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摘 要

关键词：化学镀铜，综述，进展

Abstract: The mechanism and features of electroless copper plating were introduced. Eletroless coating on graphite powders, ceram, plastics, diamonds and tungsten powders were overviewed.

Keywords: electroless copper plating, summary,progress

目录

1 前言 3

2 不同基材表面化学镀铜 3

2.1 石墨粉表面化学镀铜 3

2.2 陶瓷表面化学镀铜 4

2.3 塑料表面化学镀铜 5

2.4 金刚石表面化学镀铜 5

2.5 钨粉表面化学镀铜 6

结论 8

参考文献 9

致谢 11

1 前言

化学镀又称“自催化镀”，是在无外加电流通过的情况下，利用还原剂于活性催化材料的表面，将电解质溶液中的金属离子化学还原，沉积出的与基体牢固结合的镀覆层。化学镀沉积的方式有：置换、接触和还原沉积^[1]。

化学镀起源于二十世纪四十年代^[2]，商品化学镀铜则出现于二十世纪五十年代，随着印制线路板的通孔金属化不断发展，化学镀铜工艺也随着得到了首次的应用^[3]。在现今种类繁多的化学镀工艺中，化学镀铜因其镀层的良好导电性、导热性、延展性和无边缘效应等多个特点^[3]，广泛应用于家电、电子、冶金等多种领域。同时，随着化学镀铜的应用领域与生产的规模不断扩大，人们的环保意识日益的增强，化学镀铜废液带来的环境污染也日益受到高度的重视，镀液的净化和再次利用也成了广大研究者新的研究目标。如何提高化学镀铜效率，改善镀层不均匀和多孔化等多种问题，也促使研究者不断开发和研究新的工艺手段^[4]。

2 不同基材表面化学镀铜

化学镀铜是利用合适的还原剂，使镀液中的金属铜离子在具有催化活性的基体表面还原沉积，形成铜镀层的一种工艺^[5]。根据电化学的混合电位理论，研究者普遍认为化学镀铜过程中，基体表面同时伴随着下面两个反应的发生^[6]：氧化反应：R→O 2e^-；还原反应：CuL² 2e^-→Cu L

以甲醛为还原剂的总反应方程式为：

Cu² 2HCHO 40H^-→Cu 2HCOO ^- H₂↑ H₂O

（L为络合剂，R为还原剂，O为还原剂的氧化态）。

2.1 石墨粉表面化学镀铜

复合材料中的石墨镀铜具有很大的优点，其不仅保留了石墨自有的润滑性、低的比重值与膨胀系数以及具有优良的耐腐蚀性，同时又兼具金属铜的高强度、高导电率以及良好的延展性，因此石墨镀铜在材料喷涂、轴承润滑、冶金复合材料、电刷电工零件等方面应用十分广泛。

石墨致密的微孔结构使其具有自催化功能，因此在镀铜过程中，不需要加入活化剂或者将其活化就可以直接在其表面施镀，且镀铜层密度较均匀，镀液稳定性好。镀铜效果与石墨的微孔大小成正比，石墨颗粒越小，催化镀铜的效果越好。

在石墨镀铜工艺过程中，提高基础材料与镀铜镀层的结合力，可以通过对石墨材料进行预处理来完成。通过对石墨粉末分散性的敏化剂及活化剂进行改善，则可以提高镀铜镀层的连接性与厚度^[7]。李春林、陈建、代淑维等^[8]将苯骈三氮唑使用酒精溶解，提高了溶解度，在控制镀铜工艺速度条件下，使用铁粉作还原剂，得到了较好的镀铜效果。黄鑫、贺子凯、王贵青^[9-11]等采用亲水化和表面粗化→敏化与活化→还原→烘干的镀前预处理工艺，通过改善铜碳界面的相混相溶性，将铜的优良导电性与碳优良的润滑性最大实用化，得到了平均厚度7．1µm的镀铜层。当改变主盐类、还原剂的浓度以及温度、装载量时，所得的化学镀铜层的外观、镀液和镀速的稳定性等发生了较大变化。经优化后镀铜工艺参数变为：CuSO₄•5H₂O 15 g／L，HCHO 25 g／L，EDTA-2Na 25 g／L，C₄H₄KNa•4H₂O 14 ml／L，稳定剂 10～20 ml／L，pH 12～13，温度 60±2℃。

2.2 陶瓷表面化学镀铜

陶瓷具有高耐磨、高绝缘、高强度、各向同性及较低的热膨胀系数等优良的特性，可以制作电阻、电容等电子元件，但不导电、色泽单调、抗冲击性能差等特点制约了其更广范的应用。通过陶瓷表面化学镀铜可以克服陶瓷材料的不足并使其兼具陶瓷和金属的优秀性能，扩大了陶瓷的应用范围。化学镀铜工艺流程简单、设备投资少、成本低，是制备陶瓷电极常用的方法之一。续振林，郭琦龙，沈艺程等人^[12]应用激光微细刻蚀技术实现直接在陶瓷等非金属材料表面进行微细化学镀铜技术。施镀工艺中不需要经过敏化活化，节约了贵金属的使用，缩短了工艺流程，具有一定的工业价值。所得镀液以TEA 为主Na₂EDTA 为辅的二元络合剂体系稳定性好、操作温度宽、使用寿命长，且镀层致密，镀速较快。朱焱，孔小雁等人^[13]重点研究了表面活性剂对陶瓷表面镀铜工艺的影响，系统考察了三种不同类型表面活性剂在镀液中的作用以及对镀层性能存在的影响，结果为吐温-80gt;CTABgt;SDS。通过线性伏安扫描法的分析，表明表面活性剂影响化学镀铜过程主要是通过影响甲醛的氧化反应来实现的。

张敏、宣天鹏等人^[14]研究了工艺参数对化学镀铜沉积速度的影响，并通过加入稀土对陶瓷化学镀铜层进行改性，讨论了稀土对陶瓷化学镀铜工艺性能和表面形貌的影响。结果表明：适量稀土的添加能催化电化学反应，使阴极反应容易进行，有利于铜的沉积，但若稀土添加量偏大，反而会起到抑制作用，降低铜沉积速率。研究还发现Ce含量的不同对陶瓷表面镀铜层的形貌影响也不同，当硫酸铈的浓度为0．8 g／L时，镀铜层孔洞已经完全消失，铜层细密平整。

2.3 塑料表面化学镀铜

ABS 塑料具有强度高、刚性好、耐高温、成型性好、尺寸稳定和外观质量好等优良性能，表面包覆铜层的ABS 塑料既保留了塑料质地轻巧、造型优美等优点，又兼具金属制品的装饰性、导电性、导磁性和可焊性以及较高的表面机械强度和较长寿命，因此被广泛应用于汽车、摩托车、电子及日用品工业^[15]。

余晓皎、张洵亚等人^[16]利用甲醛为还原剂， 控制CuSO₄·5H₂O 15～20 g／L，EDTA-2Na 44．0 g／L，酒石酸钾钠 14 g／L，甲醛 15 ml／L，pH 11～12，所得镀液性能稳定，ABS塑料表面金属铜镀层均匀、光亮，表面金属层结合力好，耐蚀性达到国家标准。

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