硫酸铜浓度及电流密度的变化对游离微珠辅助磨电铸铜的影响

目的研究硫酸铜浓度及电流密度的变化对游离微珠辅助磨电铸铜电流效率和沉积层表面形貌、显微硬度的影响。方法使用立式阴极回转电铸设备进行单因素电铸试验,在硫酸铜质量浓度分别为40、80、120 g/L的条件下,将电流密度由1 A/dm^(2)增至4 A/dm^(2)进行试验。使用库仑计测量记录流经试验回路的电荷量,使用精密电子天平称取铜沉积层的质量,使用扫描电子显微镜观察铜沉积层的表面微观形貌,使用显微硬度计测量铜沉积层的显微硬度。结果硫酸铜质量浓度为40 g/L,电流密度由1 A/dm^(2)提高到4 A/dm^(2)时,沉积层的表面形貌逐渐趋于光滑平整,电流效率随着电流密度的增加先提高、后降低,在电流密度为2 A/dm^(2)时增至最高95.4%,在电流密度为4 A/dm^(2)时下降至最低92.7%。电流密度由1 A/dm^(2)提高到3 A/dm^(2)时,显微硬度由120.3HV增至最高139.8HV。电流密度为4 A/dm^(2)时,沉积层的表面粗糙度Ra最低,为0.19μm。硫酸铜质量浓度为80 g/L条件下,电流密度为4 A/dm^(2)时的沉积层表面最为平整,沉积层的表面粗糙度较低,为0.62μm。电流密度由1 A/dm^(2)提高到4 A/dm^(2)时,电流效率由94.1%增至最高97.2%,显微硬度由119.4HV增至最高146.3HV。硫酸铜质量浓度为120 g/L条件下,电流密度由1 A/dm^(2)提高到4 A/dm^(2)时,沉积层表面的毛刺逐渐变小,且数量也逐渐减少,电流效率由93.9%增至最高97.6%,显微硬度由117.3HV增至最高136.4HV。结论在一定条件下提高电流密度或降低硫酸铜浓度,均可改善沉积层的表面形貌,提高沉积层的显微硬度。游离微珠的运动磨削既可以改善沉积层的表面形貌,也可以改善沉积层内部的晶粒组织结构,提高沉积层的显微硬度,但微珠的运动会磨削掉沉积层表面微量的铜,降低电铸铜的电流效率。