1. 電解銅硫脲的作用與化學原理原理
硫脲(TU)作為平整劑被廣泛用於銅的電鍍和電精煉, 它是一種還原劑, 可與Cu2+反應生成二硫化甲脒和Cu+。 硫脲與CuSO4生成CuSO4-H2SO4-硫脲絡合物, 同時也可與Cu+生成絡合物(lgβ4=15.4), Cu+還可與二硫化甲脒形成絡合物[1]。 硫脲及其生成的各種絡合物, 都能在銅電極表面產生吸附[2-5]。 眾所周知, 在銅電解精煉中, 沉積銅的質量主要取決於在電解質中維持一個最佳添加劑濃度, 所以了解硫脲的作用機理及其對沉積織構的影響, 以便控制添加硫脲的濃度, 在銅電解精煉中是非常重要的。
在電解液中添加硫脲時, 影響銅沉積的成核過程, 由「瞬間成核」變為「持續成核」, 增大電極表面的成核密度。 在添加10mg/L硫脲時, 得到最大成核密度, 而成核密度愈大, 則形成晶核的臨界尺寸愈小, 愈有利於銅沉積表面的光滑性。 成核密度增大, 造成了銅沉積生長結構類型的多樣化, 最終導致銅沉積中晶面擇優取向的優勢減弱, 形成了一種沒有明顯擇優取向的晶體生長方式, 在此條件下得到的沉積表面最光滑細致; 當硫脲濃度過大時(>20mg/L), 硫脲及其絡合物, 在銅電極表面形成一層吸附膜, 降低成核密度, 並促進(111)晶面的擇優取向, 改變沉積物生長類型, 造成沉積表面的某些部位發生「突出生長」, 使沉積表面粗糙度增加。 硫脲在影響銅沉積過程的同時, 由於它在銅電極表面的吸附性較強, 所以會發生共沉積現象, 且濃度越大, 「共沉積」越嚴重。
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