銅的其他表面處理法：化學(xué)鍍銅的機理

    (1)甲醛還原銅的機理

    以甲醛為還原劑的化學(xué)鍍銅溶液pH值必須達(dá)到ll以上，才具有足夠的還原作用，而且這樣的含有二價銅的溶液中還必須使用絡(luò)合劑。不同絡(luò)合劑的化學(xué)鍍銅溶液還原反應(yīng)機理是基本相同的。

    主反應(yīng)為：

Cu²⁺+2HCHO+40H^-一一Cu↓+2HC0O^-+2H₂0+H₂↑

    在強堿性條件下，甲醛的還原能力還取決于溶液的pH值，要保證Cu²⁺不形成Cu(OH)₂沉淀，還必須加入足夠的絡(luò)合劑與Cu²⁺形成絡(luò)合物。

    除主反應(yīng)外，在甲醛作還原劑的化學(xué)鍍銅過程中，發(fā)生著三個副反應(yīng)：

2HCHO+NaOH—HCOONa+CH₃0H

2Cu²⁺+HCHO+50H^‑一一Cu₂0₄+HC00^一+3H₂0

Cu₂O+H₂0—Cu+Cu²⁺+20H^一

    在以上反應(yīng)中，因甲醛的歧化反應(yīng)引起甲醛無意義的消耗，同時生成甲酸會使Cu²⁺的還原被阻止。氧化亞銅的產(chǎn)生，甲醛在堿性溶液中，不僅能將二價銅還原為金屬銅，而且還能部分還原成一價銅，從而導(dǎo)致CuOH、Cu₂0的產(chǎn)生，一價銅主要是靠絡(luò)合劑來消除影響的。

    歧化反應(yīng)會形成金屬銅粉粒子，這些微細(xì)的銅粒子會不規(guī)則地分布在溶液中，促使溶液發(fā)生自然分解。

    (2)次磷酸鈉還原銅的機理

    以甲醛為還原劑的化學(xué)鍍銅具有成本低、原材料來源方便、工作溫度較低等優(yōu)點。其缺點是：鍍液不穩(wěn)定，甲醛在堿性溶液中會發(fā)生自身氧化還原反應(yīng)而消耗，同時甲醛毒性較大，污染環(huán)境。而以次磷酸鹽為還原劑的化學(xué)鍍銅具有溶液使用壽命長、還原劑本身沒有副反應(yīng)、沒有毒霧的析出、能得到lμm厚的銅鍍層等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)中。

    以次磷酸鹽作還原劑的化學(xué)鍍銅溶液中的主要氧化還原反應(yīng)是：銅離子還原生成金屬銅和次磷酸根離子氧化生成亞磷酸根離子。

2H₂P0₂+Cu²⁺+20H一一Cu+2H₂PO₃^-+H₂↑

    當(dāng)溶液中銅離子濃度過低而H₂PO₃^-的含量過高時，產(chǎn)生副反應(yīng)：

H₂PO₂^-+H₂0——H₂P0₃^-+H₂↑

    反應(yīng)使溶液中大量析出氫氣，這時沉銅速度下降。當(dāng)鍍液中加入少量的鎳離子時，被還原成催化活性很高的金屬鎳，這時，生成的金屬鎳催化次磷酸鹽的氧化反應(yīng)并與溶液中的銅離子發(fā)生反應(yīng)：

Ni+Cu²⁺一Ni²⁺+Cu

在鍍層的電子能譜化學(xué)分析中，沒有發(fā)現(xiàn)鎳的沉積，這說明金屬鎳又進入溶液中，使其催化反應(yīng)繼續(xù)進行。因此，鍍液中必須保持適當(dāng)?shù)逆囯x子含量。