กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 6 นาที

การชุบทองแดงด้วยไฟฟ้า

การชุบทองแดงด้วยไฟฟ้าเป็นกระบวนการชุบทองแดงเป็นชั้นบนพื้นผิวของวัตถุโลหะ ทองแดงถูกใช้ทั้งเป็นการเคลือบเดี่ยวๆ และเป็นชั้นรองพื้นซึ่งจะใช้ในการชุบโลหะอื่นๆ...

การชุบทองแดงด้วยไฟฟ้า

การชุบทองแดงบนอะลูมิเนียม

การชุบทองแดงด้วยไฟฟ้าเป็นกระบวนการชุบทองแดงเป็นชั้นบนพื้นผิวของวัตถุโลหะ ทองแดงถูกใช้ทั้งเป็นการเคลือบเดี่ยวๆ และเป็นชั้นรองพื้นซึ่งจะใช้ในการชุบโลหะอื่นๆ ในภายหลัง[ 1 ]ชั้นทองแดงสามารถใช้เพื่อตกแต่ง ป้องกันการกัดกร่อน เพิ่มการนำไฟฟ้าและความร้อน หรือปรับปรุงการยึดเกาะของการเคลือบเพิ่มเติมกับพื้นผิว[ 2 ] [ 3 ]

ภาพรวม

การชุบทองแดงด้วยไฟฟ้าเกิดขึ้นในเซลล์อิเล็กโทรไลต์โดยใช้ กระบวนการ อิเล็กโทรไลซิสเช่นเดียวกับกระบวนการชุบทั้งหมด ชิ้นส่วนที่จะชุบต้องได้รับการทำความสะอาดก่อนการชุบโลหะเพื่อขจัดสิ่งสกปรก ไขมัน ออกไซด์ และข้อบกพร่อง[ 4 ] [ 5 ] หลังจากการทำความสะอาดเบื้องต้น ชิ้นส่วนจะถูกแช่ในสารละลาย อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นน้ำ ของเซลล์และทำหน้าที่เป็นแคโทดแอโนดทองแดงก็ถูกแช่ในสารละลายเช่นกัน ในระหว่างการชุบกระแสไฟฟ้าตรงจะถูกส่งไปยังเซลล์ซึ่งทำให้ทองแดงในแอโนดละลายลงในอิเล็กโทรไลต์ผ่านกระบวนการออกซิเดชันสูญเสียอิเล็กตรอนและแตกตัว เป็น ไอออนทองแดงไอออนทองแดงจะสร้างสารประกอบเชิงซ้อนกับเกลือที่มีอยู่ในอิเล็กโทรไลต์ หลังจากนั้นจะถูกขนส่งจากแอโนดไปยังแคโทดที่แคโทด ไอออนทองแดงจะถูกรีดิวซ์เป็นทองแดงโลหะโดยการรับอิเล็กตรอน ทำให้เกิดฟิล์มทองแดงโลหะแข็งบางๆ ตกตะกอนลงบนพื้นผิวของชิ้นส่วน

ขั้วบวกอาจเป็นแผ่นทองแดงธรรมดาหรือตะกร้าไทเทเนียมหรือเหล็กที่บรรจุด้วยก้อนทองแดงหรือลูกบอลทองแดง[ 6 ]ขั้วบวกอาจถูกวางไว้ในถุงขั้วบวก ซึ่งโดยทั่วไปทำจากโพลีโพรพีลีนหรือผ้าชนิดอื่น และใช้เพื่อกักเก็บอนุภาคที่ไม่ละลายน้ำซึ่งหลุดลอกออกจากขั้วบวกและป้องกันไม่ให้ปนเปื้อนอ่างชุบ[ 2 ] [ 7 ]

อ่างชุบทองแดงด้วยไฟฟ้าสามารถใช้ชุบได้ทั้งชั้นสไตรค์หรือ ชั้น แฟลชซึ่งเป็นชั้นเริ่มต้นที่บางและยึดเกาะได้ดี ซึ่งจะถูกชุบด้วยชั้นโลหะเพิ่มเติม และทำหน้าที่ปรับปรุงการยึดเกาะของชั้นถัดไปกับพื้นผิวด้านล่าง หรือการเคลือบทองแดงที่หนากว่า ซึ่งอาจทำหน้าที่เป็นชั้นเคลือบผิวหรือเป็นการเคลือบแบบเดี่ยวๆ[ 5 ]

ประเภทของสารเคมีที่ใช้ในการชุบโลหะ

มีเคมีอิเล็กโทรไลต์ที่แตกต่างกันหลากหลายชนิดที่สามารถใช้สำหรับการชุบทองแดงด้วยไฟฟ้า แต่ส่วนใหญ่สามารถจำแนกได้เป็น 5 ประเภททั่วไปโดยพิจารณาจากสารเชิงซ้อน: [ 2 ] [ 6 ]

  1. ไซยาไนด์อัลคาไลน์
  2. ด่างปราศจากไซยาไนด์
  3. กรดซัลเฟต
  4. กรดฟลูออโรโบเรต
  5. ไพโรฟอสเฟต

ไซยาไนด์อัลคาไลน์

ในอดีต อ่างไซยาไนด์อัลคาไลน์เป็นหนึ่งในสารเคมีชุบที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดสำหรับการชุบทองแดงด้วยไฟฟ้า[ 5 ] [ 8 ]โดยทั่วไปแล้ว อ่างทองแดงไซยาไนด์จะให้การปกคลุมและการกระจายตัว สูง ทำให้สามารถปกคลุมพื้นผิวได้อย่างสม่ำเสมอและสมบูรณ์ แต่โดยทั่วไปแล้วจะใช้กระแสไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพต่ำกว่า[ 2 ]อ่างเหล่านี้จะให้ผิวโลหะที่ได้รับความนิยมเนื่องจาก คุณสมบัติในการปิด กั้นการแพร่กระจาย การปิดกั้นการแพร่กระจายนี้ใช้เพื่อปรับปรุงการยึดเกาะในระยะยาวของโลหะต่าง ๆ เช่น โครเมียมและเหล็ก นอกจากนี้ยังใช้เพื่อป้องกันไม่ให้วัสดุที่สองแพร่กระจายเข้าไปในพื้นผิว

อ่างไซยาไนด์ประกอบด้วยคิวปรัสไซยาไนด์เป็นแหล่งของไอออนทองแดง(I) โซเดียมหรือโพแทสเซียมไซยาไนด์เป็นแหล่งของไซยาไนด์อิสระที่สร้างสารเชิงซ้อนกับคิวปรัสไซยาไนด์เพื่อให้ละลายได้ และโซเดียมหรือโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์เพื่อเพิ่มการนำไฟฟ้าและการควบคุมค่า pH [ 9 ]อ่างอาจมีเกลือรอเชลล์และโซเดียมหรือโพแทสเซียมคาร์บอเนตรวมถึงสารเติมแต่งที่เป็นกรรมสิทธิ์ต่างๆ[ 2 ]อ่างทองแดงไซยาไนด์สามารถใช้เป็นอ่างสำหรับชุบผิวอย่างเดียวที่มีประสิทธิภาพต่ำ อ่างสำหรับชุบผิวแบบหลายแผ่นที่มีประสิทธิภาพปานกลาง และอ่างชุบที่มีประสิทธิภาพสูง[ 6 ]

ส่วนประกอบของอ่างอาบน้ำ

ชื่อทางเคมี สูตร การโจมตี[ 6 ]แผ่นกระแทก[ 6 ]แผ่นประสิทธิภาพสูง[ 6 ]
โซเดียมโพแทสเซียมโซเดียมโพแทสเซียมโซเดียมโพแทสเซียม
คอปเปอร์(I) ไซยาไนด์คิวซีเอ็น30 กรัม/ลิตร30 กรัม/ลิตร42 กรัม/ลิตร42 กรัม/ลิตร75 กรัม/ลิตร60 กรัม/ลิตร
โซเดียมหรือโพแทสเซียมไซยาไนด์NaCN หรือ KCN48 กรัม/ลิตร58.5 กรัม/ลิตร51.9 กรัม/ลิตร66.6 กรัม/ลิตร97.5 กรัม/ลิตร102 กรัม/ลิตร
โซเดียมไฮดรอกไซด์หรือโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์โซเดียมไฮดรอกไซด์ หรือ โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์3.75–7.5 กรัม/ลิตร3.75–7.5 กรัม/ลิตรควบคุมค่า pH ให้อยู่ระหว่าง 10.2–10.515 กรัม/ลิตร15 กรัม/ลิตร
เกลือโรเชลล์KNaC 4 H 4 O 6 ·4H 2 O30 กรัม/ลิตร30 กรัม/ลิตร60 กรัม/ลิตร60 กรัม/ลิตร45 กรัม/ลิตร45 กรัม/ลิตร
โซเดียมหรือโพแทสเซียมคาร์บอเนตNa₂CO₃ หรือK₂CO₃15 กรัม/ลิตร15 กรัม/ลิตร30 กรัม/ลิตร30 กรัม/ลิตร15 กรัม/ลิตร15 กรัม/ลิตร

เงื่อนไขการใช้งาน

  • อุณหภูมิ: 24-66 °C (จุดชนวน); 40-55 °C (แผ่นจุดชนวน); 60-71 °C (ประสิทธิภาพสูง) [ 6 ]
  • ความหนาแน่นกระแสแคโทด: 0.5-4.0 A/dm² (จุดกระทบ); 1.0-1.5 A/dm² (แผ่นกระทบ); 8.6 A/dm² (ประสิทธิภาพสูง) [ 6 ]
  • ประสิทธิภาพกระแสไฟฟ้า: 30-60% (แบบตี); 30-50% (แบบแผ่นตี); 90-99% (ประสิทธิภาพสูง); [ 6 ]
  • ค่า pH: >11.0 [ 2 ]

ความเป็นพิษ

โดยทั่วไปแล้ว ผู้ชุบโลหะเชิงพาณิชย์จะใช้สารละลายคอปเปอร์ไซยาไนด์ ซึ่งรักษาความเข้มข้นของทองแดงไว้ได้สูง อย่างไรก็ตาม การมีไซยาไนด์อิสระในอ่างทำให้เป็นอันตรายเนื่องจากไซยาไนด์มีพิษร้ายแรงซึ่งก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพและปัญหาในการกำจัดของเสีย[ 6 ]

ด่างปราศจากไซยาไนด์

เนื่องจากความกังวลด้านความปลอดภัยเกี่ยวกับการใช้สารเคมีชุบที่มีไซยาไนด์เป็นส่วนประกอบ จึงได้มีการพัฒนาสารละลายชุบทองแดงแบบด่างที่ไม่มีไซยาไนด์ อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้วสารละลายเหล่านี้มีการใช้งานอย่างจำกัดเมื่อเทียบกับสารเคมีแบบด่างที่มีไซยาไนด์เป็นส่วนประกอบซึ่งเป็นที่นิยมมากกว่า[ 2 ]

กรดซัลเฟต

อิเล็กโทรไลต์กรดคอปเปอร์ซัลเฟตเป็นสารละลายที่ค่อนข้างง่ายของคอปเปอร์ซัลเฟตและกรดซัลฟิวริก ซึ่งมีราคาถูกกว่าและบำรุงรักษาและควบคุมได้ง่ายกว่าอิเล็กโทรไลต์ทองแดงไซยาไนด์[ 2 ] เมื่อเปรียบเทียบกับอ่างไซยาไนด์ อิเล็กโทรไลต์ กรดคอปเปอร์ซัลเฟตมีประสิทธิภาพกระแสไฟฟ้าสูงกว่าและช่วยให้มีความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าสูงขึ้น จึงทำให้อัตราการชุบเร็วขึ้น แต่โดยทั่วไปแล้วจะมีกำลังการพ่นน้อยกว่า แม้ว่าจะมีแบบที่มีกำลังการพ่นสูงอยู่ ก็ตาม [ 2 ]นอกจากนี้ อิเล็กโทรไลต์กรดคอปเปอร์ซัลเฟตไม่สามารถใช้ชุบลงบนโลหะที่มีความบริสุทธิ์น้อยกว่า เช่น เหล็กหรือสังกะสีได้โดยตรง หากไม่ใช้ชั้นเริ่มต้นหรือชั้นกั้นอื่นๆ ที่มีไซยาไนด์เป็นส่วนประกอบก่อน มิฉะนั้นกรดในอ่างจะทำให้ เกิด การเคลือบแบบจุ่มซึ่งจะทำให้การยึดเกาะลดลง[ 6 ]เนื่องจากปรากฏการณ์นี้รวมถึงกำลังการพ่นที่ต่ำกว่า อิเล็กโทรไลต์กรดคอปเปอร์ซัลเฟตจึงไม่ค่อยได้ใช้เป็นอ่างเริ่มต้น[ 2 ]

นอกจากไซยาไนด์อัลคาไลน์แล้ว อ่างทองแดงที่เป็นกรดยังเป็นหนึ่งในอิเล็กโทรไลต์ชุบทองแดงที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุด[ 10 ]โดยมีการใช้งานในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การชุบตกแต่ง การขึ้นรูปด้วยไฟฟ้า การพิมพ์แบบโรโตกราเวียร์และ การผลิต แผงวงจรพิมพ์และเซมิคอนดักเตอร์[ 6 ] [ 11 ]

อ่างกรดซัลเฟตประกอบด้วยคิวปริกซัลเฟตเป็นแหล่งของไอออนทองแดง(II); กรดซัลฟิวริกเพื่อเพิ่มการนำไฟฟ้าของอ่าง ทำให้มั่นใจได้ว่าเกลือทองแดงละลายได้ ลดการเกิดโพลาไรเซชันของขั้วบวกและขั้วลบ และเพิ่มกำลังการพ่น; และแหล่งของไอออนคลอไรด์ เช่นกรดไฮโดรคลอริกหรือโซเดียมคลอไรด์ซึ่งช่วยลดการเกิดโพลาไรเซชันของขั้วบวกและป้องกันการเกิดคราบเป็นริ้ว[ 6 ]อ่างส่วนใหญ่ยังมีสารเติมแต่งอินทรีย์หลากหลายชนิดเพื่อช่วยปรับปรุงโครงสร้างของเกรน ปรับปรุงความยืดหยุ่น และทำให้คราบสว่างขึ้น[ 12 ]สารละลายอิเล็กโทรไลต์ทองแดงที่เป็นกรดมีหลายรูปแบบ ได้แก่ อ่างอเนกประสงค์ อ่างพ่นแรง และอ่างความเร็วสูง อ่างพ่นแรงและอ่างความเร็วสูงใช้เมื่อต้องการกำลังการพ่นที่มากขึ้นและอัตราการชุบที่เร็วขึ้น รวมถึงสำหรับการผลิตแผงวงจรพิมพ์ที่ต้องการการพ่นแรงสูงเพื่อชุบพื้นที่ที่มีความหนาแน่นกระแสต่ำในรูทะลุ[ 2 ]

ส่วนประกอบของอ่างอาบน้ำ

ชื่อทางเคมี สูตร ความเข้มข้นของอ่างอาบน้ำ[ 2 ]
วัตถุประสงค์ทั่วไป[ 2 ]โยนสูง[ 2 ]ความเร็วสูง[ 2 ]
คอปเปอร์(II) ซัลเฟตคิวเอสโอ4190–250 กรัม/ลิตร60–90 กรัม/ลิตร80–135 กรัม/ลิตร
กรดซัลฟิวริกเอช2โซ445–90 กรัม/ลิตร150–225 กรัม/ลิตร185–260 กรัม/ลิตร
ไอออนคลอไรด์Cl 20–150 ppm30–80 ppm40–80 ppm
สารเติมแต่งแตกต่างกันไปแตกต่างกันไป

เงื่อนไขการใช้งาน

  • อุณหภูมิ: โดยทั่วไปคืออุณหภูมิแวดล้อม[ 6 ]แม้ว่าอ่างบางอ่างอาจทำงานที่อุณหภูมิสูงถึง 43 °C [ 2 ]
  • ความหนาแน่นกระแสแคโทด: 2–20 A/dm² (ใช้งานทั่วไป); 1.5–5 A/dm² (ระยะการส่งสัญญาณสูง); 5–20 A/dm² (ความเร็วสูง) [ 2 ]
  • ประสิทธิภาพกระแสไฟฟ้า: 100% [ 6 ]

สารเติมแต่ง

มีการพัฒนาสารเติมแต่งทั่วไปและเฉพาะต่างๆ สำหรับอิเล็กโทรไลต์ทองแดงที่เป็นกรดเพื่อช่วยปรับปรุงการกระจายตัวและความสามารถในการปรับระดับ เพิ่มความเงางามให้กับผิวเคลือบ ควบคุมความแข็งและความยืดหยุ่น และมอบคุณสมบัติอื่นๆ ที่ต้องการให้กับการเคลือบ สูตรดั้งเดิมที่ย้อนไปถึงกลางศตวรรษที่ 20 มักใช้ไทโอยูเรียและกากน้ำตาล ในขณะที่สูตรอื่นๆ ใช้กัม คาร์โบไฮเดรต และกรดซัลโฟนิกต่างๆ[ 13 ] [ 8 ]

สำหรับการใช้งานเซมิคอนดักเตอร์และแผงวงจรพิมพ์ อ่างทองแดงกรดใช้สารเติมแต่งที่ช่วยอำนวยความสะดวกในการชุบใน รูที่มีอัตราส่วนความสูงต่อความกว้างสูงและรูทะลุ สารเติมแต่งดังกล่าวสามารถจัดกลุ่มได้เป็นสามประเภท: [ 14 ]

หากไม่มีสารเติมแต่งเหล่านี้ ทองแดงจะตกตะกอนบนพื้นผิวใกล้กับส่วนบนของรูเจาะแทนที่จะตกตะกอนภายในรูเจาะ เนื่องจากความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าเฉพาะที่ภายในรูเจาะต่ำกว่า ส่งผลให้รูเจาะถูกเติมจากบนลงล่างและเกิดช่องว่างที่ไม่พึงประสงค์ สารยับยั้งจะยับยั้งการชุบใกล้กับส่วนบนของรูเจาะและพื้นผิว ในขณะที่สารเพิ่มความเงาจะเร่งการชุบใกล้กับส่วนล่างของรูเจาะ สารปรับระดับจะช่วยป้องกันการสะสมที่ปากรูเจาะและสร้างพื้นผิวที่เรียบเนียนขึ้น[ 14 ] [ 15 ]

กรดฟลูออโรโบเรต

อ่างทองแดงฟลูออโรโบเรตคล้ายกับอ่างกรดซัลเฟต แต่ใช้ฟลูออโรโบเรตเป็นแอนไอออนแทนซัลเฟต[ 6 ]ทองแดงฟลูออโรโบเรตละลายได้ดีกว่าทองแดงซัลเฟตมาก ทำให้สามารถละลายเกลือทองแดงลงในอ่างได้ในปริมาณมาก ส่งผลให้มีความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าสูงกว่าที่ทำได้ในอ่างทองแดงซัลเฟต การใช้งานหลักคือการชุบความเร็วสูงที่ต้องการความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าสูง ข้อเสียของเคมีฟลูออโรโบเรต ได้แก่ กำลังการพ่นต่ำกว่าอ่างกรดซัลเฟต ต้นทุนการดำเนินงานสูงกว่า และอันตรายด้านความปลอดภัยและปัญหาการบำบัดของเสียที่มากกว่า[ 2 ]

อ่างกรดฟลูออโรโบเรตประกอบด้วยคิวปริกเตตระฟลูออโรโบเรตและกรดฟลูออโรโบริกโดย ทั่วไป จะเติมกรดโบริกลงในอ่างเพื่อป้องกันการไฮโดรไลซิสของไอออนฟลูออโรโบเรต ซึ่งจะสร้างฟลูออไรด์ อิสระ ในอ่าง แตกต่างจากอ่างกรดซัลเฟต อ่างฟลูออโรโบเรตมักไม่มีสารเติมแต่งอินทรีย์[ 6 ]

ส่วนประกอบของอ่างอาบน้ำ

ชื่อทางเคมี สูตร ความเข้มข้นของอ่างอาบน้ำ[ 6 ]
ความเข้มข้นสูงความเข้มข้นต่ำ
คอปเปอร์(II) เตตระฟลูออโรโบเรตCu(BF 4 ) 2459 กรัม/ลิตร225 กรัม/ลิตร
กรดฟลูออโรโบริกHBF 440.5 กรัม/ลิตร15 กรัม/ลิตร

เงื่อนไขการใช้งาน

  • อุณหภูมิ: 18-66 °C [ 6 ]
  • ความหนาแน่นกระแสแคโทด: 13-38 A/dm² (ความเข้มข้นสูง); 8-13 A/dm² (ความเข้มข้นต่ำ) [ 6 ]
  • ค่า pH: 0.2-0.6 (ความเข้มข้นสูง); 1.0-1.7 (ความเข้มข้นต่ำ) [ 6 ]

ไพโรฟอสเฟต

อ่างชุบทองแดงไพโรฟอสเฟตมีเคมีที่อ่อนโยนกว่าเมื่อเทียบกับอ่างไซยาไนด์อัลคาไลน์ที่เป็นพิษและอ่างทองแดงกรดที่กัดกร่อน โดยทำงานที่ค่า pH เป็นด่างอ่อนๆ และใช้สารประกอบไพโรฟอสเฟตที่ไม่เป็นพิษมากนัก แม้ว่าอิเล็กโทรไลต์ไพโรฟอสเฟตจะจัดการของเสียได้ง่ายกว่าอ่างชุบไซยาไนด์อัลคาไลน์และอ่างชุบกรด แต่ก็ดูแลรักษาและควบคุมได้ยากกว่า อ่างไพโรฟอสเฟตให้กำลังการพ่นสูงและสร้างชั้นเคลือบที่สว่างและยืดหยุ่น ทำให้มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการผลิตแผงวงจรพิมพ์ที่ต้องการการพ่นสูงสำหรับการชุบรูทะลุที่มีอัตราส่วนความสูงต่อความกว้างสูง[ 2 ] [ 16 ]

อ่างไพโรฟอสเฟตประกอบด้วยคิวปริกไพโรฟอสเฟตเป็นแหล่งของไอออนทองแดง(II) โพแทสเซียมไพโรฟอสเฟตเป็นแหล่งของไพโรฟอสเฟต อิสระ ที่เพิ่มการนำไฟฟ้าของอ่างและช่วยในการละลายของแอโนดแอมโมเนียเพื่อเพิ่มการละลายของแอโนดและการปรับปรุงขนาดของเม็ดตะกอน และแหล่งของ ไอออนไน เตรตเช่นโพแทสเซียมหรือแอมโมเนียมไนเตรตเพื่อลดการโพลาไรเซชันของแคโทดและเพิ่มความหนาแน่นกระแสสูงสุดที่อนุญาต เมื่อเตรียมอ่าง คิวปริกไพโรฟอสเฟตและโพแทสเซียมไพโรฟอสเฟตจะทำปฏิกิริยาเพื่อสร้างสารประกอบเชิงซ้อน [K 6 Cu(P 2 O 7 ) 2 ] ซึ่งจะแตกตัวเพื่อสร้างแอนไอออน Cu(P 2 O 7 ) 2 6−ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของทองแดง การเปลี่ยนแปลงของอิเล็กโทรไลต์ไพโรฟอสเฟต ได้แก่ อ่างอเนกประสงค์ อ่างสำหรับเริ่มต้น และอ่างสำหรับวงจรพิมพ์ อ่างสำหรับวงจรพิมพ์มักจะมีสารเติมแต่งอินทรีย์เพื่อปรับปรุงความยืดหยุ่นและกำลังการกระจาย[ 2 ] [ 6 ]

ในอ่างไพโรฟอสเฟต ไอออนออร์ โธฟอสเฟตจะเกิดขึ้นจากการไฮโดรไลซิสของไพโรฟอสเฟตและมีแนวโน้มที่จะสะสมในอิเล็กโทรไลต์เมื่อเวลาผ่านไป ซึ่งก่อให้เกิดความท้าทายในการบำรุงรักษา ไอออนออร์โธฟอสเฟตจะลดกำลังการกระจายตัวของอ่างและคุณสมบัติการตกตะกอนที่ความเข้มข้นสูงกว่า 40–60 กรัม/ลิตร และจะนำไปสู่ค่าการนำไฟฟ้าของสารละลายที่ต่ำลง การตกตะกอนเป็นแถบ และช่วงความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าที่สว่างน้อยลงที่ความเข้มข้นเกิน 100 กรัม/ลิตร ออร์โธฟอสเฟตจะถูกกำจัดออกจากอ่างโดยการเททิ้งบางส่วนและการเจือจาง หรือโดยการเททิ้งทั้งหมดและเตรียมอ่างใหม่[ 6 ]

การควบคุมกระแสไฟฟ้า

การควบคุมกระแสไฟฟ้าเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้ได้พื้นผิวทองแดงที่เรียบเนียนที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ หากใช้กระแสไฟฟ้าสูงเกินไป จะเกิดฟองไฮโดรเจนบนชิ้นงานที่จะชุบ ทำให้เกิดความไม่สมบูรณ์ของพื้นผิว บ่อยครั้งที่มีการเติมสารเคมีอื่นๆ เพื่อปรับปรุงความสม่ำเสมอและความสว่างของการชุบ สารเติมแต่งเหล่านี้อาจเป็นอะไรก็ได้ตั้งแต่สบู่ล้างจานไปจนถึงสารประกอบสูตรเฉพาะ หากไม่มีสารเติมแต่งใดๆ การจะได้พื้นผิวชุบที่เรียบเนียนนั้นแทบเป็นไปไม่ได้เลย

พื้นผิวที่ขึ้นรูปแล้วจำเป็นต้องขัดเงาเสมอเพื่อให้ได้ความเงางาม ในสภาพที่ขึ้นรูปแล้วจะมีลักษณะด้าน

แอปพลิเคชัน

แผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) กำลังถูกผลิตในสายการผลิตชุบทองแดงแบบอุตสาหกรรม

หากไม่นับรวมอุตสาหกรรมการชุบแบบแถบต่อเนื่อง ทองแดงเป็นโลหะที่นิยมชุบมากเป็นอันดับสองรองจากนิกเกล[ 6 ]การชุบทองแดงด้วยไฟฟ้ามีข้อดีหลายประการเหนือกระบวนการชุบแบบอื่น ๆ รวมถึงต้นทุนโลหะต่ำ การนำไฟฟ้าสูง ความยืดหยุ่นสูง ผิวเงางาม และประสิทธิภาพการชุบสูง กระบวนการนี้มีการใช้งานที่หลากหลายทั้งด้านการตกแต่งและด้านวิศวกรรม

การใช้งานเพื่อการตกแต่ง

การชุบทองแดงเพื่อตกแต่งใช้ประโยชน์จากพลังการปรับระดับสูงของสูตรอ่างทองแดงที่สร้างการตกตะกอนที่สว่าง ความสามารถของทองแดงในการปกปิดข้อบกพร่องในโลหะพื้นฐาน และความอ่อนนุ่มของทองแดงที่ทำให้ขัดเงาได้ง่ายเพื่อให้ได้ผิวเงางาม ในขณะที่ทองแดงอาจถูกใช้เป็นชั้นผิวตกแต่งขั้นสุดท้าย แต่โดยปกติแล้วจะมีการชุบด้วยโลหะอื่น ๆ ที่ทนต่อการสึกหรอหรือการหมองคล้ำได้ดีกว่า เช่น โครเมียม นิกเกล หรือทองคำ ในกรณีนี้ ความสว่างของชั้นรองพื้นทองแดงจะช่วยเพิ่มรูปลักษณ์ของชั้นผิวเคลือบในภายหลัง[ 5 ]ผลิตภัณฑ์ที่ใช้การชุบทองแดงเพื่อตกแต่ง ได้แก่ ชิ้นส่วนตกแต่งรถยนต์ เฟอร์นิเจอร์ มือจับประตูและตู้ โคมไฟ เครื่องใช้ในครัว สินค้าใช้ในครัวเรือนอื่น ๆ และเครื่องแต่งกาย[ 9 ] [ 17 ]

การชุบทองแดงยังใช้ในการผลิตเหรียญกษาปณ์ อีกด้วย [ 18 ] [ 19 ]

การประยุกต์ใช้ทางวิศวกรรม

การชุบทองแดงด้วยไฟฟ้ามีการใช้งานอย่างแพร่หลายในการผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ เนื่องจากทองแดงมีค่าการนำไฟฟ้าสูง – เป็นโลหะที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงเป็นอันดับสองรองจากเงิน[ 20 ]ทองแดงจะถูกชุบด้วยไฟฟ้าลงบนแผ่นวงจรพิมพ์เพื่อเพิ่มโลหะลงในรูทะลุและสร้างร่องรอยวงจรนำไฟฟ้าของแผ่นวงจร วิธีนี้ทำได้สองวิธี คือ วิธีลบออกโดยการชุบทองแดงเป็นชั้นที่ไม่มีลวดลาย จากนั้นจึงใช้หน้ากากที่มีลวดลายกัดเซาะเพื่อสร้างวงจรที่ต้องการ (การชุบแผง) หรือวิธีเพิ่มหรือกึ่งเพิ่มโดยใช้หน้ากากที่มีลวดลายซึ่งเผยให้เห็นวงจรที่ต้องการบนแผ่นวงจร จากนั้นจึงชุบทองแดงลงบนพื้นที่วงจรที่ไม่มีหน้ากาก (การชุบตามลวดลาย) [ 12 ]อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ใช้กระบวนการดามัสซีนในการชุบทองแดงเป็นลวดลายลงในรูและร่องของการเชื่อมต่อเพื่อการเคลือบโลหะ[ 21 ]ทองแดงยังใช้ในการชุบลวดเหล็กสำหรับการใช้งานสายเคเบิลไฟฟ้าอีกด้วย[ 22 ]

เนื่องจากทองแดงเป็นโลหะอ่อน จึงมีความอ่อนตัวและมีความยืดหยุ่นโดยธรรมชาติในการรักษาการยึดเกาะแม้ว่าพื้นผิวจะถูกดัดงอและดัดแปลงหลังการชุบ เมื่อชุบด้วยไฟฟ้า ทองแดงจะให้การปกคลุมที่เรียบและสม่ำเสมอ จึงเป็นฐานที่ดีเยี่ยมสำหรับกระบวนการเคลือบหรือการชุบเพิ่มเติม ความต้านทานการกัดกร่อนเป็นข้อดีอีกประการหนึ่งของทองแดง แม้ว่าทองแดงจะไม่สามารถต้านทานการกัดกร่อนได้อย่างมีประสิทธิภาพเท่ากับนิกเกล ดังนั้นจึงมักใช้เป็นชั้นฐานสำหรับนิกเกลหากต้องการการป้องกันการกัดกร่อนที่เพิ่มขึ้น โดยทั่วไปจะเป็นกรณีสำหรับวัสดุที่ต้องใช้งานในสภาพแวดล้อมทางทะเลและใต้น้ำ สุดท้าย ทองแดงมีคุณสมบัติต้านเชื้อแบคทีเรีย จึงใช้ในการใช้งานทางการแพทย์บางอย่าง[ 23 ]

ดูเพิ่มเติม

  • Real plating on PTH treated Electroless copper plating on YouTube (responsibly)
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Copper_electroplating&oldid=1348193810 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การชุบทองแดงด้วยไฟฟ้า

การชุบทองแดงด้วยไฟฟ้าเป็นกระบวนการชุบทองแดงเป็นชั้นบนพื้นผิวของวัตถุโลหะ ทองแดงถูกใช้ทั้งเป็นการเคลือบเดี่ยวๆ และเป็นชั้นรองพื้นซึ่งจะใช้ในการชุบโลหะอื่นๆ...

ภาพรวม

การชุบทองแดงด้วยไฟฟ้าเกิดขึ้นใน เซลล์อิเล็กโทรไลต์ โดยใช้ กระบวนการ อิเล็กโทรไลซิส เช่นเดียวกับกระบวนการชุบทั้งหมด ชิ้นส่วนที่จะชุบต้องได้รับการทำความสะอาดก่อนการชุบโลหะเพื่อขจัดสิ่งสกปรก ไขมัน ออกไซด์ และข้อบกพร่อง [ 4 ] [ 5 ] หลังจากการทำความสะอาดเบื้องต้น...

ประเภทของสารเคมีที่ใช้ในการชุบโลหะ

มีเคมีอิเล็กโทรไลต์ที่แตกต่างกันหลากหลายชนิดที่สามารถใช้สำหรับการชุบทองแดงด้วยไฟฟ้า แต่ส่วนใหญ่สามารถจำแนกได้เป็น 5 ประเภททั่วไปโดยพิจารณาจากสารเชิงซ้อน: [ 2 ] [ 6 ]

ไซยาไนด์อัลคาไลน์

ในอดีต อ่างไซยาไนด์อัลคาไลน์เป็นหนึ่งในสารเคมีชุบที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดสำหรับการชุบทองแดงด้วยไฟฟ้า [ 5 ] [ 8 ] โดยทั่วไปแล้ว อ่างทองแดงไซยาไนด์จะให้การปกคลุมและ การกระจายตัว สูง ทำให้สามารถปกคลุมพื้นผิวได้อย่างสม่ำเสมอและสมบูรณ์...