Verkupfern

Galvanisches Beschichten (elektrolytisch oder stromlos) einer Werkstückoberfläche mit Kupfer, seltener durch Plattieren.

Zur Galvanischen Verkupferung werden meist cyanidische, cyanidfreie alkalische und schwefelsaure Elektrolyte, in geringerem Umfange auch Diphosphat– und Fluoridoboratelektrolyte verwendet.

Die cyanidischen Elektrolyte besitzen einerseits eine bessere Makro-Streufähigkeit und – da sie Kupferverbindungen mit der Oxidationszahl 1 enthalten – ein höheres Abscheidungsäquivalent als die sauren Elektrolyte, bei denen Kupfer aus Lösungen mit der Oxidationszahl 2 abgeschieden wird.

Andererseits arbeiten die sauren Kupferelektrolyte mit fast 100%iger Stromausbeute und haben eine bessere MikroStreufähigkeit; sie liefern daher glattere Niederschläge. Cyanidische Kupferelektrolyte bestehen aus 10 bis 20 (30 bis 90) g/L Kupfer, 5 bis 20 g/L freiem Natrium– (oder 10 bis 30 g/L) Kaliumcyanid und 0 bis 4 (20 bis 35) g/L Natriumhydroxid (Zahlen für Hochleistungselektrolyte in Klammern). Daneben enthalten sie oft noch Netzmittel und Zusätze zur Förderung der Glanzbildung, obwohl in der Regel mit cyanidischen Elektrolyten nicht der gleiche Glanz erzielt werden kann wie mit sauren. Um sehr glatte und glänzende Überzüge abzuscheiden, bedient man sich bei cyanidischen Elektrolyten der Umpolung mit verschiedenen Zyklen. Einfache cyanidische Kupferelektrolyte (im niedrigen Konzentrationsbereich) gestatten die Anwendung von Stromdichten von 0,3 bis 1,0 A/dm2 ; sie arbeiten meist bei Raumtemperatur. Rochellesalz-(Kalium-Natriumtartrat-)Elektrolyte enthalten einen Zusatz dieses Salzes in Höhe von 30 bis 90 g/L; sie arbeiten im mittleren Leistungsbereich bei 2 bis 6 A/dm2 und Temperaturen von 50 bis 70 °C. Sie dienen vor allem der Vorverkupferung von Zinkdruckguss. Hochleistungselektrolyte erfordern Temperaturen von 60 bis 80 °C; man kann Stromdichten bis 8 A/dm2 erreichen. Die Abscheidungsgeschwindigkeit wird durch das Umpolen vermindert.

Die schwefelsauren Elektrolyte enthalten 150 bis 250 g/L Kupfersulfat und 45 bis 110 g/L Schwefelsäure (D. 1,84 g/mL) sowie ggf. mehrere Zusätze zur Glanzbildung und Einebnung. Man kann Stromdichten bis 8 A/dm2 erreichen; es wird bei Temperaturen von 20 bis 45 °C gearbeitet. Auch Kupferlegierungen, wie Messing, Bronze, Spekulum und andere, können Galvanisch abgeschieden werden.

Stromlos können Kupferüberzüge durch Ionenaustausch und Reduktion erhalten werden. Auf diese Weise werden auch Nichtleiter, z. B. Kunststoffe, häufig metallisiert. Die so erhaltenen Kupferschichten sind sehr dünn, so dass sie meist Galvanisch mit Kupfer oder einem anderen Metall verstärkt werden. Die elektrolytischen Kupferbäder in der Leiterplattentechnik arbeiten ausschließlich auf schwefelsaurer Basis (ca. 200 g/L) mit 15 bis 30 g/L Cu, um ein gutes Streuvermögen zu gewährleisten. Die Kupferoberfläche wird glänzend oder seidenmatt eingestellt.