Schwefelsaurer Kupferelektrolyt
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Allgemein
Die bekannteste Rezeptur für Verfahren zur sauren Verkupferung, ist der Elektrolyt auf schwefelsaurer Basis. Die Kupferionen liegen im sauren Elektrolyten in zweiwertiger Form vor. Der Grundaufbau dieses Elektrolyten ist einfach:
Kupfer als CuSO4 x 5H2O Schwefelsäure (H2SO4) Chlorid als HCl
Die Löslichkeit des Kupfersulfates ist abhängig von der Konzentration der Sulfationen. Durch die Wahl der Schwefelsäurekonzentration ist die elektrolytische Leitfähigkeit und damit die Metallverteilung der Überzüge beeinflussbar. Außerdem wird durch eine erhöhte Konzentration an Schwefelsäure eine Kornfeinung erzielt und die Anodenlöslichkeit günstig beeinflusst. Um die kathodische Stromdichte erhöhen zu können, ist eine Temperaturerhöhung von Vorteil.
Das elektrochemische Abscheidungsäquivalent zweiwertiger Kupferionen ist halb so groß wie das einwertiger. Da man aber bei sauren Elektrolyten mit höheren Stromdichten arbeiten kann und die Stromausbeute (Wirkungsgrad) nahezu bei 100% liegt, wird dieser Nachteil kompensiert.
Im Gegensatz zu den cyanidischen Elektrolyten, bei dem Reinkupferanoden verwendet werden, werden in sauren Elektrolyten Anoden mit einem geringen Anteil (0.05%) an Phosphor verwendet, was zur Desoxidierung der Anoden führt. Fehlender Phosphorgehalt führt zur Anodenpassivierung und damit fehlender Nachlieferung von Kupferionen.
