电镀铜实验探究（通用6篇）
篇1：电镀铜实验探究
镀金在工业、装潢、艺术等诸多领域都有着重要的应用，但目前我国现有的技术，特别是工业上所使用的镀金技术都存在着高能耗、高污染、低效率的缺陷，造成能资源浪费、成本过高、环境污染等一系列问题，不利于建设资源节约型、环境友好型的社会，阻碍新型化工业的发展。
同时，我们小组的成员在生活中发现，有许多金属采用了镀铜技术，使金属更为美观、耐用。但经过上网搜索发现，绝大多数镀铜技术为有电镀铜，只能用于工业，对于小件金属镀铜显得太过复杂，出于为祖国科技发展贡献力量的热情，同时也出于个人兴趣以及自我提高、自我充实的目的，我们小组设计实验，探寻节能、简便、实用、可行，更适合于在生活中应用的无电镀铜技术。
二、课题研究的目标：
对无电镀铜的方法有所了解，用简易工具、原料，探寻无电镀铜的方法：在铁钉、刀片等金属上镀上一层铜膜。同时在传统镀铜工业的基础上，增进知识，做一个有心的化学学习者。
三、课题的新颖性：
出于对化学学科的浓厚兴趣，小组成员主动提出探究镀铜的方法，在课题研究的过程中打破了传统镀铜思想的束缚，自己动手做试验，并大胆提出问题与猜想，用一种全新的理念思考问题，另辟蹊径，探寻新思路、新方法。
四、可行性分析：
运用电镀的原理，设计了实验，该实验遵循科学性、可行性，小组成员自备实验器材与相关药品，比如常见金属铜、铁，普通家庭中易获得的食盐，白醋等进行实验，简便可行。
五、课题研究方案（内容、方法、途径）： 1.通过高一第一学期对金属的学习，小组成员对于镀金属的方法产生了浓厚的兴趣。2.小组成员通过图书馆，网络等多方面途径，查阅大量资料，搜集和积累有关文献，对每一种传统镀铜方法进行细致、全面的评价。3.大家齐心协力经过严密的讨论，设计了实验。4.按照设计的实验，自备实验药品，请教化学老师，作了充分的准备工作，自己动手。5.在实验后，大家撰写论文和实验报告，亲身感受无电镀铜的优点与化学的神奇魅力。
六、论文：
对“无电镀铜”的研究
（一）引子
无论是从化学还是生活的领域上说，我们对铜并不陌生。铜是人类最早发现的古老金属之一，早在三千多年前人类就开始使用铜。自然界中的铜分为自然铜、氧化铜矿和硫化铜矿。现在世界上80%以上的铜是从硫化铜矿精炼出来的，这种矿石含铜量极低，一般在2-3%左右。铜具有许多可贵而优异的物理化学特性和奇妙的功能，不但为人类社会的进步作出了不可磨灭的贡献，而且随着人类文明的发展不断开发出新的用途。从化学1中，我们已学了不少关于铜的化学知识。铜的性质，特征，种类及冶炼方法。我们知道了铜的热导率很高，化学稳定性强，抗张强度大，易熔接，且有很好的抗蚀性、可塑性、延展性。而常见的铜，有黄矿铜，孔雀石等。至于冶炼铜的方法，我们已学了电解法（电解氯化铜溶液），湿法炼铜，生物炼铜和粗铜的精炼等。
那么，如何用简便的方法镀铜，以此来应用于我们的生活中呢？经过化学课上的学习，本化学小组对镀铜产生了浓厚的兴趣，大家共同合作进行了深入的探究。
（二）传统镀铜方法
一般来说，现在所使用的传统镀铜方法有非金属流液镀铜法，无氰镀铜液及无氰镀铜法，通路孔镀铜法，小直径孔镀铜法，不溶阳极电镀铜法，半导体活化材料化学镀铜法，非水体系储氢合金粉的化学镀铜法，绝缘瓷套低温自催化镀铜法，碳纤维均匀镀铜工艺，陶瓷玻璃常温化学镀铜法等。
由于涉及专利问题，以上镀铜方法均不能找到详细过程。但是我们在探究的过程中发现，以上这些镀铜方法往往耗资巨大，因为大多镀铜工艺适用于工业，因此在操作过程中具有一定危险性与困难性，也曾发生过在镀铜工艺过程中工作人员中毒的事件。因此，探究新的，更安全，更合理，更简便的镀铜方法也是科学家们迫在眉睫的研究问题。
（三）关于无电镀铜
此为日本东京株式会社日矿材料申请的专利。一种无电镀铜溶液，其特征在于与第一还原剂一起使用作为第二还原剂的次磷酸或次磷酸盐，并同时使用抑制铜沉积的稳定剂。第一还原剂包括福尔马林和二羟乙酸，次磷酸盐包括次磷酸钠、次磷酸钾和次磷酸铵。抑制铜沉积的稳定剂包括烟酸、硫脲、2-巯基苯或巯基乙酸。在较难发生镀敷反应的镜面(例如半导体晶片等)上无电镀铜时，该无电镀铜溶液可以在降低的温度下上实现均匀镀敷。
铜金属的无电电镀制成的阻挡层沉积能给人们带来很多好处。它适应集约型工业的特点，环保安全，适合科技工作者的研究与工业上技术的进一步革新；在工业上有广泛应用，如上图所示，它可作为电镀铜的有效补充，是高新工艺的重要组成部分。据乐观估计，未来在镀铜工业上无电镀铜将会有更广阔的发展前景。
无电镀铜的优点中，有对双向导电的选择性，有再沉积一种无定形合金的可能性，有通过加入一种第三组份而使二元合金的性质增强化的好处，有高可靠性和低成本费用。在集成电路的结构中在铜和钴的面上，在碱性溶液中常沉积一层富钴的钴——钨——磷三元合金。合金中磷的成分较高(以重量计约11％)，低的第三组份钨(约以重量计占2％)。
以无电镀铜膜作为后续电镀铜的晶种层,得到纯度相当高,表面粗糙度低,电阻系数低,残留应力低,填充能力极佳的铜金属内连线，具有绝佳的平整度与良好的阶梯覆盖性, 铜镀层与
几何结构一致成份纯且均匀,此一整合性低温电化学镀铜法,非常适合作为下一时代90 nm 以下超大型积体电路中金属内连线之使用。
（四）探究无电镀铜的实验 [实验目的]探究学生利用日常材料进行无电镀铜的可行性 [实验原理] 所谓电镀，就是应用电解原理，在某些金属表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。[关于实验的猜想与问题] 1.铜片在氨水中浸没时与在玻璃罐中时的状态是否相同？ 2.在将铜片放入溶液中后，为什么铜绿会消失，铜片会露出金属的本色，而铜片表面又为
什么会有气泡产生？
[实验时间]2007年2月2日下午第四节课 [实验场所]效实中学化学实验室 [实验用品] 氨水、铜片（约20枚）、盘子、足量餐巾纸、百洁丝、铁钉（约4枚）、足量食盐、足量白醋，茶匙，玻璃罐2个，盘子2个，纸巾若干 [实验步骤]
1、取20枚铜片及足量餐巾纸，准备好盘子放于通风处，先将几层纸巾均匀平铺于盘子上，然后将铜片均匀置于餐巾纸上。
2、将氨水淋在铜片上，使得铜片刚好浸没在氨水中，晾干。观察到氨水在倒入盘子后迅速放出有刺激性气味的气体，在很长一段时间内刺鼻气味没有消失。当氨水浸没铜片后约三分钟，餐巾纸上呈现出蓝色，且在铜片晾干后，表面形成一层铜绿。（铜片与氨水和空气中的二氧化碳反应，生成了碱式碳酸铜和氨气，放出的有刺激性气味的气体即为氨气。推测实验方程式：2cu+nh3·h20+co2 =cu2(oh)2co3+nh3↑）
3、将白醋倒入玻璃瓶中（约半瓶），然后将半勺食盐倒入玻璃瓶中，用茶匙搅拌直至食盐完全溶解。4将20枚铜片放入玻璃瓶里静置。观察到铜片表面的铜绿基本消失，铜片露出铜的金属本色，铜片表面有气泡产生。5.用百洁丝擦拭铁钉表面，直到铁钉露出金属光泽。然后将铁钉放入玻璃罐中，静置过夜。观察到：将铁钉投入溶液后，立即有大量气泡产生，并附着于其表面。6.将玻璃瓶静置于阴凉通风处二至三日，观察到：过夜后铁钉表面形成了一层铜膜，并随着时间的推移铜膜逐渐致密。当玻璃瓶被静置后数日，仍能看到有气泡产生，同时溶液呈橘红色，铁钉与铜片较刚放入时显现出更明亮的光泽。[误差分析]
1、因时间关系，铜片在没有完全晾干的情况下，或是铁钉表面的铁锈没有完全被百洁丝擦去，未充分显出光泽时，即被投入白醋中，可能造成误差或使现象不明显。
2、白醋及氨水的质量得不到充分保证，用量尚需斟酌。
3、由于实验所需材料均为自备（除氨水与铜片外），因此与专业材料相比，难免在用量与用法上有所误差，这可能造成实验结果不明显。[实验结论] 经过较长时间的静置，玻璃瓶中的铁钉表面已覆盖上一层薄膜，表面显铜的自然光泽，－这表明用此法镀铜取得一定成效。（cu－2e＝cu2+）
猜测铜离子与醋酸以及氢氧根反应，生成铜、甲酸氢根与氢气。推测实验方程式：+--cu2+2ch3cooh+4oh=cu+2hc2o4+5h2↑
（五）对于实验的评价 1.关于化学学习： 根据以上结论，我们了解了“无电镀铜”的基本方法，将“有电镀铜”和“无电镀铜”紧密的结合在一起，并且这个实验在实验室就能完成，简单方便，我们从中更体会到了化学的灵活性以及化学与生活的紧密联系。2.关于实验： 科学性：
不断地通过学习、思考、研究获取新知识，并且学以致用，解决实际问题。时效性： 无电镀铜是当今社会的一大化学热点，对它的研究就意味着跟上时代的脚步，就是对世界的充分了解，就是快速的溶入整个世界，具有现代化学理念。创新性：
在实验室中进行这个无电镀铜的实验，不同与其他的试验，试验场所发生了质的飞跃，从仪器精密的工厂了，来到了简单方便的实验室，把程序繁琐的试验过程变成了简单的试验探索，这也就是其创新意义之所在：删繁就简。探索性：
“无电镀铜”对于大多数的同学来说还是比较陌生的，所以无电镀铜这个试验也是对不知道的化学领域的探索研究。通过这次实验，我们不仅加深了对化学的了解，更是体验到了探索精神和乐趣。合理性：
本次课题研究，先由课题选择、查阅资料、再制订实验方案、再进行实验，以验证理论推想，最终得出结论。理论指导了实践，实践验证了理论，最后形成结论，完成了“理论——实践——理论”三步走，整个过程思路清晰、完整、有条理。可行性：
本次课题研究中所用器材和药品都是很常见且简易的，基本可以在家庭的厨房中找到，成本低廉，这也是本次课题——无电镀铜的最大优点。有待进一步完善的问题：
其一是速度太慢，需1—2天小铁钉才能完整地镀上铜膜； 其二是4—5天后仍浸在介质中的刀片表面铜膜脱落，刀面呈黑色。可见如要将该法应用于工业生产中需对此法的生产工艺作进一步的研究，以完善其实用性。3.关于实验细节：
值得学习的地方：
（1）.实验进行的严密性：这里的严密性不仅仅是指实验步骤的严密，也是指实验前对可能发生的意外作出的周密思考，对于有刺激性气味的化学反应过程，均在通风处完成；所有药品的取、放以及实验操作都严格遵守实验规范。
（2）.多次实验看结果：不同与普遍的化学实验，出于严谨考虑，本次实验我们作了多组平行试验，在实验过程中及时记录实验现象，并持续跟踪观察、记录，使实验结果更有代表性，更能说明问题。
可以改进的地方：
（1）.实验器材的精确性：实验器材应该新买，而不应该个人准备，虽然这只是一个小实验，但药品的纯度则会对实验造成影响。4.关于小组合作：
（1）.在此实验前，小组成员进行了积极且充分的准备，除铜片和氨水外，所有的器材和药品都由组员从各自家中带来，并及时与老师沟通借用所缺的实验用品、确定实验场所，并且查阅相关的资料。
（2）.实验时，组员团结一致，分工合作，服从命令，合理统筹。整个实验过程紧凑、高效，用时约2/3小时，又快又好地完成了预期的实验任务。在实验中，小组成员本着安全实验，实事求是的原则和科学严谨的态度，力求圆满。
（3）.实验结束后，在组长牵头主持下，小组进行了实验总结，并着手撰写相关论文和实验报告。
5.关于实验成果
我们成功地在铁钉、刀片上镀上了一层铜膜，取得了预期的效果，验证了实验前的推理和判断。
七、成果形式：
两个装有铜片的玻璃罐，一份综合的实验报告，一篇研究性学习活动论文。
八 感想 ：
这次的实验不仅对于我们以后在化学的学习上会有很大帮助，而且在以后的社会生活中也会受益无穷。因为我们明白了如何合理利用铜及对铜的收藏。这也为步入科技发达的社会做好了很好的理论铺垫。这次实验不仅有利于整个大的环境，也有利于我们这黄金一代综合素质的提高，真可谓是益处多多，我们都希望以后还能再进行这样的实验。
在此次，也是首次课题研究中，组员们在组长的主持下，积极参与，积极探索，集思广益，是本次课题取得成功的重要因素。在研究过程中同学们表现出来的善于思考、实事求是、互助合作、科学合理的工作方式是我们一辈子受用的。
九 参考书目：
《物理化学》 傅献彩、沈文霞、姚天扬主编 高等教育出版社 2000年
《金属材料学》作者：李云凯 北京理工大学出版社 2006年1月
《近代化学导论》上下册 高教出版社 2002年版
《化学工程基础》 武汉大学主编 高等教育出版社 第一版篇二：实验四 光亮电镀铜 实验四 光亮电镀铜
一、目的及要求
1、熟悉电镀小试的装置和仪器设备。
2、掌握光亮镀铜溶液的配制及预镀工艺。
3、进行赫尔槽试验，分析光亮剂影响。
二、仪器、化学试剂
直流电源、电炉、控温仪、赫尔槽及试片、电解铜板；
硫酸铜、硫酸、镀铜光亮剂、镀镍溶液、镍阳极。
三、实验步骤
1、工艺流程
试片准备――酸洗――水洗――除油――水洗――浸蚀――预镀镍――（或铜锡合金）――水洗――酸性亮铜――水洗
2、溶液配方及工艺条件
预镀镍溶液：
硫酸镍： 120～140g/l 氯化钠： 7～9 g/l 硼酸： 0～40 g/l 无水硫酸钠： 50～80 g/l 十二烷基硫酸钠： 0.01～0.02 g/l ph： 5.0～6.0 温度： 30～50℃
电流密度： 0.8～1.5a/dm2 酸性亮铜溶液：
硫酸铜： 200～220 g/l 硫酸（1.84）： 60～70 g/l 四氢噻唑硫酮： 5×10-4 ～3×10-3 g/l 盐酸： 0.02～0.08 g/l 十二烷基硫酸钠： 0.05～0.2 g/l 温度： 10～30℃（室温）
电流密度： 1～4 a/dm2 搅拌： 阴极移动
3、用赫尔槽实验观察光亮剂对同层质量影响，记录试验情况。
五、思考问题及要求
1、酸性亮铜电镀前为什么要进行预镀？预镀工艺有哪几种？
2、溶液ph对铜层质量有什么影响？
4、以论文形式写出光亮剂对镀层质量影响为内容的实验报告。
附录 用有机玻璃板自制赫尔槽
赫尔槽结构简单，制造和使用方便。目前国内外已广泛应用于电镀实验和工厂生产的质量管理，特别是应用于光亮电镀添加剂的控制，成为电镀工作者不可缺少的工具，267ml赫尔槽尺寸如图。材料：有机玻璃；槽深：65；厚：3-5
一、目的要求
掌握有机玻璃黏结技术，自制267ml赫尔槽
二、药品与材料：
有机玻璃板3~5mm厚
钢锯、细纱布180~270#、脱脂棉。100ml棕色试剂瓶1个
三氯化烷、乙醇
三、有机玻璃黏结剂配制： 配方：三氯甲烷95ml 乙醇1~2 ml 有机玻璃碎块或碎屑5克。
按上述比例配入棕色瓶中，避光、密封备用。
四、制作：
1、用钢锯按图中尺寸下料
2、用细纱布将毛边打磨平整
3、黏结：用脱脂棉先蘸点酒精将有机玻璃需要粘合的地方擦洗干净，然后均匀地涂上一层
有机玻璃粘合液，将两块吻合压紧待溶液挥发即可粘牢。
4、如果有机玻璃板面上有玻璃划痕或象毛玻璃一样模糊不清，可将白色抛光膏涂抹到布上
反复擦磨直至透明光洁，没有抛光膏可用牙膏代替。
检查不漏水即可使用，若有渗漏现象，应再涂些黏合剂。篇三：实验一电镀铜(1)1 实验一 电镀铜
一、实验目的
1． 了解电镀的主要装置。2． 了解镀铜电解液的主要成分和作用。3． 掌握影响镀层质量的主要因素。
二、实验仪器及材料
1． 仪器：直流稳压源、导线、化学试剂、电子天平、铜板，烧杯(500ml 2只，100ml1只)，鳄鱼夹，砂纸，一元硬币。2． 药品：naoh，na4p2o7，cuso4，na2hpo4，nh4no3，na2co3，na3po4，na2sio3，肉桂酸。
图1 电镀cu实验装置
三、实验原理
电镀是指在含有欲镀金属的盐类溶液中，以被镀基体金属为阴极，通过电解作用，使镀液中欲镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来，形成镀层的一种表面加工方法。
本实验采用焦磷酸盐镀铜液，能获得厚度均匀、结晶致密的镀铜层，而且操作简便、成本较低且污染小。这种电镀液的主要成分是硫酸铜和焦磷酸钠(na4p2o7)在溶液中形成的配合物焦磷酸铜钠，反应式为：
cuso4+2 na4p2o7→na4[cu(p2o7)2]+ na2so4；
配离子[cu(p2o7)2]6-较稳定，溶液中游离的cu2+浓度很低，所以阴极上的电极反应为： [cu(p2o7)2]6-→ cu2+ +2p2o74-cu2++2e→cu 总反应：[cu(p2o7)2]6-+2e-→cu+2p2o74-
四、实验内容及步骤 1． 实验内容
（1）熟悉镀铜装置的各种仪器及作用；
（2）配制镀铜电解液；
（3）观察镀铜工艺过程；
（4）检查铜镀层质量，分析工艺参数对镀层质量的影响。2． 实验步骤
（1）硬币的预处理。用砂纸打磨硬币，然后用去离子水冲洗干净，放入50℃ 的除油液中，超声清洗10分钟，将硬币用去离子水冲洗干净并擦干，用
电子天平称量，质量记为m1。
除油液配方：naoh 30g/l，na2co3 30g/l，na3po4 30g/l，na2sio3 4g/l。（2）电镀条件。以铜片为阳极，硬币为阴极，接通直流稳压电源，将盛电镀液的烧杯置于水浴锅中，在25℃下，电流密度为0.50-0.75a·dm-2，电镀液的ph值为8.5，极板间距为1.5cm，电镀时间在10分钟～l5分钟的条件下进行电镀。
电镀液配方：na4p2o7 150g/l，cuso4 40g/l，na2hpo4 25g/l，nh4no3 12g/l，肉桂酸3g/l。
（3）镀后处理及镀件质量比较。电镀完毕后将硬币用去离子水冲洗干净并擦
干，用电子天平称量，质量记为m2，观察镀层表面的牢固程度和光亮程度。
五、实验结果与讨论
六、实验注意事项
1． 电解液化学品有一定的腐蚀和污染，实验和观察过程中应避免手、皮肤直接接触； 2． 实验完成后电解液必须倒入专用容器集中处理，不能随意倒入下水道，避免污染和腐蚀环境。镀槽和电极零件应清洗干净。篇四：化学电镀法材料工艺实验报告
化学电镀法材料工艺实验报告
罗强 材料物理112 2011034070
一、实验原理
本次电镀实验利用电解池原理，将铜锌合金板接在电源正极上作为电解池的阴极，将石墨接在电源负极上作为电解池的阳极。在通电后，在阴极附近ni离子被还原成金属附着在阴极的铜锌合金板上，以完成电镀过程。
二、实验仪器与药品
电解槽、电源、两块铜锌合金板、石墨棒、适量0.1mol/lnino3溶液、烧杯、量筒、玻璃棒、电子天平、尺子、烘箱。
三、实验条件
1、电解槽中不用鼓泡，电解时可用玻璃棒搅拌。
2、电流用0.3a。
3、电解时间为15min。
4、电解在室温下进行。
四、实验过程
1、抛光两块铜锌合金片，用清水清洗后用去离子水冲洗，然后用乙醇溶液清洗，再用吹风吹干。吹干后分别置于电子天平上称量，质量分别记为m1=84.7251g和m2=86.1009g。（注意：m1为放入电解槽后离石墨棒较近的板子，m2为放入电解槽后离石墨棒较远的板子）
2、将两块板子放置在电解槽中，并固定好石墨棒。用尺子测出石墨棒与合金板的最近和最远距离，分别记为l1=5.55cm、l2=12.92cm。
3、用量筒取适量0.1mol/lnino3溶液倒入电解槽中。
4、连好电路开始电解过程，时间为15分钟。在电解过程中，时常用玻璃棒搅拌溶液，使溶液浓度随时保持均匀。
5、取出镀好的合金板和石墨棒，倒掉废液，将电解槽洗净放回原位。用去离子水清洗合金板，洗净后放入烧杯，将烧杯置于烘箱中烘15min，中间可取出两次观察镀层情况。
6、将烘干的合金板置于电子天平上称量，质量分别记为m1’=84.7550g和m2’=86.1175g。
7、根据数据和公式计算分散能力，得出结论。
8、收拾好实验用具离开实验室。
五、数据计算 k=l2/l1，m1=m1’-m1，m2=m2’-m2 分散能力t=[（k-m1/m2）/（k-1）]*100% 代入数据计算可得t=43%
六、实验结果
该实验要求得到的t值应小于50%，我们得到的数据非常符合这个标准。
七、实验中存在的问题及注意事项
1、电解过程中用玻璃棒搅拌时应控制速度，并且小心不要
碰到合金板，以免影响镀膜效果。
2、从烘箱中拿出烘干的镀板时，发现有些“镀层”掉在了烧杯中，其实这些“镀层”并不是镀上的ni，只是一些其他的杂质，并不影响结果。
篇2：电镀铜实验探究
电位滴定法测定电镀废水中铜含量
根据电镀废水中铜(Ⅱ)离子与其他组分化学性质的`差异,控制溶液的酸度,以铜离子选择性电极作指示电极,双盐桥饱和甘汞电极作参比电极,以硫化钠标准溶液作滴定剂,采用选择沉淀电位滴定法测定电镀废水中的铜.结果表明:控制溶液pH值1.0~1.5,以氟化铵掩蔽废水中共存的铁(Ⅲ),可以直接用Na2S选择沉淀电位滴定法测定电镀废水中铜的含量.该法不需分离就可直接测定,操作简单,分析速度快,灵敏度高.将本法测定结果与原子吸收分光光度法进行比较,结果无显著性差异.
作 者：龙霞 刘定富 岳敏杰 LONG Xia LIU Ding-fu YUE Min-jie 作者单位：贵州大学化学与化工学院,贵州,贵阳,550003刊 名：贵州大学学报(自然科学版) ISTIC英文刊名：JOURNAL OF GUIZHOU UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE)年，卷(期)：26(6)分类号：O657.1关键词：选择沉淀 电位滴定法 电镀废水 铜
篇3：铜箔表面电镀铜粗化工艺
高分子正温度系数热敏电阻又称自恢复保险丝 (PPTC) , 是一种新型的过流保护元件, 其器件的核心部位是铜箔镀镍后与高分子导电聚合物的结合面。常温下高分子材料中的导电粒子呈低电阻链状结构, 并处于导通状态, 当温度升到PPTC的开关温度时, 由于材料中导电粒子形成的链发生断裂, 材料的电阻将大幅提高, 从而起到保护电路的作用[1,2]。然而, 国产的PPTC铜箔表面镀镍层与高分子导电聚合物的结合强度往往达不到要求, 其主要原因在于铜箔基体的表面状态, 而铜箔表面的结晶组织形态、粗糙度等都直接影响到镀镍层表面形态[3,4]。本工作通过测量铜箔表面微分电容得出真实表面积, 实现表面粗糙度量化, 同时结合扫描电镜观察铜箔表面微观形貌, 进一步分析铜箔表面粗糙度对PPTC性能的影响, 提出了铜箔表面高电流密度电镀铜的粗化工艺。
1 试 验
1.1 基材处理
铜箔材料为国产、日本产铜箔 (两种铜箔均由新乡市俊业新材料有限公司提供) 。前处理工艺:电化学除油→水洗→酸洗→水洗→侵蚀→水洗→烘干。除油液配方及工艺规范:10 g/L NaOH, 20 g/L Na2CO3, 30 g/L Na2SiO3, 采用阴极除油, 温度70～80 ℃, 时间1 min。酸洗液配方及工艺:100 g/L H2SO4, 100 g/L Fe2 (SO4) 3, 时间1 min。用于电化学微分电容曲线测量的铜箔尺寸为1 cm×1 cm, 其粗糙面为工作面, 反面为光滑面, 用环氧树脂密封后, 将其作为工作电极。抗拉强度试验工作面为表面积2.47 cm2的圆形端面, 与有机层热黏合后在材料试验机上拉开, 以测定其结合力[5]。
图1为国产和日产铜箔表面的金相显微形貌。由图1可以看出, 日产铜箔表面粗糙度高于国产, 表面结晶颗粒大且均匀, 排列紧密、规整。图2是其微分电容曲线。
对图2的曲线进行拟合计算, 得出积分电量Q和双电层微分电容C。表1为国产与日产铜箔微分电容和抗拉强度。
注:C=Q/△ϕ, △ϕ=0.012 V;S真=C/CN, CN=20 μF/cm2。
由表1可以看出, 国产铜箔与日产铜箔真实表面积有很大的差别, 前者的抗拉强度不及后者的1/2。各种参数表明, 要获得较好的抗拉强度和较大真实表面积必须对铜箔进行表面处理增大表面粗糙度。
1.2 表面粗化、固化
对前处理后的铜箔作2步粗化处理以提高其真实表面积和粗糙度。粗化及固化均采用酸性硫酸盐镀铜工艺。粗化工艺:20 g/L Cu2+, 70 g/L H2SO4, 30 g/L 葡萄糖, 10～15 g/L 钼酸铵, Jc=15～30 A/dm2, 温度50 ℃, 时间10 s, 空气搅拌。固化工艺:70 g/L Cu2+, 90 g/L H2SO4, 30 g/L 葡萄糖, 10～15 g/L 钼酸铵, Jc=10 A/dm2, 温度50 ℃, 时间15 s, 空气搅拌。
1.3 测试分析
采用三电极体系, 不锈钢既是三电极容器又作为辅助电极, 甘汞电极为参比电极, 镀镍铜箔为研究电极, 溶液为20 g/L CuSO4, 40 g/L H2SO4, 采用CHI660A电化学工作站, 选择电位阶跃为10 mV, 时间间隔为10 s, 测量电流 - 时间的关系曲线。测试温度为室温。
采用日本电子株式会社 (JEOL) 扫描电子显微镜测试试样形貌, 用XJX - 200金相显微镜测试铜箔金相显微形貌, CMT6104微机控制电子万能拉伸试验机测试抗拉强度。
1.4 粗糙度的微分电容法表征
采用电化学法测量真实表面积。根据测量电极的双电层电容来计算电极的真实表面积[6]。微分电容Cd=dQ/dϕ, 电极双电层电容与电极真实表面积成正比, 可算出该电极的真实表面积 (文中各表中的双电层微分电容值和真实表面积均通过此法计算) 。
2 结果与讨论
2.1 影响粗化和固化的工艺因素
2.1.1 Cu2+浓度
不同Cu2+浓度粗化液的粗化效果见表2。由表2可以看出, Cu2+浓度在20 g/L时, 镀层均匀, 粗化效果较好;Cu2+低于20 g/L, 电流密度不大, 会引起烧焦;高于20 g/L时类似于常规电镀, 起不到粗化作用, 粗化镀液中Cu2+应维持在20 g/L左右。
2.1.2 H2SO4浓度
粗化液中H2SO4能增加镀液的导电能力, 但H2SO4含量不能过高, 否则会由于同离子效应, 使得CuSO4的溶解度降低而析出, 造成阳极板钝化, 常规酸铜工艺配方中H2SO4的含量一般控制在50 g/L左右。与普通酸铜相比较, 粗化液通常采用高酸低铜配方。本试验的粗化液中Cu2+浓度相对较低, 可采用较高浓度的H2SO4, 应控制在65～75 g/L, 以70 g/L为最佳。
2.1.3 电流密度
采用较高的电流密度能获得较好的粗化效果, 沉积层呈微粒状, 但往往与基体结合不牢, 因而需要进行固化处理, 即采用较低的电流密度和较高的主盐浓度再镀一层结合强度较高的铜层, 以提高粗化层的附着强度。固化电流密度为10 A/dm2, 不同粗化电流密度对粗化层性能的影响见表3。
由表3可看出, 随着粗化电流密度的提高, 微分电容呈线性增加, 说明粗糙度不断提高, 抗拉强度也随之增强, 粗化电流密度为18～20 A/dm2时抗拉强度最好, 此为最佳参数。
2.1.4 钼酸铵添加剂
在粗化电流密度为20 A/dm2, 固化电流密度为10 A/dm2条件下, 钼酸铵添加剂对微分电容等参数的影响见表4。结果表明, 钼酸铵可提高镀层的微分电容, 增加表面积, 对提高结合强度是有益的, 其作用机理还有待进一步研究。
2.2 铜箔粗化后的表面效果
2.2.1 形貌
国产铜箔粗化前后的SEM形貌见图3。
由图3可看出, 粗化后铜箔结晶生长趋于蘑菇状, 生长点上新形成的晶粒细小而繁多, 这样的微观表面可明显增大表面积。同时, 与高分子材料粘结时, 高分子材料可内嵌于蘑菇边沿的凹陷部位。事实证明这样的微观结构可大大提高与高分子材料的粘结强度。
2.2.2 性能参数
表5为粗化前后国产铜箔的各项测量指标。
从表5可看出, 粗化处理后铜箔真实表面积是粗化前的近2倍, 其抗拉强度是粗化前的2倍多, 接近日产原始铜箔的抗拉强度138.26 N/cm2。
3 结 论
(1) 通过电沉积粗化层和固化层可提高铜箔表面粗糙度, 改善表面状态, 提高金属层与有机层间的结合强度, 添加剂钼酸铵可进一步提高粗化效果。
(2) 粗化工艺:20 g/L Cu2+, 70 g/L H2SO4, 30 g/L 葡萄糖, 10～15 g/L 钼酸铵, Jc=15～30 A/dm2, 温度50 ℃, 时间10 s, 空气搅拌。固化工艺:70 g/L Cu2+, 90 g/L H2SO4, 30 g/L 葡萄糖, 10～15 g/L钼酸铵, Jc=10 A/dm2, 温度50 ℃, 时间15 s, 空气搅拌。
(3) 国产铜箔经粗化处理后抗拉强度可从60.85 N/cm2提高至137.81 N/cm2, 接近日本成品铜箔的抗拉强度138.26 N/cm2。
摘要：国产铜箔表面粗糙度不够, 直接影响镀镍层的形态, 用作高分子温度系数热敏电阻时与高分子聚合物的结合强度不够, 致使其使用性能不达标。为了提高铜箔与有机材料间的结合强度, 常采用表面粗化工艺。采用酸性硫酸盐镀铜工艺对铜箔表面进行粗化, 并用微分电容曲线的电化学测量和扫描电镜及金相显微镜表征了铜箔粗糙度。结果表明, 粗化电流密度为20A/dm2时, 粗化效果最为明显, 在抗拉端面面积相同的情况下, 国产铜箔抗拉强度由粗化前的60.85N/cm2增大到粗化后的137.81N/cm2, 接近国外商品铜箔的抗拉强度138.26N/cm2。
关键词：表面粗化,电镀铜,微分电容,扫描电镜,抗拉强度
参考文献
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篇4：电镀铜实验探究
1 问题的提出
上海市九年级化学教材第二学期第六章中关于金属活动性的内容中,安排了学生实验:探究Fe、Cu、Ag的活动性强弱。这是一个传统实验,但无论是在教师演示还是学生实验时经常会出现异常现象:铁丝从硫酸铜溶液中置换出的铜呈现黑色或褐色而不是紫红色;铜丝从硝酸银溶液中置换出的银先呈现黑色,过一段时间后才出现灰白色而不是银白色。异常现象的出现无疑大大影响了实验效果。
2 实验改进
为了优化该实验效果,笔者对此做了一系列实验探究。首先是通过多组对比实验,找出了对实验效果影响较大的一些因素,它们分别是:①盐溶液的浓度;②金属材料表面积;③盐溶液的酸性程度;④反应温度等。然后采用正交试验法,选择L9(34)试验安排表,分别对两个实验的4因素、3水平展开探究,以置换出的金属铜、银的色泽及反应时间为指标。
(1)在铁与硫酸铜溶液的反应中,控制的最佳条件是:①新配制0.5 %的硫酸铜溶液;②向硫酸铜溶液中加入1︰10的稀硫酸调至pH约为6;③选用1 cm宽的锯条进行试验要比铁丝、铁钉效果都好;④将试管中少量的硫酸铜溶液加热至接近沸腾时,再将打磨过的锯条放入溶液反应。
实验结果:锯条表面出现紫红色的铜非常明显,而且耗时较少。
(2)在铜与硝酸银溶液的反应中,控制的最佳条件是: ①新配制1%的硝酸银溶液; ②向硝酸银溶液中加入 1︰10 的稀硫酸调至pH约为6; ③选用6～7 mm宽的铜片进行试验要比铜丝效果好;④将试管中少量的硝酸银溶液加热至接近沸腾时,再将打磨平滑的铜片放入硝酸银溶液反应。
实验结果:铜片上析出的银不但厚实, 而且呈现耀眼闪光的银白色, 1～2分钟内就可出现最佳效果。
3 实验分析
在原先的实验中,由于没有很好控制实验条件,使得反应生成金属的速度非常快,析出的金属在一定时间内,在有限的不平的金属材料表面来不及紧密有序堆积,析出的金属颗粒又是非常的小,可见光被自由电子吸收后难以发射出去,所以呈现黑色。
如果适当控制反应条件:减小盐溶液溶度、控制盐溶液酸性程度、增大金属材料表面积、提高反应温度等,从而也就控制了反应速度,这样实验效果将大大改善。
4 实验注意事项
(1)新配制的溶液效果较好,且要用蒸馏水进行配制。
(2)在将金属材料放入溶液之前,要用细砂纸进行打磨至光滑平整。
篇5：电镀铜实验探究
近十几年来，随着我国经济的迅速发展，电镀行业无论从工艺、技术等方面都到了快速的提高，特别是国外电镀原材料的快速进入，也给电镀业增加了活力，新的电镀品种和工艺不断涌现，从行业布局来看，在国内已初步形成了一些产业带，南北差异逐步拉大。目前电镀业比较发达的区域为珠江三角洲和长江三角洲，这与区域的经济发展也有一定的关系，在这两个区域内已形成了很多电镀园区，有的几十家，有的几百家电镀厂集中在一起，已形成了产业群。这样的集中生产，有利于电镀废水的综合治理和产业的发展；在北方和西部几乎还是过去单打独斗的产业格局，大部分还局限于自给自足的状况，有些企业工艺技术水平还相当落后。
随着社会需求的多样性，特殊装饰性电镀也越来越受到人们的青睐，特别是仿古电镀，越来越多地应用到五金及各种饰件上。
2青古铜电镀
青古铜电镀属装饰性电镀，多用于饰品及五金和艺术品电镀，所镀成品有古色古香的感觉。适镀的各种底材都可以电镀，高装饰性的及大型的产品采用挂镀；大批量、小型饰件采用滚镀的方式。
2．1挂镀青古铜
先将工件进行除蜡、除油处理，活化后直接挂镀青铜，也可以用碱铜打底，然后再镀青铜。视所需效果，如镀件所要青色重一些，则在原电镀液配比的基础上增加锌的含量；如果要黄色重一些，则在原电镀液的配比基础上增加铜的含量。电镀时间控制在20分钟以上，然后出槽。
对镀层足够厚的工件，出槽后可水洗，活化后直接电镀黑镍和枪色，电镀时间不超过5分钟，以镀件色度均匀为宜，然后出槽水洗，烘干待加工。也可将电镀件直接发黑处理。现市售有专门的发黑水，将电镀好、水洗过的工件直接放入发黑水内进行反应，待工件呈黑色，将工件拿出，水洗烘干待加工。为达到仿古的效果，将电镀过黑镍、枪色或发黑的工件用尼龙抛光轮进行抛光。视所需效果，如果需黄色重一些，则抛光力度大一些；如果要古色重一些，则抛光力度小一些。由于青铜易被氧化变色，对处理好的工件必须尽快进行封闭处理。一般采用电镀清漆进行喷涂，要求不高的工件用电镀清漆浸涂，对喷涂或浸涂后的工件再进行烘干、包装。
2．2滚镀青古铜
对于批量比较大、体积比较小的饰品和工件，往往采用滚镀的方法。将待镀工件及饰品进行除蜡、除油处理，经活化后直接放人滚桶中进行青铜电镀，预想的色度调整，按挂镀青铜槽液的调整办法，滚镀时间在一小时以上。当工件滚镀到有足够厚度时，工件出槽水洗，然后放入发黑水中进行处理，视工件表面发黑的程度及时将工件捞出，再进行水洗，待加工。
为达到青古铜的效果，工件需在滚光桶内进行滚光。在滚光时视工件的大小，合理调整放人滚光桶内磨料石的大小和形状，将工件放人滚光桶内进行滚光，并不时对滚光效果进行观察，待达到理想的仿古效果时，将工件倒出滚光桶进行水洗和烘干，
用电镀清漆对工件进行浸涂，当各工件浸涂均匀时，沥去多余清漆，然后烘干包装。
3红古铜电镀
红古铜饰品在我们的Et常生活中应用比较多，特别是出口到欧洲的五金制品及饰品，红古铜所占比例比较大。
3．1挂镀红古铜
对待镀工件及饰品进行除蜡、除油处理，经活化后先电镀碱铜，电镀时间在lO分钟左右，出槽后水洗、中和、活化，再进行硫酸铜光亮电镀。电镀时间为20分钟以上，待镀层足够厚时，出槽进行水洗、活化、直接电镀黑镍或枪色，电镀时间以工件表面黑色均匀为宜，然后水洗，烘干，待加工。也可将硫酸铜光亮电镀的工件经水洗后进行发黑处理，一般采用5％的硫化钾水溶液进行浸泡，反复翻动，待工件表面呈现黑色或褐色时，将工件捞出，水洗，烘干，待加工。
将镀过黑镍及枪色或发黑过的工件，用尼龙轮进行抛光，视其对古色的要求掌握抛光的轻重，当工件达到所需效果后，喷涂电镀清漆，然后烘干包装。
3．2滚镀红古铜
批量比较大，体积比较小的工件，要获得红古铜的效果，需采用滚镀的方法。将施镀工件先进行除蜡、除油处理，经活化后直接滚镀碱铜，电镀时间1小时以上，当滚镀铜的厚度达到足够厚时，将工件进行水洗，然后倒出滚桶，再用专用盛具盛工件，放人5％硫化钾水溶液中进行发黑处理，当发黑到一定程度后，及时从硫化钾水溶液中取出，待加工。为达到其红古铜的效果，工件需在滚光桶内进行滚光处理，在滚光时视工件的大小和形状，合理放人磨料石的大小和形状。将工件放人滚光桶内，加入适量的水，进行滚光，当达到理想的红古铜效果时，将工件从滚桶内取出，水洗，烘干。将烘干的工件用电镀清漆进行浸涂处理，浸涂均匀后，沥去多余清漆，然后烘干，包装。
4古镍电镀
篇6：电镀铜实验探究
关键词：Cu2+与OH-的组合；溶解性表；氢氧化铜；量化操作范围
文章编号：1005–6629（2016）12–0070–03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
中学化学教材中，对于Cu2+与OH-反应的生成物都叙述为Cu（OH）2。酸、碱、盐的溶解性表（下称溶解性表）中，Cu2+与OH-的组合对应的符号是“不”，根据表中的含义可知，“不”对应的物质也是Cu（OH）2。
然而，在教学实践中，可溶性铜盐溶液与碱溶液混合时，除了看到有蓝色沉淀之外，还会看到有绛蓝色溶液、绛蓝色悬浊液以及蓝色沉淀变黑等多种现象。不同的现象对应着不同的物质。Cu（OH）2的有关问题是化学教学的内容之一，不同物质及其现象的出现，会干扰有关教学的顺利进行。例如，向20滴0.1 mol·L-1的CuSO4溶液中加入10滴0.2 mol·L-1的NaOH溶液时，其生成物是浅蓝色（接近浅绿色）的物质，而且并非絮状，显然不是Cu（OH）2。但根据教材内容，不仅会将碱式硫酸铜误认为是Cu（OH）2，而且会将其浅蓝色（接近浅绿色）误认为是蓝色，将其非絮状误认为是絮状。这样，对物质的颜色和状态的印象、概念的形成以及判断标准的形成都会产生干扰或误导。因此，为了教学需要，必须弄清楚不同现象分别对应什么物质，这些物质分别是在什么条件下制取的，才有可能避免与教学无关问题的出现，为教学创造有利条件。
1 實验探究
实验1 （1）取2支小试管，分别编为1号和2号。向1号中加入20滴0.1 mol·L-1的CuSO4溶液，再加入12滴0.2 mol·L-1的NaOH溶液（吸取两种溶液时，分别用相同型号的胶头滴管，以减小其体积之差，下同），振荡后静置。向2号试管中加入20滴0.1 mol·L-1的CuSO4溶液，再加入50滴0.2 mol·L-1的NaOH溶液，振荡后静置。两个试管中，上部都是无色液体，下部都是沉淀。1号中沉淀为浅蓝色，2号中沉淀为蓝色。1号试管放置几十天（塞紧试管口，以防水分蒸发）也不变黑，而2号试管放置1小时后，蓝色沉淀中出现了黑色，而且黑色越来越深。
（2）再取2支试管，分别编为3号和4号。向3号试管中加入浓度和体积与1号中完全相同的两种溶液，振荡。向4号试管中加入浓度和体积与2号中完全相同的两种溶液，振荡。显然，3号和4号中的生成物应该分别与1号和2号中的生成物相同。分别用酒精灯加热，当刚出现沸腾现象时移离火焰，等待片刻，再接触火焰。如此反复，使液体温度保持在80℃与沸点之间。可以看到，3号试管如此加热几分钟都没有黑色出现，而4号试管加热至还未沸腾就出现变黑现象，当刚沸腾时，就全部变为黑色的液体混合物了。
实验2 取2支小试管，分别编为1号和2号。向1号中加入20滴5 mol·L-1的NaOH溶液，再加入5滴0.5 mol·L-1的CuSO4溶液，振荡后静置。可以看到上部出现绛蓝色液体，下部出现蓝色沉淀（蓝色因受绛蓝色的影响而不明显）。十几分种后，液体还未澄清，沉淀就已经完全变成了黑色。向2号试管中加入20滴14 mol·L-1的NaOH溶液，再加入3滴0.5 mol·L-1的CuSO4溶液，充分振荡。可以看到试管中只有绛蓝色的溶液。
实验3 取2支小试管，在1支中加入20滴0.1 mol·L-1的CuSO4溶液，向另1支试管中加入50滴0.2 mol·L-1的NaOH溶液，同放于80℃以上的水浴中加热数分钟，使两种溶液的温度都升至80℃以上。趁热将NaOH溶液倒入装CuSO4溶液的试管中。可以看到，液体混合时立刻变黑，静置后分层，上部为无色液体，下部为黑褐色沉淀。
实验4 取1支小试管，重复实验2中的2号实验，使其用量和操作与其完全相同。得到绛蓝色的[Cu（OH）4]2-溶液。然后向其中加入原混合液总滴数（23滴）6倍（138滴）的水，振荡后静置。1天后倾斜试管观察，试管底部和试管壁上是黑色或黑褐色的沉淀CuO（因分布多少和疏密不同，其颜色有所不同），从其上部看到液体由绛蓝色变为无色。而实验2中2号试管中的绛蓝色溶液放置约10～40天，溶液颜色仍未改变，但其下部有很少量黑色沉淀出现，而且逐渐增多。
2 问题分析
（1）实验1中：①1号和2号试管中沉淀的颜色不同；②3号和4号试管中的沉淀，在加热时产生的现象不同。说明1号和2号试管中的沉淀是不同物质。由资料[1]可知，Cu（OH）2受热易分解，在溶液中加热至80℃，就变为黑褐色的CuO。由此可以推知，4号试管中的沉淀是Cu（OH）2，进而可以推知2号试管中的沉淀也是Cu（OH）2。
3 归纳总结
由上述内容可知：
（1）Cu2+与OH-反应的生成物随时间、浓度、温度的变化而变化。所以，其生成物有多种，Cu（OH）2只是其中之一。Cu（OH）2只能在一定时段内存在，是过渡性物质。
（2）溶解度概念中，温度是一定的。而在溶解性表中，又规定了其温度为20℃。所以，在20℃时，对于Cu2+与OH-的组合：①如果两种离子在混合液中的浓度一定，仅从时间变化的角度来审视，在溶解性表中的符号应该是“不（变）-”；②如果不考虑时间因素，仅从浓度变化的角度来审视，在溶解性表中的符号应该是“不（或）-”。而在实际教学中，在判断复分解反应或离子反应能否进行时，两种情况都是存在的。综合起来，可以用“不，-”来表示。
所以，对于溶解性表，要用变化的观点、從不同的角度来研究，才能得出更为合理、完善、科学的结论。
4 对氢氧化铜的教学建议
4.1 Cu（OH）2在教学中的重要性
Cu（OH）2的制取及其有关性质，主要是在初中介绍的。其目的之一就是让学生知道生成Cu（OH）2的原理，并通过观察初步感知Cu（OH）2的蓝色和絮状，形成印象和概念，帮助其形成对其他颜色和物质状态的分辨能力。所以，教学中制取Cu（OH）2时，明确地显示其标准的蓝色和絮状特点，显得尤为重要。
4.2 教材的局限性
在中学阶段，学生的认知水平和接受能力是有限的，教材中对知识内容的介绍不宜太多太深。所以，在编写教材的过程中，不论是图文内容还是溶解性表，都只说Cu（OH）2，而对其他问题避之不谈（当然这不能说成是错误的）。但教材内容的回避，是回避不了教学中可能遇到的实际问题的。因为根据教材内容，只要是Cu2+与OH-的反应，不论什么情况，都会理所当然地认为其生成物就是Cu（OH）2，都会理所当然地写出化学方程式Cu2++2OH-=Cu（OH）2↓，也就会自然而然地将相应物质的颜色和状态认为就是Cu（OH）2的颜色和状态。这样，教材必然会对Cu（OH）2的教学产生负面影响。
4.3 建议对Cu（OH）2的制取采取量化处理
鉴于上述原因，必须弄清Cu2+与OH-在什么条件下的生成物是Cu（OH）2，Cu（OH）2在什么条件下才会充分显示其标准的性质特征，为此，就要从溶液的量化着手。经反复验证，用0.1～0.3 mol·L-1的CuSO4溶液和NaOH的溶液，其效果最好，而且对其用量（体积）的多少容易调节和掌控。当混合液中n（Cu2+）：n（OH-）=1：2时，得到的是3Cu（OH）2·CuSO4与Cu（OH）2的混合物。在实际操作中，当两种溶液的浓度在0.1～0.3 mol·L-1的范围内时，所用体积的量以1：10≤n（Cu2+）：n（OH-）≤1：3为大致条件。这样，浓度的限制，避免了[Cu（OH）4]2-的生成，体积的限制，又避免了碱式硫酸铜的生成。在此条件下，就可以放心地制取“纯度高”、疏密适宜、标准蓝色、絮状明显、放置相对较长时间才会变黑的最适宜示范教学的Cu（OH）2沉淀。
例如，教学中用0.1 mol·L-1的CuSO4溶液与0.2 mol·L-1的NaOH溶液制取Cu（OH）2，应取两种溶液各为多少？答：首先对n（Cu2+）：n（OH-）在1：10～1：3之间任取一个值，例如取1：6，那么[c（Cu2+）·V（Cu2+）]：[c（OH-）·V（OH-）]=[0.1 mol·L-1×V（Cu2+）]：[0.2 mol·L-1×V（OH-）]=1：6，则V（OH-）=3V（Cu2+），其中V的单位可以是滴，也可以是mL。当V（Cu2+）=20滴时，V（OH-）=60滴。当V（Cu2+）=1mL时，V（OH-）=3mL。……
观察用较小浓度的溶液制取的Cu（OH）2时，建议最好在20分钟之内完成。
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