Bakır kaplama, hazırlanmış bir alt tabakanın, genellikle metalin, ancak aynı zamanda plastik de olabilen, yüzeyine ince bir bakır tabakası biriktirmek için elektrokimyasal veya kimyasal bir işlem kullanır.
Bakır kaplama genellikle doğrudan dekorasyon veya koruyucu dış katman olarak kullanılmaz, ancak bir temel katman olarak kullanılır. Nikel kaplama, krom kaplama, altın kaplama, gümüş kaplama Karbon ve hidrojenin bakır içerisinde difüzyonu ve nüfuz etmesi zor olduğundan, bakır kaplama tabakası aynı zamanda karbürizasyon ve nitrürlenmeyi önlemek için mükemmel bir kaplama tabakasıdır.
İçerik
Bakır Kaplama İşlemi
Bakır Elektrokaplama
Bakır elektrokaplama, ince bir bakır tabakasının elektrokimyasal reaksiyon yoluyla bir alt tabaka üzerine biriktirildiği bir işlemdir. Bu yöntemde, kaplanacak alt tabaka katot, bakır levha ise anot görevi görür.
Hem alt tabaka hem de bakır levha, elektrokaplama çözeltisine daldırılır. Elektrokimyasal reaksiyon sırasında, bakır iyonları (Cu²⁺) bakır anottan çözeltiye salınır ve katot alt tabakasında bir bakır kaplama oluşur.
Bakır elektrokaplama işlemi 4 temel adımdan oluşur:
1. temizlik
İşlem, kirletici maddelerden arındırılmış bir yüzey sağlamak için titiz bir temizlikle başlar. Yağ ve tozu gidermek için alkali yıkama gibi kimyasal temizlik maddeleri kullanılır.
Temizlik tam olarak yapılmazsa, yüzeyde bir yağ tabakası kalabilir ve kaplama ile alt tabaka arasında düzgün bir bağ oluşmasını engelleyebilir. Bu durum, soyulma ve kabarma gibi kusurlara yol açabilir.
2. Aktivasyon
Temizliğin ardından alt tabaka, genellikle asit daldırma veya mikro aşındırma solüsyonu kullanılarak aktivasyona tabi tutulur.
Aktivasyon, yüzeydeki oksit tabakasını ve pası temizleyerek, ana metalin kafes yapısını tamamen açığa çıkarır ve kaplamaya uygun aktif bir duruma getirir.
3. Galvanik
Katot (iş parçası) ve bakır anot elektrolit içine daldırılır. Doğru akım uygulanır ve optimum biriktirme için banyo sıcaklığı korunur.
Bakır iyonları anottan çözeltiye doğru göç eder ve katoda indirgenerek homojen bir metalik bakır tabakası oluşturur.
Kaplama kalınlığı ve kalitesi, akım yoğunluğuna, banyo bileşimine ve kaplama süresine bağlıdır. Tipik kaplama kalınlığı, döngü başına 5 ila 25 µm arasında değişir.
4. Son İşlem
Kaplama işleminden sonra bakır tabakası hem görünümü hem de dayanıklılığı artırmak için cilalanır ve işlenir.
İstenilen yüzey kalitesini elde etmek için mekanik parlatma veya cilalama kullanılır. Bakır oksidasyona yatkın olduğundan, parlaklığını korumak ve renk bozulmasını önlemek için kararma önleyici bir kaplama veya pasivasyon tabakası uygulanır.
Akımsız Bakır Kaplama
Elektrolitik bakır kaplama, elektrik akımı kullanılmadan, bakır tuzları ile formaldehit gibi bir indirgeyici madde arasındaki oto-katalitik reaksiyona dayanarak, hem iletken hem de iletken olmayan yüzeylere homojen bir bakır tabakası biriktiren bir kimyasal işlemdir.
Akımsız bakır kaplama, alt tabakanın yüzeyini eşit şekilde kaplayabilir. Alt tabakanın boyutundan, şeklinden ve iletkenliğinden etkilenmez ve metal olmayan yüzeylerin metalize edilmesinde oldukça etkili bir yöntemdir. Ancak akımsız kaplama, elektrokaplamadan daha yavaş ve daha pahalıdır.
Bakır Elektrokaplama Çeşitleri
Asidik Bakır Elektrokaplama
Sülfat asitli bakır kaplama, esas olarak dekoratif elektrokaplama, iletken kaplama, kaynak kaplama ve son kaplama olarak kullanılır. Asitli bakır kaplama, iyi sünekliğe sahiptir ve siyanürlü bakır kaplama gibi bazı plastikleri ve baskılı bakır folyo yapıştırıcılarını aşındırmaz, bu nedenle plastik elektrokaplama ve baskılı devre kartı elektrokaplamada yaygın olarak kullanılır.
Asit sülfat bakır kaplama aşağıdaki avantajlara sahiptir:
- Kaplama çözeltisi bileşimi basittir ve özellikleri kararlıdır
- Mevcut kullanım verimliliği %100'e yakın olup, biriktirme etkisi iyidir;
- Güçlü, düzgün kaplama ve derin kaplama yetenekleri
- Yüksek süneklik, yüksek düzlük ve yüksek parlaklıkta bakır kaplama elde edilebilir;
- İşlemin kontrolü kolaydır ve işlem operasyonu basittir
- Ve çevreye daha az kirlilik katıyor.
Siyanürlü Bakır Kaplama
Siyanürlü bakır kaplama, mükemmel çok yönlü kaplama özellikleri, derin kaplama özelliği, iyi kaplama yoğunluğu ve kolay cilalanmasıyla bilinen köklü bir elektrokaplama işlemidir. Ancak siyanür sistemi oldukça toksiktir, ayrışması zordur ve hem çevre hem de insan sağlığı için önemli riskler oluşturur.
Pirofosfat Bakır Kaplama
Pirofosfat bakır elektrokaplama sisteminin avantajları şunlardır:
- Kaplama çözeltisi stabildir
- Otomatik üretimde kullanımı kolaydır
- İnce kristaller
- İyi yüzey parlaklığı
- İyi tokluk
- Hidrojen gevrekliği yok
- Çelik yüzeye doğrudan elektrokaplama yapılabilir
Ancak bunun yanında şu sorunlar da var:
- Kaplama ile çelik alt tabaka arasındaki bağlanma mukavemeti çok zayıftır
- Metal anot, pirofosfat elektrolitinde kolayca pasifleştirilir.
Bakır Kaplama Ne İçin Kullanılır?
Elektrokaplama Bakır Uygulamaları
Elektronik
Elektronik alanında, küçük mikroelektronik cihazların kaynaklanmasına elverişli olan elektriksel iletkenlik işlevini elde etmek için, elektrokaplama işlemi yoluyla baskılı devre kartının geçiş deliğinin yüzeyine bir bakır tabakası kaplanır.
Bakır kaplama, gümüş kaplama, altın kaplama ve kalay kaplama gibi bazı metal veya metal olmayan parçaların çok katmanlı metal kaplamalarının taban kaplaması olarak da kullanılabilir. Bu, bir yandan değerli metallerin korunmasını sağlarken, diğer yandan ara katman olarak bakır kaplama, çok katmanlı kaplamanın tamamı ile taban malzemesi arasındaki bağ mukavemetini artırabilir.
Dekorasyon
Ayrıca bakır kaplama, pürüzsüz ve narin bir yüzeye sahip olması ve iyi korozyon direnci nedeniyle bazı dekorasyonların yüzeyi olarak da kullanılabilir.
Elektrolitik olmayan bakır kaplama Uygulamaları
Elektrolitik bakır kaplama esas olarak baskılı devre kartı (PCB) yüzey delik metalizasyonu, plastik elektrokaplama ve mikroelektronikte kullanılır.
Mikrodalga ve seramik hibrit devre alt tabakaları üzerine elektrolitik olmayan bakır kaplama, iyi iletkenlik, büyük akım yükü, iyi termal iletkenlik ve iyi yumuşak lehimleme performansı avantajlarına sahiptir
Bakır Kaplamanın Faydaları
Bakır kaplamanın bazı önemli faydaları şunlardır:
Korozyon Direnci: Bakır tabakası doğru uygulandığında, temel malzemeyi pas ve kimyasal aşınmadan korur.
Gelişmiş İletkenlik: Bakır yüksek iletkenliğe sahiptir, elektronik ve elektrik uygulamaları için uygundur, çok iletkendir.
Gelişmiş Lehimleme Kabiliyeti: Bakırın ıslanabilirliği çok iyi olduğundan, üretim sürecinde lehimlemeyi çok kolaylaştırır.
Çok Katmanlı Kaplamalar İçin Daha İyi Yapışma: Nikel, altın ve krom kaplamalar için temel katman görevi görerek kaliteli yapışma ve güçlü bağlanma sağlar.
Bakır Elektrokaplamada Sorunlar
Yapışma Sorunları
Bazen alt tabaka elektrokaplama işlemi için uygun şekilde hazırlanmaz. Bu durumda, bakır yapışma sorunlarıyla karşı karşıya kalırız.
Bu sorunlar, özellikle alt tabaka yüksek stresli ortamlara maruz kaldığında pullanma veya soyulmaya yol açabilir. Çözüm, uygun aktivasyon için yüzeyi iyice temizlemektir.
Sert yüzey
Elektrolizle kaplanmış bakır kaplamalar, bakır parçacıkları, çukurlar ve beyazlama gibi sorunlar gösterebilir. Elektrolizle kaplanmış katmandaki bakır parçacıkları, aşırı akım, arızalı armatürler, yüksek sülfürik asit içeriği veya düşük bakır içeriğinden kaynaklanabilir.
Kaplama banyosundaki kirleticilerden veya elektrokaplama işlemi sırasında akım yoğunluğunun dengesiz olmasından dolayı bakır kaplamada çukurlar, küçük delikler veya tümsekler oluşabilir.
Alkali Siyanürsüz Bakır Kaplama – Gelecekteki Yönler
Çevresel endişeler arttıkça, siyanürsüz bakır kaplamanın siyanürlü bakır kaplamanın yerini alması ve baskın yöntem haline gelmesi beklenmektedir. Yaygın siyanürsüz bakır kaplama maddeleri arasında pirofosfat, EDTA, sitrat, HEDP, amid, etilendiamin, gliserol ve tartarat bulunur.
Siyanürsüz elektrokaplama, avantajlarına rağmen iki temel zorlukla karşı karşıyadır: alt tabaka ile kaplama arasında uygun bağlanmanın sağlanması ve kaplama çözeltisinin kararlılığının korunması.