电解铜硫脲的作用及化学原理

硫脲(TU)作为一种流平剂，广泛应用于电镀铜和电解精炼中。作为还原剂，TU能与Cu2+反应生成二硫化甲脒和Cu+。硫脲与CuSO4反应生成CuSO4-H2SO4-硫脲络合物，也与Cu+反应(lgβ4=15.4)，Cu+还能与二硫化甲脒[1]形成络合物。硫脲及其各种络合物可以吸附在铜电极表面[2-5]。众所周知，在铜电解精炼中，沉积铜的质量主要取决于在电解液中保持一个最佳的添加剂浓度，因此了解硫脲的作用机理及其对沉积织构的影响对于控制铜电解精炼中硫脲的添加浓度是非常重要的。

当电解液中加入硫脲时，铜沉积的成核过程受到影响，由“瞬时成核”变为“连续成核”，电极表面的成核密度增加。硫脲添加量为10mg/L时，获得最大成核密度，成核密度越大，成核临界尺寸越小，有利于铜沉积表面的平整。成核密度的增加导致铜沉积生长结构类型的多样化，最终导致铜沉积中晶面择优取向的优势减弱，形成没有明显择优取向的晶体生长模式，在此条件下获得的沉积表面最光滑、更精细；当硫脲浓度过高(> 20 mg/L)时，硫脲及其络合物在铜电极表面形成吸附膜，降低了成核密度，促进了(111)晶面的择优取向，改变了沉积物的生长类型，使沉积表面某些部位出现“突出生长”，增加了沉积表面的粗糙度。硫脲影响铜沉积过程，但由于其在铜电极表面的强吸附作用，会发生* * *沉积，且浓度越大，* * *沉积越严重。

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