Химическое меднение

Восстановление ионов Cu²⁺ формальдегидом (СН₂О) с целью получения медных зеркал на стекле известно с конца XIX века. Широкое распространение этот процесс получил только в наше время для изготовления простых и многослойных печатных схем, при металлизации пластмасс, изготовлении медных зеркал и для других целей.

В растворах химического меднения в качестве восстановителя используют в основном формальдегид (СН₂О), являющийся единственным восстановителем, который катализирует реакцию восстановления ионов Cu²⁺ при комнатной температуре. Можно применять и другие восстановители, например гипофосфит (Ca(PH₂O₂)₂, Na(PH₂O₂)), гидразин (N₂H₄), но их восстановительная способность проявляется лишь при повышенной температуре. Это ограничивает широкое использование на практике.

Формальдегид является хорошим восстановителем ионов Cu лишь в щелочной среде. Поэтому на практике для химического меднения используют щелочные растворы. Для того чтобы исключить выпадение в осадок гидроксида меди, в них вводят лиганды, связывающие ионы Cu²⁺ в прочный комплекс. В качестве лигандов используют оксалаты, аммиак, глицерин, но чаще всего применяют соль винной кислоты (тартрат калия, натрия) или динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (техническое название трилон Б).

В водных растворах формальдегид находится в виде гидрата метиленгликоля: НСНО + Н₂О СН(ОН)₂. Метиленгликоль диссоциирует в щелочной среде с образованием аниона метиленгликоля СН₂(ОН)О^, который восстанавливает ионы Cu²⁺. Поэтому процесс химического осаждения меди формальдегидом описывают суммарной реакцией:

и катодного восстановления ионов

Электроны, возникающие при окислении формальдегида, через медную поверхность передаются ионам Cu²⁺, восстанавливая их до металлического состояния.

Химический механизм восстановления ионов Cu²⁺ предполагает дегидрогенизацию формальдегида на медной поверхности и образование молекулярного или атомарного водорода либо гидрид-ионов, которые являются донорами электронов для ионов Cu²⁺. Не исключается возможность непосредственного контакта комплексов меди и формальдегида и перенос электронов от восстановителя на комплекс.

Для нанесения медного покрытия на металлическую поверхность (например сталь) или диэлектрики могут использовать раствор состава (в г/л): CuSO₄×5H₂O – 10; NaOH – 10; тартрат калия-натрия KNaC₄H₄O₆×4H₂O– 50;NiCI₂×6H₂O– 2; Na₂CO₃×10H₂O – 2; тиомочевина NH₂CSNH₂– 0,001; тиосульфат или гипосульфит натрия Na₂S₂O₃×5H₂O–0,0005; формальдегид СН₂О(40 %) – 25 мл/л.