸钠还原铜过程

1．3．1 甲醛还原铜的电化学过程

1．3．2 次磷酸钠还原铜过程

1．4 环保型还原剂

1．4．1 环保型还原剂的种类

1．4．2 环保型化学镀铜的发展

1．4．3 次磷酸钠还原铜镀液的制备

1．5 本文研究内容

第二章 镀液流动方式对泡沫炭内表面化学镀铜影响

2．1 引言

2．2 实验试剂及设备

2．2．1 实验试剂

2．2．2 仪器设备

2．3 实验方法

2．3．1 实验材料

2．3．2 实验装置

2．3．3 工艺流程与施镀条件

2．3．4 实验

2．3．5 性能表征

2．4 结果与讨论

2．4．1 镀液流动方式对铜增重率轴向分布的影响

2．4．2 镀液流动方式对镀层宏观表面形态轴向分布的影响

2．4．3 镀液流动方式对镀层微观表面形貌轴向分布的影响

2．4．4 镀液流动方式对镀铜泡沫炭压缩强度轴向分布的影响

2．4．5 镀液流动方式对镀层电导率轴向分布的影响

2．4．6 双向流动镀中镀铜泡沫炭的微晶参数

2．5 本章小结

第三章 甲醛化学还原铜的电化学分析

3．1 引言

3．2 孔隙镀覆的实现要求

3．2．1 实现镀覆铜的基本条件

3．2．2 沉积速率与流动速率

3．3 电化学分析

3．3．1 实验

3．3．2 Cu(Ⅱ)的循环伏安特性研究

3．3．3 甲醛的循环伏安特性研究

3．3．4 甲醛阳极极化的特性研究

3．3．5 Cu(Ⅱ)阴极极化的特性研究

3．4 本章小节

第四章 以次磷酸钠为还原剂的化学镀铜工艺

4．1 引言

4．2 实验材料、试剂和仪器

4．2．1 实验材料

4．2．2 实验试剂及仪器

4．3 实验方法

4．4 镀液组成与工艺条件对化学镀铜的影响

4．4．1 硫酸铜浓度对沉积速率的影响

4．4．2 络合剂与铜盐的配比对沉积速率的影响

4．4．3 硫酸镍与铜盐配比对沉积速率的影响

4．4．4 还原剂与络合剂的配比对沉积速率的影响

4．4．5 亚铁氰化钾浓度对沉积速率的影响

4．4．6 pH对沉积速率的影响

4．4．7 温度对沉积速率的影响

4．4．8 最佳镀液组成和工艺条件

4．5 本章小结

第五章 次磷酸钠还原铜的电化学分析

5．1 实验方法

5．2 循环伏安特性研究

5．2．1 Cu(Ⅱ)的循环伏安特性研究

5．2．2 次磷酸钠的循环伏安特性研究

5．3 阴极和阳极极化的特性研究

5．3．1 次磷酸钠阳极极化的特性研究

5．3．2 Cu(Ⅱ)阴极极化的特性研究

5．4 本章小节

第六章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢