文档介绍：镀铜溶液中的金属阳极钝化

一、金属钝化现象及定义

多数金属电极的阳极极化曲线具有以下特征:

由左图可见,金属的阳极过程在不同的电位范围内有着不
同的规律。在段,随电位向正的方向偏移,电流密度
也随着增加(表示金属的溶解速度增大)。这段属于阳极
的正常溶解过程,阳极表面处于活化的状态。当阳极电位
达到点时,随着电极电位的继续变正,金属溶解速度不
但不增大,反而急剧下降(即金属的溶解速度急剧减小),
这种现象叫“钝化现象”。开始发生钝化现象的电位(对
应于点的电流密度), 称为临界钝化电流密度。段称
为过渡钝化区, 段称为稳定钝化区,这时阳极的钝化状
态达到稳定,金属的溶解速度降低到最低值。继续到
段,阳极电流密度又重新增大,这时阳极金属以高价态离
子的形式氧化溶解在溶液中(这种情形在电镀中不会碰
图,阳极极化曲线到), 也有可能发生其他阳极反应。这是阳极钝化的机理
图。

影响金属阳极过程的几个主要因素:

,金属本性,有些金属本身就比较容易钝化,如铬、镍、钛等。而另一些金属则不容易钝化,
如铜、银等。
,溶液成分,在电镀溶液中,有一些成分能使阳极活化,促进阳极溶解,如一些络合剂和阳
极去极化剂。
,酸碱性,不同的电解值条件下,阳极钝化发生的程度也不一样。
,电流密度,阳极电流密度低于临界钝化电流密度的前提下,提高电流密度可以加速阳极的
溶解,可一但超过临界钝化电流密度,即使减小电流密度也晚矣。
,温度,因为温度条件会影响临界电流密度的大小,所以温度对钝化也有极大的影响。

二、硫酸盐铜溶液中的阳极钝化研究

磷铜阳极简介:

但在对镀层质量的影响因素的研究中,往往仅重视添加剂的种类、含量及阴极过程,而忽
略了铜阳极的影响。铜阳极对硫酸盐镀铜有重要影响,其质量的优劣直接关系到镀层的质量
及生产的成本,更重要的是铜阳极的优劣直接影响镀液的长期稳定性。
年以前,硫酸盐镀铜所采用的是电解铜或无氧铜做阳极,其存在一系列的问题:铜
粉和阳极泥多、阳极利用率低、镀层容易产生毛刺和粗糙、镀液不稳定等。年美国人
等对铜阳极的研究发现,含少量磷的铜阳极经过一段时间的电解后,其表面产生一层
黑色的“磷膜”,这层“磷膜”改变了铜的阳极过程某些反应步骤的速度,克服了电解铜和无
氧铜存在的一系列问题。

铜阳极的溶解机理

铜在硫酸中的阳极溶解步骤为:
—快
—慢
金属铜首先失去一个电子生成一价铜离子,这是一个快反应,然后继续生成二价铜离子,
这是一个慢步骤。因此铜在阳极溶解过程中不可避免的伴随一价铜的生成,积累。一价铜离
子可也可以通过歧化反应分解成金属铜和二价铜离子:
→
一价铜离子不仅在阳极过程中产生,在阴极过程中也可以产生。其反应如下:

因为一价铜带正电荷,它不仅不会很快离开阴极,相反由于正负相吸的原理,而趋向于
阴极,被还原成铜。从标准电位来看, 0 , 0 ,一价铜离子还
ECu 2 + /Cu ECu + /Cu
原成铜更容易发生。所以从阴极角度讲,一价铜离子进入溶液的可能性很小。一价铜很不稳
定,它可以