原标题：铜电铸工艺
铜电铸液的种类较多。主要有硫酸铜酸性铸铜液、焦磷酸盐铸铜液、氟硼酸盐铸铜液等。此外，还有各种类型铜合金电铸液。
(1)硫酸铜电铸液
硫酸铜电铸液具有成分简单、价格低、溶液稳定性高等优点，因此被广泛地应用在电铸大生产中。由于电铸添加剂的引入，使对简单CC+放电的硫酸铜电铸液增加了阴极极化作用，改善了电铸铜层的结晶状态，提高了电铸的产品质量。
在电铸过程中，不同硫酸铜含量的溶液所得到的电铸层的均镀能力和覆盖能力也有所不同。如将硫酸含量固定为50g／L时，在硫酸铜含量低的溶液中得到的电铸沉积层均镀能力和覆盖能力最好。表1所示不同浓度的硫酸铜溶液的均镀能力和覆盖能力。从表1中可以看到当硫酸铜含量为50g／L、硫酸含量也为50g／L时，所得到的电铸层的均镀能力和覆盖能力是比较好的。如果将硫酸含量再提高，均镀能力和覆盖能力会更好，但是如果硫酸含量再提高，会破坏某些导电涂层。表1中电铸液均采用空气搅拌，溶液温度为25℃。
表1不同硫酸铜含量的电铸液的均镀能力和覆盖能力
硫酸铜(CuS04·5H2O)／(g／L)
200
150
100
50
硫酸(H2S04)／(g／L)
50
50
50
50
均镀能力／％
10
8
9
28
覆盖能力／％
15
15
40
60
均镀能力对电铸铜影响很大。如电铸复杂形状的母模时，如果使用高温和高电流密度，均镀能力会下降，导致凸处电铸层厚而凹处电铸层很薄，因此在电铸过程中如何控制凸处镀层的沉积速度并提高凹处镀层的沉积速度，从而得到厚度均匀的电铸制品是非常重要的。
从电沉积应力来看，硫酸铜电铸液不论高浓度或低浓度都在应力值的允许范围内(表2)。
表2高、低硫酸铜浓度电铸液铜沉积层的电沉积应力
溶液温度／℃
CuS04含量200g／L时 (电铸液)／(kgf/cm2)
CuSO4含量50g／L时 (电铸液)／(kgf／cm2)
20
40
77
53
243
92
注：lkgf／cm2=98．0665kPa。
从硫酸铜电铸液中电沉积的电铸层的硬度为HV 40～80(维氏硬度)。提高电铸液温度，电铸层硬度有所下降，提高电流密度，电铸层硬度也有下降趋势。在电铸液中引入添加剂后，电铸层硬度升高，但放置一段时间后，电铸层硬度又有所降低。虽然低浓度硫酸铜电铸液具有高均镀能力和好的覆盖能力，但是由于铜离子浓度低而不能使用较大的电流密度，使得电铸生产过程延长。除特殊电铸制品使用外，最广泛地应用在电铸生产中的为硫酸铜含量200g／L左右的电铸溶液。
常用的硫酸铜电铸液配方：
硫酸铜(CuS04·5H20)
220～250g／L
硫酸(H2S04)
60～70g／L
添加剂
0．5～1．5mL／L
温度
20～40℃
阴极电流密度
3～10A／dm2
阳极
含磷铜板
采用机械搅拌、阴极移动、循环过滤。
硫酸铜电铸的工艺规范对电铸铜层性能的影响见表3。
表3硫酸铜电铸的工艺规范对电铸铜层性能的影响
性能
操作条件
电铸液成分
强度
随着电铸液温度的升高而稍有降低，随着电流密度的增大而升高
在规定范围内无明显影响
延伸率
随着温度的升高而降低，随着电流密度的增大而稍有降低
硫酸浓度增加，特别是在钢含量低时稍有降低
硬度
随着温度的升高而稍有降低。提高电流密度也有下降的趋势
随着硫酸浓度的增加而稍有升高，不受铜含量变化的影响
内应力
随着温度的升高而增高。随着电流密度的增大而升高
随着硫酸浓度的增加而稍有降低，不受铜含量变化的影响
(2)氟硼酸盐电铸铜溶液配方及工艺规范
氟硼酸铜[Cu(BF4)2]
450g／L
硼酸(H3B03)
30g／L
pH值(用氟硼酸调节)
0．5～1．5
温度
20～50℃
电流密度
l0-40A／dm2
采用氟硼酸盐溶液电铸铜工艺具有沉积速度快、电铸层结晶细致等优点。如果用周期换向电源，电铸效果会更好，缺点是：由于阴、阳极过程的不平衡使电铸液稳定性不如硫酸铜电铸液，成本也比硫酸铜电铸液高。又因氟硼酸铜来源也比较困难，一般由自行配制，方法如下：用氟硼酸(40％)、硼酸和碱式碳酸铜来制取氟硼酸铜和氟硼酸。
H3B03+4HF—HBF4+3H20
4HBF4+CuCO3·Cu(OH)2——2Cu(BF4)2+CO2↑+3H20
配制时注意事项：
①在制备过程中有大量的有毒气体放出，需在通风良好的条件下操作；
②待氟硼酸或氟硼酸铜制备完成后再用水冲稀至规定容积；
③反应过程的容器不可用玻璃或钛质容器。电铸铜的物理性能见表4。
表4电铸铜的物理性能
镀液类型
内应力／(N／mm2)
硬度 (HV)
延伸率 ／％
抗拉强度 ／(N／mm2)
硫酸铜电铸液
3～14
40～85
15～40
230～480
硫酸铜+添加剂电铸液
8～180
1～20
480～630
氟硼酸铜电铸液
5～21
40～75
6～20
120～280
氰化铜电铸液
35～84
100～160
6～50
约300
焦磷酸铜电铸液
160～190
约10
约400
氟硼酸盐电铸铜工艺规范对电铸铜层性能的影响见表5。
表5氟硼酸盐电铸铜工艺规范对电铸铜层性能的影响
性能
操作条件
电铸液成分
强度
随着温度的升高而增高，随着电流密度的增大而升高
随着铜含量的增加而升高，不受
延伸率
随着温度的升高而增高，随着电流密度的增大而降低
氟硼酸含量变化的影响
硬度
随着温度的升高而降低，随着电流密度的增大而升高
随着铜含量的增加而升高，不受氟硼酸含量变化的影响
(3)焦磷酸铜电铸溶液配方及工艺规范
焦磷酸铜(Cu2P202)
90～100g／L
焦磷酸钾(K4P207)
330～400g／L
柠檬酸(C6H807)
10～15g／L
氨水(NH3·H20，25％)
2．5～3g／L
温度
55～60℃
pH值
8．O～9．0
电流密度
2～6A／dm2
采用空气搅拌，循环过滤。
焦磷酸电铸溶液具有良好的分散能力，已接近氰化物电解液，这种溶液稳定性能好，可以确保获得厚度达lmm结晶细致的电铸层。焦磷酸盐溶液对有机杂质非常敏感，需经常净化处理溶液。缺点是由于焦磷酸盐水解而形成磷酸盐聚集，使络合铜盐的可溶性下降，导致最大允许电流密度逐渐减小。
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