为了减少金属材料的腐蚀或获得特殊功能表面,在金属表面镀覆合适的异种金属层是最有效、便捷的手段,而镀铜是目前电镀领域应用最为广泛的镀种之一。镀铜层致密性好、内应力低,并且铜层对于钢铁基体具有良好的减缓腐蚀破坏作用。过去常用的氰化物镀铜虽然槽液稳定性好,维护方便,镀层质量优异,但由于其毒性大、污染性强而被迫逐步淘汰,因此近年来寻找可替代氰化物的络合剂成为热门研究方向,研究者们尝试过许多络合剂,但都存在不同的缺陷,效果始终赶不上氰化物。因此对无氰镀铜络合剂的研究具有重要的价值和深远的意义。本文研究了不同配位原子（N、O、P）的络合剂结构与其配合物电化学特性之间的关系,研究结果表明,以N和P为配位原子的螯合剂具有更好的电沉积效果。论文最后选择以HEDP（羟基乙叉二膦酸）作为络合剂,经过深入研究与正交优化,得到质量优异的铜镀层,其光亮性良好,结晶细致,槽液电流效率高、稳定性好,同时采用电化学测试技术对电沉积机理进行研究。论文首先根据前期实验摸索,制定出基础镀液配方,进行不同条件的电沉积试验,采用场发射扫描电镜观察镀层微观结构,采用光泽测量仪测试镀层光亮度,通过阴极极化曲线、循环伏安曲线及交流阻抗等测试研究了电沉积的电化学过程。采用单因素变量法研究了工艺参数（镀液组成、光亮剂种类及含量、电流密度、p H值和温度等）对镀层的外观、微观结构、电流效率和光亮度的影响。结合单因素实验,对影响较大的因素通过正交实验进行进一步优化,并对优化后的镀液进行稳定性、分散性、覆盖能力及孔隙率的检测。对电沉积机理进行探讨,实验得到如下结论:（1）通过对不同络合剂结构及物性对铜的电沉积过程的影响研究,结果表明,胺基对Cu2+的配位作用大于羧基,而受P原子及其分子结构的影响,有机膦酸的羟基有更强的配位作用,可形成更稳定的络合物,如HEDP。实验表明,HEDP与铜配合,Cu2+/HEDP摩尔比为1:3时,其电极过程有更大的极化,能够取得更好的电沉积效果。（2）实验确定的最佳工艺参数如下:Cu?（OH）?CO?37.04 g/L、络合剂HEDP202.79 g/L、酒石酸钾钠10 g/L、碳酸钾50 g/L、一水甜菜碱0.16 g/L,p H值9～10,温度40℃,电流密度1.5～2.5 A/dm~2。（3）电流密度、温度、p H值对镀层外观影响较大,当电流密度为1.6 A/dm~2时镀层光亮整平;当温度为20～40℃时,镀层光亮度随着温度上升持续增加,超过40℃光亮度下降,镀层粗糙、起粉;p H值为7～8时镀层粗糙,9～10时镀层光亮,11～12时镀层由于螯合过于稳定导致铜离子放电困难而烧焦。（4）HEDP镀液体系还原电位较负,阴极极化大于其它体系,电荷转移电阻最大,在基础体系中加入光亮剂可以增大阴极极化,其中加入0.164 g/L添加剂H使阴极极化效果显著增加,还原电位负移,得到的镀层最为光亮。