硫脲在电镀和化学镀中的应用

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1、万方数据第4l卷第12期2008年12月材料保护MaterialsProtectionV01．41No．12Dec．2008妒奶h务趔h矿‘qh伊勺2专家论坛2l易驴．《≯‘舻～毋h聋≯hE墨》-圆硫脲在电镀和化学镀中的应用高宁宁．程瑾宁。李宁(哈尔滨工业大学(威海)应用化学系，山东威海264209)[摘要]由于硫脲的分子结构特点，且与贵金属有着特殊亲合力，其在电镀工业中有着广泛的应用。总结了硫脲在电镀和化学镀工艺中的应用。硫脲作为配位剂可用于化学镀。退除不良镀层和电镀贵金属；同时作为稳定剂可用于化学镀

2、镍、铜、镍磷合金和浸锡；而且还可作为特殊添加荆应用于电镀锌、铜、镍、镉、锌锰和铜金舍金等；此外还论述了硫脲使用的局限性及目前存在的问题的解决方法。[关键词】硫脲；电镀；配位剂；稳定荆；应用[中图分类号]TQl53[文献标识码]A[文章编号]1001—1560(2008)12-0050一04O前言硫脲，别名硫代硫脲，一般为无色斜方晶体(25℃)，水中溶解度为14．2g，乙醇中为4．0g⋯。硫脲在空气中易潮解，熔点为180—182℃，在150℃时转变成硫氰酸铵，180℃时分解。硫脲分子中由于硫原子和氮原子上

3、存在孤对电子，可以与多种金属离子形成配合位化物，但配位常数一般较小。值得注意的是，由于硫脲中的硫原子对贵金属具有特殊亲和力，它往往能够和贵金属形成稳定的配位化合物，从而广泛应用于电镀和化学镀贵金属。并且硫脲是一个共面性很好的小分子心】，所以容易牢固地吸附在金属表面，从而改变金属表面电子结构，该性质使其在电镀添加剂领域得到广泛的应用。1应用类型1．1配位剂硫脲分子中的硫原子易于与Au、Ag、Zn、Cu和Pb等金属离子形成稳定的配位化合物【3】，其中硫脲与Ag+形成的配位化合物离子为[Ag(H：NCSNH：

4、)，]+，稳定常数达到13．1M’；与Au+形成的配位化合物离子为[Au(H2NCSNH2)2]+，不稳定常数为4．2×10瑙[51；与Cu+形成的为[Ag(H：NCSNH2)。]+，不稳定常数为[收稿日期]2008-09—2l7．9×10-t616]，因而被广泛应用于贵金属配位化合物【_71，如化学镀金、化学镀锡铅合金、粉末镀银和不合格镍层退除哺“23等。1．1．1在化学镀中的应用蔡积庆[131指出在Cu或Cu合金表面上化学镀Sn-zn合金时，镀液中加入硫脲及其衍生物，可显著降低镀液中Cu2+的活性，

5、有助于Sn2+的置换析出，但硫脲浓度最好为O．3—2．0mol／L。如果浓度低于O．3mol／L，Sn和Zn难以析出，由于硫脲溶解度(20℃时为137g／L)的限制，其浓度不得高于2．0mol／L。王丽丽¨41指出镀锡合金时，加入硫脲可使金属离子以配位化合物形式稳定地存在，尤其在镀Sn-Ag合金的镀液中加入硫脲，其配位作用使得镀液中的Sn2+和Ag+与铜和铜合金之间的置换反应能够顺利进行¨引，并在其表面顺利地共沉积，形成sn·Ag合金镀层。成江等一J在Cu镀件上镀Sn·Ph合金时发现，硫脲与Cu+形成稳

6、定的配位化合物，能改变cu和Sn、Pb的平衡电位，而且80g／嘛脲是较佳的浓度。1．1．2在电镀中的应用LacconiGI和MacagnoVA等¨纠的研究表明，在电镀银的过程中，银晶体在硫脲吸附层上逐渐长大，且银晶体的大小和数量与硫脲在沉积层中的含量有关。UpadhyayDN等¨73的研究表明，硫脲的含量能够影响Cu在Au基体上的沉积过程。一50—万方数据硫脲在电镀和化学镀中的应用1．2化学稳定剂硫脲和醋酸铅是化学镀中常用的稳定剂，MinjerCH等申请了相关专利H81，随后LinKL等[1引、Cheo

7、ngWJ等汹1和xuH等阻¨分别研究了硫脲和醋酸铅作为稳定剂加入到化学镀液中所起的作用，发现硫脲通过与某些特定金属离子形成稳定的配位化合物而发挥其稳定效应，改变硫脲的浓度则可以加速或减缓电镀的速率。SagoJs等[22,231采用放射化学的方法证明了上述观点。1．2．1在化学镀中的应用HannaF等Ⅲo发现硫脲能起到稳定化学镀铜溶液的作用，而且能够使镀层更为致密、平整且耐腐蚀。BaskaranI等∞1通过研究硫脲对Ni-P合金化学沉积的影响发现当硫脲浓度小于lmg／L时，可以提高镀层离子沉积速率。当硫脲

8、浓度大于1mg／L时，由于硫脲也会在镀件表面沉积，从而对镀层产生毒害作用。韩克平等Ⅲo的研究表明硫脲浓度大于3mg／L时，能够降低Ni的沉积速度和H。的析出量；硫脲是通过影响H：P04-的氧化而抑制化学镀Ni反应的；而且硫单质会夹杂于镀层中。当硫脲浓度由3mg／L逐渐增加到9mg／L，Ni沉积速率显著减／b；当硫脲浓度超过9mg／L时，Ni沉积速率趋于0。KepingH等口刊研究了硫脲对化学镀Ni溶液势移值的影响，发现势移值随硫脲的加入而逐