金属铜具有良好的导电性、导热性和延展性,是防止渗氮、渗碳的优良镀层,在电镀中常作为金、银、镍等金属的打底层或中间层。氰化物电镀铜可以直接在钢铁、锌合金表面进行电镀而不生成置换层,且得到的镀层光亮、致密,但由于氰化物有剧毒,急需开发出一种可以替代氰化物镀铜的体系。本文通过对比不同的辅助配位剂,确定了以焦磷酸钾为辅助配位剂,以DMH为主配位剂的复合配位无氰电镀铜工艺。通过单因素实验,研究了镀液组分和工艺条件对镀液稳定性、阴极电流效率以及镀层外观、微观形貌等的影响,确定了优化的乙内酰脲体系无氰电镀铜工艺。实验结果表明,硫酸铜浓度、焦磷酸钾浓度、温度、搅拌强度等条件对镀层的外观及镀液的阴极电流效率、工作电流密度上限的影响较大。优化后的镀液组成及工艺条件分别为:硫酸铜25g·L^-1,DMH 100 g·L^-1,焦磷酸钾60 g·L^-1,碳酸钾30⁹0 g·L^-1:p H 9¹0,温度50℃,搅拌速度600 rpm,阴极电流密度为1.5⁴.0 A·dm-2。在此条件下,可以得到外观平整、光亮、致密的铜镀层。通过Hull槽实验筛选出了可用于本体系的添加剂,发现加入添加剂后镀层的外观得到改善,光亮电流密度范围明显变宽,但镀液的阴极电流效率有所降低。实验证明,镀液的稳定性、分散能力、覆盖能力优异,阴极电流效率达到80%,电沉积速度达到32μm·h^-1;镀层与钢铁基体结合牢固,孔隙率较少。用SEM观察发现,镀层晶粒细小,细致均匀。循环伏安曲线、阴极极化曲线等电化学研究表明,DMH与焦磷酸钾复配体系中Cu²⁺的电沉积过程为扩散控制的不可逆过程,Cu²⁺的阴极传递系数α为0.8548,在含有25 g·L^-1的Cu²⁺的镀液体系中,Cu²⁺的扩散系数为3.79×10-9 cm2·s^-1。焦磷酸钾的加入增大了阴极极化,抑制了析氢反应的发生,提高了阴极电流效率;但添加剂的加入使镀液的阴极极化减小,这不符合电沉积的实际需求,需要再进行深入探索。