电镀铜实验报告

镀金在工业、装潢、艺术等诸多领域都有着重要 的应用，但目前我国现有的技术，特别是工业上 所使用的镀金技术都存在着高能耗、高污染、低 效率的缺陷，造成能资源浪费、成本过高、环境 污染等一系列问题，不利于建设资源节约型、环 境友好型的社会，阻碍新型化工业的发展。

同时，我们小组的成员在生活中发现，有许多 金属采用了镀铜技术，使金属更为美观、耐用。 但经过上网搜索发现，绝大多数镀铜技术为有电 镀铜，只能用于工业，对于小件金属镀铜显得太 过复杂，出于为祖国科技发展贡献力量的热情， 同时也出于个人兴趣以及自我提高、自我充实的 目的，我们小组设计实验，探寻节能、简便、实 用、可行，更适合于在生活中应用的无电镀铜技 术。

二、课题研究的目标：

对无电镀铜的方法有所了解，用简易工具、原 料，探寻无电镀铜的方法：在铁钉、刀片等金属 上镀上一层铜膜。同时在传统镀铜工业的基础 上，增进知识，做一个有心的化学学习者。

三、 课题的新颖性：

出于对化学学科的浓厚兴趣，小组成员主动提 出探究镀铜的方法，在课题研究的过程中打破了 传统镀铜思想的束缚，自己动手做试验，并大胆 提出问题与猜想，用一种全新的理念思考问题， 另辟蹊径，探寻新思路、新方法。

四、 可行性分析：

运用电镀的原理，设计了实验，该实验遵循科 学性、可行性，小组成员自备实验器材与相关药 品，比如常见金属铜、铁，普通家庭中易获得的 食盐，白醋等进行实验，简便可行。

五、 课题研究方案（内容、方法、途径）：

1. 通过高一第一学期对金属的学习，小组成员

对于镀金属的方法产生了浓厚的兴趣

2.   小组成员通过图书馆，网络等多方面途径，

查阅大量资料，搜集和积累有关文献，对每 一种传统镀铜方法进行细致、全面的评价。

3.   大家齐心协力经过严密的讨论，设计了实

验。

4.   按照设计的实验，自备实验药品，请教化学

老师，作了充分的准备工作，自己动手。

5.   在实验后，大家撰写论文和实验报告，亲身

感受无电镀铜的优点与化学的神奇魅力。

六、论文：

对无电镀铜”的研究

（一）弓厅

无论是从化学还是生活的领域上说，我们对铜 并不陌生。铜是人类最早发现的古老金属之 一,早在三千多年前人类就开始使用铜。自然界 中的铜分为自然铜、氧化铜矿和硫化铜矿。现在 世界上80%以上的铜是从硫化铜矿精炼出来的， 这种矿石含铜量极低，一般在2-3%左右。铜具有 许多可贵而优异的物理化学特性和奇妙的功能 ， 不但为人类社会的进步作出了不可磨灭的贡献 ， 而且随着人类文明的发展不断开发出新的用途 。

从化学1中，我们已学了不少关于铜的化学知 识。铜的性质，特征，种类及冶炼方法。我们知 道了铜的热导率很高，化学稳定性强，抗张强度 大，易熔接，且有很好的抗蚀性、可塑性、延展 性。而常见的铜，有黄矿铜，孔雀石等。至于冶 炼铜的方法，我们已学了电解法（电解氯化铜溶 液），湿法炼铜，生物炼铜和粗铜的精炼等。

那么，如何用简便的方法镀铜，以此来应用于 我们的生活中呢？经过化学课上的学习，本化学 小组对镀铜产生了浓厚的兴趣，大家共同合作进 行了深入的探究。

（二）传统镀铜方法

一般来说，现在所使用的传统镀铜方法有非金 属流液镀铜法，无氰镀铜液及无氰镀铜法，通路 孔镀铜法，小直径孔镀铜法，不溶阳极电镀铜

法，半导体活化材料化学镀铜法，非水体系储氢 合金粉的化学镀铜法，绝缘瓷套低温自催化镀铜 法，碳纤维均匀镀铜工艺，陶瓷玻璃常温化学镀 铜法等。

由于涉及专利问题，以上镀铜方法均不能找到 详细过程。但是我们在探究的过程中发现，以上 这些镀铜方法往往耗资巨大，因为大多镀铜工艺 适用于工业，因此在操作过程中具有一定危险性 与困难性，也曾发生过在镀铜工艺过程中工作人 员中毒的事件。因此，探究新的，更安全，更合 理，更简便的镀铜方法也是科学家们迫在眉睫的 研究问题。

（三）关于无电镀铜

此为日本东京株式会社日矿材料申请的专利 。 一种无电镀铜溶液，其特征在于与第一还原剂一 起使用作为第二还原剂的次磷酸或次磷酸盐，并 同时使用抑制铜沉积的稳定剂。第一还原剂包括 福尔马林和二羟乙酸，次磷酸盐包括次磷酸钠、 次磷酸钾和次磷酸铵。抑制铜沉积的稳定剂包括 烟酸、硫脲、2-巯基苯或巯基乙酸。在较难发生 镀敷反应的镜面（例如半导体晶片等）上无电镀铜 时，该无电镀铜溶液可以在降低的温度下上实现 均匀镀敷。

铜金属的无电电镀制成的阻挡层沉积能给人们 带来很多好处。它适应集约型工业的特点，环保 安全，适合科技工作者的研究与工业上技术的进 一步革新；在工业上有广泛应用，如上图所示， 它可作为电镀铜的有效补充，是高新工艺的重要 组成部分。据乐观估计，未来在镀铜工业上无电 镀铜将会有更广阔的发展前景。

无电镀铜的优点中，有对双向导电的选择性， 有再沉积一种无定形合金的可能性，有通过加入 一种第三组份而使二元合金的性质增强化的好 处，有高可靠性和低成本费用。在集成电路的结 构中在铜和钻的面上，在碱性溶液中常沉积一层 富钻的钻一^ —确三元合金。合金中磷的成分较 高（以重量计约11 %）,低的第三组份钨（约以重 量计占2%）。

以无电镀铜膜作为后续电镀铜的晶种层，得到 纯度相当高，表面粗糙度低，电阻系数低，残留应 力低，填充能力极佳的铜金属内连线，具有绝佳 的平整度与良好的阶梯覆盖性，

铜镀层与

几何结构一致成份纯且均匀，此一整合性低温 电化学镀铜法，非常适合作为下一时代90 nm 以 下超大型积体电路中金属内连线之使用。

（四）探究无电镀铜的实验

［实验目的］探究学生利用日常材料进行无电镀 铜的可行性

［实验原理］

所谓电镀，就是应用电解原理，在某些金属表 面镀上一薄层其它金属或合金的过程。

［关于实验的猜想与问题］

1.    铜片在氨水中浸没时与在玻璃罐中时的状态

是否相同？

2.    在将铜片放入溶液中后，为什么铜绿会消

失，铜片会露出金属的本色，而铜片表面又 为

什么会有气泡产生？

［实验时间］20##年2月2日下午第四节课

［实验场所］效实中学化学实验室

［实验用品］

氨水、铜片（约20枚）、盘子、足量餐巾纸、 百洁丝、铁钉（约4枚）、足量食盐、足量白醋， 茶匙，玻璃罐2个，盘子2个，纸巾若干

［实验步骤］

1、 取20枚铜片及足量餐巾纸，准备好盘子放 于通风处，先将几层纸巾均匀平铺于盘子上，然 后将铜片均匀置于餐巾纸上。

2、 将氨水淋在铜片上，使得铜片刚好浸没在 氨水中，晾干。观察到氨水在倒入盘子后迅速放 出有刺激性气味的气体，在很长一段时间内刺鼻 气味没有消失。当氨水浸没铜片后约三分钟，餐 巾纸上呈现出蓝色，且在铜片晾干后，表面形成 一层铜绿。(铜片与氨水和空气中的二氧化碳反 应，生成了碱式碳酸铜和氨气，放出的有刺激性 气味的气体即为氨气。推测实验方程式： 2cu+nh3 ? h20+co2 =cu2(oh)2co3+nh3 f )

3、将白醋倒入玻璃瓶中(约半瓶)，然后将半 勺食盐倒入玻璃瓶中，用茶匙搅拌直至食盐完全 溶解。

4将20枚铜片放入玻璃瓶里静置。观察到铜片 表面的铜绿基本消失，铜片露出铜的金属本色， 铜片表面有气泡产生。

5.   用百洁丝擦拭铁钉表面，直到铁钉露出金属 光泽。然后将铁钉放入玻璃罐中，静置过夜。观 察到：将铁钉投入溶液后，立即有大量气泡产 生，并附着于其表面。

6.   将玻璃瓶静置于阴凉通风处二至三日，观察 到：过夜后铁钉表面形成了一层铜膜，并随着时 间的推移铜膜逐渐致密。当玻璃瓶被静置后数 日，仍能看到有气泡产生，同时溶液呈橘红色， 铁钉与铜片较刚放入时显现出更明亮的光泽 。

［误差分析］

1、 因时间关系，铜片在没有完全晾干的情况 下，或是铁钉表面的铁锈没有完全被百洁丝擦

去，未充分显出光泽时，即被投入白醋中，可能 造成误差或使现象不明显。

2、 白醋及氨水的质量得不到充分保证，用量 尚需斟酌。

3、 由于实验所需材料均为自备（除氨水与铜片 外），因此与专业材料相比，难免在用量与用法上 有所误差，这可能造成实验结果不明显。

［实验结论］

经过较长时间的静置，玻璃瓶中的铁钉表面已 覆盖上一层薄膜，表面显铜的自然光泽，

—这表明用此法镀铜取得一定成效。(cu — 2e

=cu2+ )

猜测铜离子与醋酸以及氢氧根反应，生成铜、 甲酸氢根与氢气。推测实验方程式：

+-- cu2+2ch3cooh+4oh=cu+2hc2o4+5h2 f

(五)  对于实验的评价

^1.         关于化学学习：

根据以上结论，我们了解了 无电镀铜”的基本 方法，将 有电镀铜”和 无电镀铜”紧密的结合在 一起，并且这个实验在实验室就能完成，简单方 便，我们从中更体会到了化学的灵活性以及化学 与生活的紧密联系。

^2.        关于实验：科学性：

不断地通过学习、思考、研究获取新知识，并 且学以致用，解决实际问题。时效性：

无电镀铜是当今社会的一大化学热点，对它的 研究就意味着跟上时代的脚步，就是对世界的充 分了解，就是快速的溶入整个世界，具有现代化 学理念。创新性：

在实验室中进行这个无电镀铜的实验，不同与 其他的试验，试验场所发生了质的飞跃，从仪器 精密的工厂了，来到了简单方便的实验室，把程 序繁琐的试验过程变成了简单的试验探索，这也 就是其创新意义之所在：删繁就简。探索性： 无电镀铜”对于大多数的同学来说还是比较陌 生的，所以无电镀铜这个试验也是对不知道的化 学领域的探索研究。通过这次实验，我们不仅加 深了对化学的了解，更是体验到了探索精神和乐 趣。合理性：

本次课题研究，先由课题选择、查阅资料、再 制订实验方案、再进行实验，以验证理论推想， 最终得出结论。理论指导了实践，实践验证了理 论，最后形成结论，完成了理论 践 理 论”三步走，整个过程思路清晰、完整、有条 理。可行性：

本次课题研究中所用器材和药品都是很常见且 简易的，基本可以在家庭的厨房中找到，成本低

廉，这也是本次课题      电镀铜的最大优点。

有待进一步完善的问题：

其一是速度太慢，需1 —天小铁钉才能完整地 镀上铜膜；

其二是4 -5天后仍浸在介质中的刀片表面铜膜 脱落，刀面呈黑色。可见如要将该法应用于工业 生产中需对此法的生产工艺作进一步的研究，以 完善其实用性。

^3.      关于实验细节：

值得学习的地方：

(1 ).实验进行的严密性：这里的严密性不仅 仅是指实验步骤的严密，也是指实验前对可能发 生的意外作出的周密思考，对于有刺激性气味的 化学反应过程，均在通风处完成；所有药品的 取、放以及实验操作都严格遵守实验规范。

(2).多次实验看结果：不同与普遍的化学实 验，出于严谨考虑，本次实验我们作了多组平行 试验，在实验过程中及时记录实验现象，并持续 跟踪观察、记录，使实验结果更有代表性，更能 说明问题。

可以改进的地方：

（1）.实验器材的精确性：实验器材应该新 买，而不应该个人准备，虽然这只是一个小实 验，但药品的纯度则会对实验造成影响。

^4.      关于小组合作：

（1） .在此实验前，小组成员进行了积极且充 分的准备，除铜片和氨水外，所有的器材和药品 都由组员从各自家中带来，并及时与老师沟通借 用所缺的实验用品、确定实验场所，并且查阅相 关的资料。

（2） .实验时，组员团结一致，分工合作，服 从命令，合理统筹。整个实验过程紧凑、高效， 用时约2/3小时，又快又好地完成了预期的实验 任务。在实验中，小组成员本着安全实验，实事 求是的原则和科学严谨的态度，力求圆满。

(3).实验结束后，在组长牵头主持下，小组 进行了实验总结，并着手撰写相关论文和实验报 告。

5关于实验成果

我们成功地在铁钉、刀片上镀上了一层铜膜， 取得了预期的效果，验证了实验前的推理和判 断。

七、成果形式：

两个装有铜片的玻璃罐，一份综合的实验报 告，一篇研究性学习活动论文。

八感想：

这次的实验不仅对于我们以后在化学的学习上 会有很大帮助，而且在以后的社会生活中也会受 益无穷。因为我们明白了如何合理利用铜及对铜 的收藏。这也为步入科技发达的社会做好了很好 的理论铺垫。这次实验不仅有利于整个大的环 境，也有利于我们这黄金一代综合素质的提高，

真可谓是益处多多，我们都希望以后还能再进行 这样的实验。

在此次，也是首次课题研究中，组员们在组长 的主持下，积极参与，积极探索，集思广益，是 本次课题取得成功的重要因素。在研究过程中同 学们表现出来的善于思考、实事求是、互助合 作、科学合理的工作方式是我们一辈子受用的。

九参考书目：

《物理化学》傅献彩、沈文霞、姚天扬主编 高等教育出版社20##年

《金属材料学》作者：李云凯 北京理工大学出 版社2006 年1月

《近代化学导论》上下册     高教出版社

20##年版

《化学工程基础》武汉大学主编高等教育出 版社第一版篇二：实验四 光亮电镀铜

实验四     光亮电镀铜

一、目的及要求

1、 熟悉电镀小试的装置和仪器设备。

2、 掌握光亮镀铜溶液的配制及预镀工艺。

3、 进行赫尔槽试验，分析光亮剂影响。

二、 仪器、化学试剂

直流电源、电炉、控温仪、赫尔槽及试片、电 解铜板；

硫酸铜、硫酸、镀铜光亮剂、镀镍溶液、镍阳 极。

三、 实验步骤

1、 工艺流程

试片准备一嚴洗一咏洗一H除油一咏洗―― 蚀一―预镀镍一一（或铜锡合金）一咏洗一■酸性亮 铜一咏洗

2、 溶液配方及工艺条件

预镀镍溶液：

硫酸镍：         120                   ?140g/l

氯化钠：         7          ?9 g/l

硼酸：          0            ?40 g/l

3、用赫尔槽实验观察光亮剂对同层质量影 响，记录试验情况。

五、思考问题及要求

1、 酸性亮铜电镀前为什么要进行预镀？预镀 工艺有哪几种？

2、 溶液ph对铜层质量有什么影响？

4、以论文形式写出光亮剂对镀层质量影响为 内容的实验报告。

附录    用有机玻璃板自制赫尔槽

赫尔槽结构简单，制造和使用方便。目前国内 外已广泛应用于电镀实验和工厂生产的质量管 理，特别是应用于光亮电镀添加剂的控制，成为 电镀工作者不可缺少的工具，267ml赫尔槽尺寸 如图。材料：有机玻璃；槽深：65 ;厚：3-5

一、 目的要求

掌握有机玻璃黏结技术，自制267ml赫尔槽

二、 药品与材料：

有机玻璃板3~5mm厚

钢锯、细纱布180~270#、脱脂棉。

100ml棕色试剂瓶1个

三氯化烷、乙醇

三、 有机玻璃黏结剂配制：

配方：三氯甲烷95ml

乙醇1?2 ml

有机玻璃碎块或碎屑5克。

按上述比例配入棕色瓶中，避光、密封备用。

四、 制作：

1、  用钢锯按图中尺寸下料

2、  用细纱布将毛边打磨平整

3、 黏结：用脱脂棉先蘸点酒精将有机玻璃需 要粘合的地方擦洗干净，然后均匀地涂上一层

有机玻璃粘合液，将两块吻合压紧待溶液挥发 即可粘牢。

4、 如果有机玻璃板面上有玻璃划痕或象毛玻 璃一样模糊不清，可将白色抛光膏涂抹到布上

反复擦磨直至透明光洁，没有抛光膏可用牙膏 代替。

检查不漏水即可使用，若有渗漏现象，应再涂 些黏合剂。篇三：实验一电镀铜(1)1

实验一电镀铜

一、  实验目的

1.          了解电镀的主要装置。

2 . 了解镀铜电解液的主要成分和作用。

3.   掌握影响镀层质量的主要因素。

二、  实验仪器及材料

1 . 仪器：直流稳压源、导线、化学试剂、 电子天平、铜板，烧杯（500ml 2                              只，

100ml1只），鳄鱼夹，砂纸，一元硬币。

2.               药品：naoh， na4p2o7 ， cuso4 ， na2hpo4 ， nh4no3 ， na2co3 ， na3po4 ，

na2sio3 ，肉桂酸。

图1电镀cu实验装置

三、  实验原理

电镀是指在含有欲镀金属的盐类溶液中，以被 镀基体金属为阴极，通过电解作用，使镀液中欲 镀金属的阳离子在基体金属表面沉积出来，形成 镀层的一种表面加工方法。

本实验采用焦磷酸盐镀铜液，能获得厚度均 匀、结晶致密的镀铜层，而且操作简便、成本较 低且污染小。这种电镀液的主要成分是硫酸铜和 焦磷酸钠(na4p2o7)在溶液中形成的配合物焦磷 酸铜钠，反应式为：

cuso4+2 na4p2o7 宀 na4[cu(p2o7)2]+

na2so4 ;

配离子[cu(p2o7)2]6-   较稳定，溶液中游离

的cu2+浓度很低，所以阴极上的电极反应为：

[cu(p2o7)2]6- t cu2+ +2p2o74                          -

cu2++2e~ cu

总反应：[cu(p2o7)2]6-

+2e- t cu+2p2o74-

四、实验内容及步骤

1 ? 实验内容

(1)      熟悉镀铜装置的各种仪器及作用；

(2)      配制镀铜电解液；

(3)      观察镀铜工艺过程；

(4)      检查铜镀层质量，分析工艺参数对镀层质

量的影响

2.   实验步骤

(1)          硬币的预处理。用砂纸打磨硬币，然后 用去离子水冲洗干净，放入50 °C

的除油液中，超声清洗10分钟，将硬币用去 离子水冲洗干净并擦干，用

电子天平称量，质量记为ml。

除油液配方：naoh 30g/l   ，na2co3

30g/l ， na3po4 30g/l  ， na2sio3 4g/l 。

(2)          电镀条件。以铜片为阳极，硬币为阴 极，接通直流稳压电源，将盛电镀液

的烧杯置于水浴锅中，在25 C下，电流密度为

0.50 -0.75a ? dm-2 ，电镀液的 ph 值为 8.5，

极板间距为1.5cm，电镀时间在10分钟?15分 钟的条件下进行电镀。

电镀液配方：na4p2o7 150g/l                                ，cuso4

40g/l ， na2hpo4 25g/l  ， nh4no3 12g/l ，肉

桂酸3g/l。

(3) 镀后处理及镀件质量比较。电镀完毕后 将硬币用去离子水冲洗干净并擦

干，用电子天平称量，质量记为m2,观察镀层 表面的牢固程度和光亮程度。

五、  实验结果与讨论

六、  实验注意事项

1  .电解液化学品有一定的腐蚀和污染，实验 和观察过程中应避免手、皮肤直接接触；

2  .实验完成后电解液必须倒入专用容器集中 处理，不能随意倒入下水道，避免污染和腐蚀环 境。镀槽和电极零件应清洗干净。篇四：化学电 镀法材料工艺实验报告

化学电镀法材料工艺实验报告

罗强 材料物理112 2011034070

一、  实验原理

本次电镀实验利用电解池原理，将铜锌合金板 接在电源正极上作为电解池的阴极，将石墨接在 电源负极上作为电解池的阳极。在通电后，在阴 极附近ni离子被还原成金属附着在阴极的铜锌合 金板上，以完成电镀过程。

二、  实验仪器与药品

电解槽、电源、两块铜锌合金板、石墨棒、适 量O.lmol/Inino3 溶液、烧杯、量筒、玻璃

棒、电子天平、尺子、烘箱。

三、  实验条件

1、 电解槽中不用鼓泡，电解时可用玻璃棒搅 拌。

2、 电流用0.3a。

3、 电解时间为15min。

4、 电解在室温下进行。

四、 实验过程

1、抛光两块铜锌合金片，用清水清洗后用去 离子水冲洗，然后用乙醇溶液清洗，再用吹风吹 干。吹干后分别置于电子天平上称量，质量分别 记为 m仁84.7251g 和 m2=86.1009g。（注意：

ml为放入电解槽后离石墨棒较近的板子，m2为 放入电解槽后离石墨棒较远的板子）

2、 将两块板子放置在电解槽中，并固定好石

墨棒。用尺子测出石墨棒与合金板的最近和最远 距离，分别记为 I1=5.55cm                 、I2=12.92cm                。

3、 用量筒取适量0.1mol/lnino3                   溶液倒入 电解槽中。

4、 连好电路开始电解过程，时间为15分钟。 在电解过程中，时常用玻璃棒搅拌溶液，使溶液 浓度随时保持均匀。

5、 取出镀好的合金板和石墨棒，倒掉废液， 将电解槽洗净放回原位。用去离子水清洗合金 板，洗净后放入烧杯，将烧杯置于烘箱中烘 15min ,中间可取出两次观察镀层情况。

6、 将烘干的合金板置于电子天平上称量，质 量分别记为ml' =84.7550g和

m2 =86.1 仃5g。

7、 根据数据和公式计算分散能力，得出结 论。

8、 收拾好实验用具离开实验室。

五、 数据计算

k=l2/l1  ， m1=m1 -ml， m2=m2 -m2

分散能力 t=[  （ k-m1/m2）/ （ k-1）]*100%

代入数据计算可得t=43%

六、 实验结果

该实验要求得到的t值应小于50%,我们得到 的数据非常符合这个标准。

七、 实验中存在的问题及注意事项

1、 电解过程中用玻璃棒搅拌时应控制速度， 并且小心不要

碰到合金板，以免影响镀膜效果。

2、 从烘箱中拿出烘干的镀板时，发现有些 镀 层”掉在了烧杯中，其实这些 镀层”并不是镀上 的ni，只是一些其他的杂质，并不影响结果。