Akumulacja i analiza jonów miedziawych w roztworze galwanicznym siarczanu miedzi

Podsumowanie

Tutaj opisano akumulację jonów miedziawych w roztworze do powlekania siarczanu miedzi w eksperymencie modelowym oraz analizę opartą na pomiarach ilościowych. Eksperyment ten odtwarza proces akumulacji jonów miedziawych w kąpieli galwanicznej.

Streszczenie

Wiedza na temat zachowania jonów miedziawych (jednowartościowego jonu miedzi: Cu(I)) w kąpieli galwanicznej siarczanu miedzi jest ważna dla poprawy procesu powlekania. Udało nam się opracować metodę ilościowego i łatwego pomiaru Cu(I) w roztworze galwanicznym i wykorzystać ją do oceny roztworu. W artykule opisano ilościowy pomiar widma absorpcyjnego oraz czasowo-rozdzielczy pomiar stężeń Cu(I) we wtrysku w wyniku reakcji barwnej. Procedura ta jest skuteczna jako metoda odtwarzania i wyjaśniania zjawiska zachodzącego w kąpieli galwanicznej w laboratorium. Po pierwsze, przedstawiono proces tworzenia i akumulacji Cu(I) w roztworze przez elektrolizę roztworu galwanicznego. Ilość Cu(I) w roztworze zwiększa się w wyniku elektrolizy przy wyższych wartościach prądu niż w zwykłym procesie powlekania. Do oznaczania Cu(I) stosuje się BCS (kwas batocuproindisulfonowy, sól disodową), odczynnik, który selektywnie reaguje z Cu(I). Stężenie Cu(I) można obliczyć na podstawie absorbancji kompleksu Cu(I)-BCS. Następnie opisany jest pomiar czasu reakcji barwnej. Krzywą reakcji barwnej Cu(I) i BCS mierzoną metodą wtrysku można rozłożyć na składową chwilową i składową opóźniającą. Poprzez analizę tych składników można wyjaśnić strukturę trzymania Cu(I), a informacja ta jest ważna przy przewidywaniu jakości folii galwanicznej, która ma zostać wyprodukowana. Metoda ta jest stosowana w celu ułatwienia oceny kąpieli galwanicznej na linii produkcyjnej.

Wprowadzenie

W miarę jak płytki drukowane stają się coraz gęstsze i wielowarstwowe, zarządzanie roztworami galwanicznymi podczas procesu produkcyjnego staje się coraz ważniejsze dla utrzymania jakości produktu. W galwanizacji siarczanu miedzi jednowartościowy jon miedzi (jon miedziawy: Cu(I)) został uznany za jedną z głównych przyczyn dużej chropowatości i matowego wykończenia powierzchni miedzi. Zachowanie i rola Cu(I) w procesie powlekania^1,2,3,4^,5, efekt każdego dodatku i struktura trzymania^6,7,8 zostały zbadane. Konieczna jest analiza Cu(I) w roztworze galwanicznym, ale trudno było określić ilościowo jego stężenie ze względu na niestabilność Cu(I) w roztworze wodnym. W związku z tym przeprowadzana na miejscu analiza Cu(I) w kąpieli galwanicznej jest skutecznym narzędziem do kontrolowania roztworu galwanicznego.

Przeprowadziliśmy analizę kolorymetryczną przy użyciu wodnego odczynnika chelatującego, BCS (kwas batokopinowodisulfonowy, sól disodowa), aby przeprowadzić na miejscu analizę ilościową Cu(I) w roztworze do powlekania siarczanem miedzi. BCS może być używany do ilościowego oznaczania stężenia Cu(I) w roztworach wodnych^9,10,11. Odczynnik do reakcji barwnej typu miedzianowego, który był konwencjonalnie stosowany do oznaczania Cu(I), jest hydrofobowy i konieczna jest ekstrakcja alkoholem. Wykazano, że BCS jest hydrofilowy i może bezpośrednio mierzyć Cu(I) w roztworze wodnym. Dwie cząsteczki BCS koordynują się z jedną Cu(I), tworząc kompleksy 1:2, które absorbują światło widzialne o długości fal od 400 do 550 nm (patrz Rysunek 1). Ustaliliśmy metodę określania stężenia Cu(I) w roztworze galwanicznym na podstawie pomiaru absorbancji kompleksu Cu(I)-BCS class^12,13. W pierwszej części niniejszego protokołu opisano metodę przyspieszania powstawania Cu(I) w roztworze do powlekania siarczanem miedzi w modelowym układzie doświadczalnym oraz ilościowy pomiar stężenia Cu(I) w roztworze do powlekania. Ma to zasadnicze znaczenie dla wyjaśnienia procesu powstawania i akumulacji Cu(I) w kąpieli galwanicznej.

Ponadto wykazano, że reakcję barwy Cu(I) i BCS można podzielić na składniki szybkiej reakcji i stosunkowo powolne składniki reakcji. Zwiększa to niepewność pomiaru absorbancji. Aby przezwyciężyć ten problem, opracowaliśmy metodę pomiaru krzywych reakcji metodą iniekcji^14,15. Druga część przedstawia pomiar Cu(I) w oparciu o metodę wtrysku. Analizując składniki otrzymane metodą wtrysku, możliwe jest przybliżone zrozumienie mechanizmu powstawania Cu(I) i struktury trzymania w roztworze.

Konwencjonalnie twierdzono, że Cu(I) w roztworze galwanicznym jest natychmiast utleniany do jonów miedzi (Cu(II)). Potwierdziliśmy, że w kąpieli galwanicznej linii produkcyjnej znajduje się kilka milimoli (mmol/L) Cu(I) w kąpieli galwanicznej¹². Zgodnie z tą metodą eksperymentalną akumulację Cu(I) podobną do kąpieli galwanicznej można odtworzyć nawet w zlewce laboratoryjnej. Jest to podstawowa technologia wyjaśniająca proces produkcji i akumulacji Cu(I) w roztworze galwanicznym siarczanu miedzi, który był nieznany¹⁴. Ponadto, kontrolując Cu(I) w roztworze galwanicznym, możliwe jest również przewidzenie wpływu Cu(I) na jakość folii galwanicznej¹⁵.

Protokół

UWAGA: Proszę sprawdzić wszystkie powiązane karty charakterystyki substancji niebezpiecznych (MSDS). Podczas eksperymentowania z poszyciem siarczanem miedzi należy nosić sprzęt ochronny.

1. Przygotowanie roztworu do powlekania siarczanem miedzi

UWAGA: Wodny roztwór do powlekania siarczanem miedzi jest przygotowywany przez połączenie kwasu siarkowego (0,5 mol/L), siarczanu miedzi (0,4 mol/L), chloru (Cl, 1,41 mmol/L), glikolu polietylenowego (PEG; MW 4000: 0,025 mmol/L), dwusiarczek bis(3-sulfopropylo) (SPS, 0,003 mmol/L) i Janus Green B (JGB, 0,004 mmol/L) w czystej wodzie.

1. Umieść mieszadło w zlewce o pojemności 1 l i wlej 600 ml czystej wody. Dodaj kwas siarkowy (95,0%: 49,04 g) małymi porcjami, mieszając. Pozostaw do ostygnięcia roztworu.
2. Stopniowo dodawaj siarczan miedzi (99,5%: 99,876 g) do roztworu. Mieszaj przez 30 minut.
3. Dodać 23,7 ml kwasu solnego (0,02 mol/l), 0,1 g glikolu polietylenowego, 1 ml roztworu SPS o stężeniu 1 mg/l i 1 ml roztworu JGB o stężeniu 2 mg/l.
4. Przenieść roztwór do kolby miarowej (1 l). Dodać czystą wodę i dostosować do 1 l. Przenieść roztwór siarczanu miedzi do pojemnika z polietylenu i przechowywać w temperaturze pokojowej w ciemności.

2. Tworzenie Cu(I) w roztworze galwanicznym

1. Wlać 150 ml roztworu siarczanu miedzi do zlewki o pojemności 200 ml. Umieść mieszadło w zlewce i mieszaj z prędkością 500 obr./min. Roztwór galwaniczny należy wcześniej pozostawić w temperaturze pokojowej (23 °C ± 1 °C) na 1 godzinę.
2. Włóż probówkę do zlewki i pozwól azotowi przepływać (około 85 ml/min). Odtleniać roztwór galwaniczny azotem gazowym przez ponad 30 minut.
3. Przytnij blachę miedzianą o grubości 0,3 mm za pomocą metalowych nożyc do wymiarów 9,5 cm x 2 cm. W ten sam sposób wytnij platynową płytkę o grubości 0,1 mm.
4. Umyj płytkę miedzianą i platynową płytką etanolem i spłucz czystą wodą. Suszyć gazowym azotem.
5. Przymocuj miedzianą i platynową płytkę do przyrządu mocującego, włóż ją do zlewki i zamocuj. Powierzchnia zanurzona każdej płytki w roztworze galwanicznym wynosi 4 x 2^cm2 (patrz Rysunek 2).
   UWAGA: Przyrząd składa się z akrylowej części mocującej zlewkę (Rysunek 3 (1)) i metalowych części elektrody (Rysunek 3 (2)). Część elektrody składa się z części do zamocowania płytki, a część łączy się z przewodem z zasilacza.
6. Podłącz elektrodę (anodę) miedzianej płytki do dodatniego końca zasilacza (Rysunek 3 (3)), a elektrodę platynowej płytki (katody) do ujemnego końca zasilacza (Rysunek 3 (4)).
7. Włącz zasilanie stałym prądem 1,0 A (gęstość prądu: 62,5 mA/cm²). Cu(I) powstaje w roztworze galwanicznym zgodnie z czasem elektrolizy, a stężenie Cu(I) (skumulowana ilość) jest maksymalizowane w ciągu około 10 minut.
   UWAGA: Jeśli płytka zostanie włożona podczas obracania się mieszadła, roztwór galwaniczny może się rozsypać, a zlewka może się przewrócić. Zainstaluj przyrząd przed włączeniem zasilania, aby uniknąć niebezpieczeństwa.
8. Wyłącz zasilanie po 10 minutach i zatrzymaj mieszadło. Pozostaw na około 10 minut, aż cząsteczki opadną.

3. Ilościowy pomiar Cu(I)

1. Przygotować roztwór BCS (^10-2 mol/l), rozpuszczając 0,36 g cząsteczki w 100 ml czystej wody. Wymieszać roztwór i rozpuścić BCS w nadmiarze w stosunku do miedzi jednowartościowej. Roztwór BCS należy przechowywać w pojemniku odpornym na działanie światła, a pojemnik przechowywać w ciemności.
   UWAGA: W pomiarze stężenie BCS w roztworze próbki jest dostosowywane do 1,000 lub więcej razy stężenia Cu(I).
2. Dodać 60 ml kwasu octowego (1 mol/l) i 25,2 ml roztworu NaOH (1 mol/l) do 120 ml czystej wody, aby przygotować roztwór neutralizujący (roztwór buforowy).
3. Umieścić mieszadło w celi pomiaru absorpcji (długość drogi optycznej: 1 cm) i wlać 2,5 ml roztworu neutralizującego i 219 μl roztworu BCS.
4. Zmieszać 22 μl próbki roztworu galwanicznego (etap 2.9). Mieszaj przez 20 min.
   UWAGA: Aby upewnić się, że funkcja BCS jest normalna, pH mierzonego roztworu próbki nie powinno spaść poniżej 4. BCS selektywnie tworzy kompleks z Cu(I). Kompleks Cu(I)-BCS absorbuje się w obszarze widzialnym (400 do 550 nm), a roztwór neutralizujący rozwija pomarańczowy kolor (Rysunek 4).
5. Zmierzyć widma absorpcyjne roztworu próbki (3.4) za pomocą spektrofotometru UV/vis (zakres długości fali: 400–600 nm) (Rysunek 5e).
   UWAGA: Nie ma ograniczonej aparatury pomiarowej i warunków i pożądane jest, aby były one identyczne w jednej serii eksperymentów.
6. Obliczyć stężenie Cu(I) za pomocą prawa Lamberta-Beera:
   A = εlc
   gdzie A to absorbancja, L to długość drogi optycznej, ε to molowy współczynnik absorpcji (BCS: 1,2 × 10⁴ przy 485 nm), a c to stężenie molowe (mol/L) substancji rozpuszczonej.
   UWAGA: Ponieważ długość ścieżki optycznej wynosi 1 cm, stężenie Cu(I) w komórce to po prostu absorbancja podzielona przez molowy współczynnik ekstynkcji. Wartość otrzymana przez pomnożenie stosunku 125 (krotne rozcieńczenie roztworem neutralizującym) jest stężeniem Cu(I) roztworu galwanicznego.

4. Pomiar wtrysku krzywych reakcji barwy Cu(I) i BCS

1. Do pomiaru iniekcji należy użyć spektrofotometru UV/vis z funkcją pomiaru czasu powyżej 20 minut. Spektrometr powinien mieć pokrywę komory na próbkę z portem strzykawki (Rysunek 6 po lewej) oraz uchwyt na celę termostatyczną z mieszadłem.
2. Do pomiaru absorbancji użyj kwadratowej kuwety o wymiarach 1 cm x 1 cm. Umieść mieszadło w komorze absorpcyjnej.
3. Wlać do komórki 2,5 ml zobojętnionego roztworu przygotowanego w 3.2 i 219 μl roztworu BCS przygotowanego w 3.1 do komórki. Zmaksymalizuj prędkość obrotową mieszadła.
4. Ustaw czas pomiaru na 1,270 s w trybie pomiaru czasu przy 485 nm i zacznij. Po upływie jednej minuty od rozpoczęcia wstrzyknąć 22 μl próbki roztworu do powlekania (2.9) za pomocą pipety z portu strzykawki w pokrywie komory. Zostaną uzyskane krzywe reakcji Cu(I) i BCS (Rysunek 6 po prawej).

Wyniki

Stężenie Cu(I) w roztworze do powlekania można określić na podstawie absorbancji chelatu Cu(I)-2BCS przy 485 nm. Rysunek 5 pokazuje widma absorpcyjne roztworów galwanicznych, które były elektrolizowane przez 0, 4, 6, 8 i 10 minut. Stężenie Cu(I) ma tendencję do wzrostu od 0 do 10 minut w zależności od czasu elektrolizy. Jednak w wyniku pomiaru czasowo-rozdzielczego, oprócz składowej chwilowej w reakcji między BCS i Cu(I) pojawiła się składowa opóźniająca. Zmniejsza to stosunek sygnału do szumu (stosunek sygnału do szumu) wartości absorbancji i uniemożliwia dokładne określenie stężenia Cu(I). Do określenia stężenia Cu(I) zaleca się stosowanie metody iniekcyjnej, ponieważ zmiana absorbancji spowodowana wstrzyknięciem roztworu galwanicznego jest mierzona za pomocą rozkładu w czasie (Rysunek 6).

Informacje na temat struktury utrzymującej Cu(I) w roztworze do powlekania są uzyskiwane przez analizę numeryczną krzywej reakcji. Ogólnie rzecz biorąc, Cu(I) jest szybko utleniany do Cu(II) w roztworze wodnym; ale w roztworze galwanicznym uważa się, że jest stabilizowany przez tworzenie kompleksu z dodatkiem (zwłaszcza PEG)¹⁴. Krzywa reakcji odzwierciedla proces chelatacji Cu(I) i BCS. Krzywa reakcji składa się ze składnika, który zwiększa się natychmiast po wstrzyknięciu roztworu galwanicznego oraz składnika, który powoli zwiększa się w ciągu kilkudziesięciu minut. Składniki te sugerują, że w roztworze galwanicznym znajduje się wiele struktur utrzymujących Cu(I). Charakterystykę roztworu galwanicznego zawartego w Cu(I) można ocenić, analizując krzywą reakcji. Zakładając, że reakcja Cu(I) z BCS jest reakcją pierwszego rzędu w odniesieniu do stężenia Cu(I), otrzymaliśmy następującą kinetykę reakcji absorbancji: Przy:

At = A0 + AL [1 – exp (−t/TL)]

t to czas od rozpoczęcia pomiaru, A0 odpowiada składowej, która reaguje natychmiast (absorbancja przy t = 0), a AL odpowiada składowej, która reaguje wolno (At - A0). TL jest stałą czasową składowej AL. Aby zasymulować krzywą reakcji barwy, zastosowaliśmy wzór do oryginalnego oprogramowania analitycznego (oprogramowanie może być dostępne na rynku)^13,15. Krzywa symulująca zmianę absorbancji reakcji barwy roztworu galwanicznego jest pokazana na rysunku Rysunek 7. Na podstawie symulacji określa się ilościowo parametry (A0, AL, TL) związane z akumulacją Cu(I). Wyniki symulacji na tym rysunku to A0 = 0,053, AL = 0,098, TL = 13,6 min i r² = 0,998. Rysunek 8 (wykres) przedstawia wartość symulacji A0 w roztworze do powlekania, który był elektrolizowany przez różne czasy. Chociaż wartość A0 nie zmieniła się znacząco do 4 minuty elektrolizy, zaobserwowano wzrost odpowiadający czasowi elektrolizy z 6 min do 10 min.

Na podłożu miedzianym przez 10 minut przeprowadzono posiewy roztworami elektrolizy w celu zbadania wpływu Cu(I) na jakość miedziowania, taką jak chropowatość i morfologia. Rysunek 8 pokazuje obrazy SEM (Skaningowy Mikroskop Elektronowy) struktury powierzchni filmu zdeponowanej roztworami elektrolizy. Struktura filmu po 0 min i po 4 min powlekania elektrolizą jest prawie nie do odróżnienia. Występują tam drobne cząstki gęsto zaadsorbowane o wielkości kilkudziesięciu nanometrów i gładkiej morfologii powierzchni. Po 6 minutach powlekania elektrolizą na powierzchni pojawia się obrzęk. Po 10 minutach powlekania elektrolizą pojawia się duża, masywna szorstkość.

Rysunek 1: Struktura i widmo absorpcyjne kompleksu Cu(I)-BCS. Świeży roztwór siarczanu miedzi i roztwór do elektrolizy. Ponieważ Cu(I) jest akumulowany w roztworze galwanicznym przez elektrolizę, widmo absorpcyjne kompleksu Cu(I)-BCS obserwuje się w próbce roztworu do galwanizacji elektrolitycznej. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 2: Schemat ideowy sprzętu do eksperymentu elektryfikacji (po lewej) i reprezentatywne warunki eksperymentu elektrolizy (po prawej). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 3: Rysunek kombinacji części, które mają być zasilane w eksperymencie. Przymocuj przyrząd z płytką elektrody do szklanej zlewki i podłącz go do zasilania. (1) Część mocująca zlewkę akrylową, (2) części elektrody metalowej, (3) elektroda miedziana (anoda) i (4) elektroda płytkowa platynowa (katoda). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 4: Pomiar absorpcji Cu(I). Procedura pomiaru absorpcji (po lewej) i zdjęcia roztworu próbki (po prawej). Świeży roztwór do powlekania siarczanem miedzi (niebieski) i roztwór do elektrolizy (pomarańczowy). Ponieważ Cu(I) gromadzi się w roztworze galwanicznym przez elektrolizę, ma kolor pomarańczowy w próbce roztworu do elektrolizy. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 5: Widma absorpcyjne Cu(I)-BCS w roztworach elektrolitycznych. Czas elektrolizy: (a) 0, (b) 4, (c) 6, (d) 8 i (e) 10 min. Ponieważ absorbancja Cu(I)-BCS na ogół wzrasta wraz z wydłużaniem się czasu elektrolizy, uważa się, że ilość Cu(I) zgromadzonego w roztworze galwanicznym jest zwiększona. Ten rysunek jest modyfikacją rysunku 2 z Koga et al. 2018¹⁵. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 6: Pomiar wtrysku. Po lewej: Zdjęcie pokrywy komory. W górnej części komórki znajduje się port strzykawki; Włożyć tam pipetę i wstrzyknąć roztwór próbki. Po prawej: Krzywa reakcji roztworu galwanicznego, który był elektrolizowany w stężeniu 1,0 A przez 10 min. Wyraźnie obserwuje się gwałtowny wzrost absorbancji bezpośrednio po wstrzyknięciu i delikatny wzrost. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 7: Symulacja absorbancji roztworu galwanicznego (1,0 A, 10 min). : punkt pomiarowy, linia ciągła: krzywa dopasowania. Ten rysunek jest modyfikacją rysunku 4 z Koga et al. 2018¹⁵. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 8: Osadzanie w porównaniu z czasem elektrolizy. (Wykres) Znormalizowane parametry dopasowania absorbancji są wykreślane w zależności od czasu elektrolizy, A0. (Zdjęcia) Obrazy SEM powierzchni folii galwanicznej, które zostały zdeponowane w każdym roztworze elektrolizy (czasy powyżej zdjęć to czasy elektrolizy). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Dyskusja

Rysunek 2 schematycznie przedstawia system do eksperymentu z elektrolizą. Przyrząd jest zamówionym elementem, który składa się z części akrylowej do przymocowania do zlewek oraz części metalowych do mocowania płytek i do podłączenia do zasilania. Dzięki temu mechanizmowi powierzchnia zanurzenia płyt staje się stała, a zależność między wartością prądu a gęstością prądu jest utrzymywana na stałym poziomie. W naszych warunkach zanurzenie wynosi 4 cm x 2 cm, a gęstość prądu wyniesie 62,5 mA/^cm2 przy prądzie 1 A. W procedurze akumulacji Cu(I) miedziana płytka jest przymocowana do anody, a platynowa płytka jest przymocowana do katody. W celu zwiększenia efektywności akumulacji Cu(I) zaleca się wcześniejsze odtlenienie roztworu galwanicznego gazowym azotem.

Ilościowy pomiar Cu(I) składa się z prostej procedury. Wlej roztwór neutralizacyjny i roztwór BCS do komórki i wymieszaj roztwór galwaniczny (ryc. 4). Konieczne jest mieszanie przez ponad 20 minut, aż Cu(I) i BCS wystarczająco zareagują. Ma to na celu zapewnienie dokładności pomiaru poprzez wystarczające przyspieszenie reakcji. Jeżeli Cu(I) jest zawarty w roztworze do powlekania, roztwór próbki wydaje się pomarańczowy i otrzymuje się widmo absorpcyjne o wartości piku przy 485 nm. Zmiany koloru roztworu spowodowane złożonym tworzeniem się były dramatyczne i zaskoczyły wielu techników miedziowania.

Potwierdzono, że Cu(I) gromadzi się w roztworze, gdy prąd przepływa przez roztwór siarczanu miedzi (rysunek 5). Widmo absorpcyjne pokazuje kształt kompleksu Cu(I)-BCS, który jest odpowiedni do obliczenia stężenia Cu(I) na podstawie absorbancji przy 485 nm. Chociaż wartość prądu jest dowolna, Cu(I) prawie nie kumuluje się przy wartości prądu 0,2 A i wymagana jest wyższa wartość prądu. Chociaż ilość akumulacji Cu(I) ma tendencję do zwiększania się wraz z czasem elektrolizy, jest ona nasycana nadmiernym prądem (na przykład elektroliza przez ponad 10 minut przy 1,0 A). Ilość akumulacji Cu(I) zwiększała się w wyniku elektrolizy przez 10 minut, gdy wartość prądu wynosiła od 0,5 do 1,0 A¹⁴. Gdy płynął nadmierny prąd (na przykład o natężeniu 1,0 A przez 20 minut), stężenie Cu(I) zmniejszało się. Uważa się, że jest to związane z powstawaniem cząstek miedzi w wyniku postępu nieproporcjonalnej reakcji.

Reakcja Cu(I) i BCS w roztworze galwanicznym składa się z wielu składników czasowych, co często utrudnia dokładne określenie stężenia. Aby rozwiązać ten problem, pożądany jest pomiar wtrysku (rysunek 6). W tym pomiarze intensywność absorpcji kompleksu Cu(I)-BCS jest uzyskiwana jako ilość zmieniona w stosunku do linii podstawowej przed wstrzyknięciem roztworu do posiewu, dzięki czemu można ją dokładniej określić. Ponadto, ponieważ krzywą reakcji można po prostu analizować numerycznie, stężenie można poznać z dużą dokładnością, nawet jeśli reakcja nie została zakończona. Uważa się, że składniki krzywej reakcji odzwierciedlają strukturę retencji Cu(I) w roztworze galwanicznym¹⁴.

Ważne jest, aby modelować strukturę utrzymywania Cu(I) w roztworze galwanicznym w stosunku do twierdzenia, że Cu(I) w kąpieli galwanicznej natychmiast utlenia Cu(II). Proponujemy następujący model na podstawie analizy charakterystyk obecnej ilości, tworzenia i akumulacji Cu(I). Część Cu(I) wymytego z płytki miedzianej jest zatrzymywana w roztworze w postaci kompleksu Cu(I)-PEG. Uważa się, że we wczesnych stadiach tworzenia kompleksu jony chlorkowe odgrywają rolę jako tymczasowy stabilizator Cu(I)^6,8. Cu(I) skoordynowany z PEG jest wbudowany w trójwymiarową strukturę i znajduje się w środowisku hydrofobowym. Gdy tworzenie się Cu(I) jest sprzyjane, nadmiar Cu(I) jest koordynowany z powierzchnią PEG i może znajdować się w pobliżu cieczy. Ponieważ Cu(I) na powierzchni reaguje szybko z BCS, będzie odzwierciedlać składową A0 krzywej reakcji. Ponieważ Cu(I) wewnątrz PEG jest chroniony przed atakiem BCS, ma powolną składową AL. Zwrócono uwagę, że składnik A0 wpływa głównie na jakość folii galwanicznej¹⁵. Informacje te są ważne dla zarządzania roztworem galwanicznym.

Przyspieszając denaturację roztworu do powlekania i sprawdzając skumulowane stężenie Cu(I) oraz strukturę utrzymywania, możliwe jest wyraźne scharakteryzowanie roztworu do powlekania. Jest to ważne nie tylko dla zrozumienia procesu powlekania, ale także dla przewidywania jakości folii galwanicznej, która ma zostać wyprodukowana. Na podstawie weryfikacji obrazu SEM wykazano, że stężenie Cu(I), zwłaszcza składnika A0, jest silnie zaangażowane w generowanie chropowatości powłoki galwanicznej (ryc. 8). Pomiar Cu(I) na miejscu daje nowe wskazówki dotyczące postępowania w kąpielach galwanicznych.

Badania te mogą przyczynić się do zarządzania kąpielą galwaniczną w oparciu o pomiar optyczny. Naszym celem jest opracowanie systemu, który będzie w stanie ocenić stan kąpieli galwanicznej na linii produkcyjnej na czas i na miejscu.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule

Nazwa	Firma	Numer katalogowy	Komentarze
Kwas octowy	Wako	016-18835
BCS	Dojindo	B002
Płyta miedziana	YAMAMOTO-MS	B-60-P05
Siarczan miedzi	Wako	033-04415
Kwas hydrochorynowy	SIGMA-ALDRICH	13-1750-5
JGB	Wako	106-00011
Magnetyczny Mieszadło	Iuchi	HS-30D
NaOH	NACALAI TESQUTE	31511-05
PEG4000	Wako	162-09115
Platynowa płyta	NILACO	PT-353326
Zasilacz	TAKASAGO	LX018-28
SPS	Wako	327-87481
Mieszadło	AS ONE	1-5409-01
Kwas siarkowy	Wako	192-04696
Króciec strzykawkowy	JASCO	CSP-749
Uchwyt na kuwetę termostatyczną z mieszadłem	JASCO	STR-773
Spektrofotometr UV/vis	JASCO	V-630