CN102234826A - 一种电镀液及使用该电镀液的电镀方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电镀液，该电镀液包括主盐，导电盐，络合剂，光亮剂和缓冲剂；所述主盐为氯化二氨钯和焦磷酸铜的混合物。本发明还提供了一种电镀方法，该方法包括将金属基材置于电镀液中作为阴极，石墨或金属钛网置于电镀液中作为阳极，然后接通直流电源，所述电镀液为本发明所述的电镀液。本发明的电镀液与金属基材有良好的结合力且后期无镀层裂纹产生，镀层耐磨性和耐蚀性好，镀液简单易于维护，常温环境工作，节能降耗。

Description

一种电镀液及使用该电镀液的电镀方法

技术领域

本发明涉及一种金属电镀液及电镀方法，尤其涉及钯铜合金电镀液及使用该铜钯电镀液的电镀方法。

背景技术

镍镀层由于其优良的装饰性和防护性得了广泛应用，但是，金属镍直接接触人的皮肤会引起镍敏感症状，国际上已有规定，与人体皮肤接触的装饰件不允许镀镍。因此，寻找一种代镍镀层是十分必要的。电镀白铜锡，因镀层平整光亮呈银白色，镀层结合力良好，被认为是代镍镀层的最佳选择。但是白铜锡镀层表面有严重的裂纹，这种在显微镜下或者放置一段时间就会很明显，并且白铜锡镀层耐磨性和耐腐蚀性能都较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的白铜锡镀层表面有严重的裂纹，耐腐蚀性和耐磨性不良的缺陷，从而提供一种表面没有裂纹，耐腐蚀性和耐磨性好的电镀液及电镀方法。

本发明提供了一种电镀液，该电镀液包括主盐，导电盐，络合剂，光亮剂和缓冲剂；所述主盐为氯化二氨钯和焦磷酸铜的混合物。

本发明还提供一种电镀方法，该方法包括将金属基材置于电镀液中作为阴极，石墨或金属钛网置于电镀液中作为阳极，然后接通直流电源，所述电镀液为本发明所述的电镀液。

本发明的电镀液与金属基材有良好的结合力且后期无镀层裂纹产生，镀层耐磨性和耐蚀性好，镀液简单易于维护，常温环境工作，节能降耗。

具体实施方式

本发明提供了一种电镀液，该电镀液包括主盐，导电盐，络合剂，光亮剂和缓冲剂；所述主盐为氯化二氨钯和焦磷酸铜的混合物。

本发明的发明人通过大量的实验得出，钯铜合金镀层的内应力明显低于铜锡合金，镀层的内应力小，就可以有效防止裂纹的产生。

根据本发明所提供的电镀液，所述氯化二氨钯的含量为8-16g/L，优选为10-12g/L；所述焦磷酸铜的含量为0.25-1.25g/L，优选为0.4-0.6g/L；所述导电盐的含量为50-100g/L，优选为60-80g/L；所述络合剂的含量为30-100g/L，优选为60-70g/L；所述光亮剂的含量为5-26g/L，优选为14-16g/L；所述缓冲剂的含量为2-15g/L，优选为5-10g/L。所述氯化二氨钯含量偏低镀层发黄，偏高镀层会发雾；所述焦铜含量较低镀层发黑，偏高镀层发黄；所述导电盐偏少，导电性不良烧焦，偏多镀液易结晶；所述络合剂偏少，镀液易有沉淀析出，且主盐浓度不稳定，影响镀液寿命，络合剂偏多，因金属离子均被络合，无游离态金属离子，无法上镀。所述光亮剂光亮剂偏少或偏多均是镀层光亮度降低甚至哑光；所述缓冲剂偏多或偏少，镀液pH值变化大，容易偏离正常的范围，镀液不好维护。

根据本发明所提供的电镀液，所述导电盐可以为本领域技术人员所公知的各种导电盐，优选地，所述导电盐为焦磷酸钾、氯化钾、硫酸钾、硫酸钠和氯化钠中的至少一种。

根据本发明所提供的电镀液，优选地，所述络合剂为乙二胺四乙酸、柠檬酸钾、三乙醇胺、二巯基丙醇和硅酸钾中的至少一种。本发明所述的络合剂能够有效的防止镀液中沉淀的析出，在一定程度上增加了镀液的使用寿命；另外络合剂能够有效的控制镀液中金属离子的浓度，维系镀液体系的平衡；最后络合剂可以改善镀层结晶状况，使结晶层均匀细致。进一步地，本发明的发明人经过大量的实验得出，所述络合剂为乙二胺四乙酸和柠檬酸钾混合物，所述乙二胺四乙酸与柠檬酸钾的重量比为1∶1-2。

根据本发明所提供的电镀液，优选地，所述光亮剂为氨基磺酸钾、二硫代碳酸钾、苯亚甲基丙酮和糖精中的至少一种。本发明所述的光亮剂能够有效的改善镀层的表面光泽度，使电流平均化，稳定电流密度，扩大电流范围，使镀层的高区和低区达到相同的光亮效果。进一步地，本发明的发明人经过大量的实验得出，所述光亮剂为氨基磺酸钾和二硫代碳酸钾混合物，所述氨基磺酸钾与所述二硫代碳酸钾的重量比为1-6∶1。

根据本发明所提供的电镀液，本发明所述的缓冲剂可以为本领域技术人员所公知的各种缓冲剂，例如硼酸、酒石酸、乙酸钠、柠檬酸钠和乙酸铵中的至少一种。本发明所述的缓冲剂能够有效地保持镀液中pH值的稳定。

本发明还提供一种电镀方法，该方法包括将金属基材置于电镀液中作为阴极，石墨或金属钛网置于电镀液中作为阳极，然后接通直流电源，所述电镀液为本发明所述的电镀液。

根据本发明所提供的电镀方法，优选地，所述电镀的温度为25℃-30℃，电流密度为0.1-0.3A/dm²，阴极和阳极的面积比为1∶5-10，电镀时间为5-15分钟，pH值为8.6-10.0。

根据本发明所提供的电镀方法，为了使电镀更均匀，优选地，在电镀的过程中要对电镀液进行持续的搅拌。

根据本发明所提供的电镀方法，优选地，所述金属基材为锌合金、铝合金和镁合金中的一种。所述锌合金、铝合金和镁合金可以为本领域技术人员所公知的各种型号的锌合金、铝合金和镁合金。例如锌合金为ZA8、ZA47、ZA303和B852；铝合金为LA99、1080A、LA85、AC8A；镁合金为AZ91D、AM60B、AZ91B。

根据本发明所提供的电镀方法，在电镀之前还要进行前处理，前处理的方法根据合金的不同而不同，所述锌合金、铝合金和镁合金的前处理方法为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。

下面通过实施例对本发明进行进一步的详细说明。

实例1

(1)机械抛光

将ZA8锌合金压铸件用扣布轮结合小羊毛轮抛光方法进行机械抛光，去除原素材本身在压铸过程中产生的毛刺、氧化皮。

(2)超声波除蜡

将经过步骤(1)处理后的ZA8锌合金压铸件用永星化工公司ProcleanerBR#1万用除蜡水在超声波环境下除蜡5min，除蜡水的开缸量为30ml/L，工作温度80℃。

(3)阴极电解除油

将经过步骤(2)处理后的ZA8锌合金压铸件进行阴极电解除油。除油剂为磷酸钠30g/L和碳酸钠30g/L，工作温度尾60℃，工作时间为1min，电流密度为5A/dm²。

(4)酸蚀

将经过步骤(3)处理后的ZA8锌合金压铸件放在质量分数为2％的硫酸溶液和质量分数为2％的氟化钠中进行酸蚀，常温工作，时间为30s。

(5)无氰碱性预镀铜

将经过步骤(4)处理后的ZA8锌合金压铸件进行无氰碱性预镀铜，无氰碱性预镀铜为三孚化工SF-628无氰碱性镀铜液，工作时间位10min，电流密度为1A/dm²，温度为60℃，pH值为9。

(6)酸性光亮铜

将经过步骤(5)处理后的ZA8锌合金压铸件进行酸性光亮铜，酸性光亮铜为永星化工生产的UB-X系列酸性光亮镀铜电镀工艺。工作温度为30℃，工作时间为40min，电流密度为4A/dm²。

(7)钯铜合金电镀

配制钯铜电镀液1L：将氯化二氨钯12克，焦磷酸铜0.5克，焦磷酸钾80克，乙二胺四乙酸27克，柠檬酸钾53克，氨基磺酸钾18克，二硫代碳酸钾3克，硼酸10克溶于水中配成1L溶液。

将经过步骤(6)处理后的ZA8锌合金压铸件作为阴极进行钯铜合金电镀，阳极为钛网，钯铜合金电镀采用上述的钯铜合金电镀液，在电镀的过程中不断的搅拌，阴极与阳极面积比为1∶5，工作温度为25℃，pH值为9.0，工作时间为10min，电流密度为0.2A/dm²。

(8)三价白铬电镀

将经过步骤(6)处理后的ZA8锌合金压铸件进行三价白铬电镀，三价白铬电镀采用上马科技Tristar系列白色三价铬电镀工艺。工作温度为30℃，pH为为3.3，工作时间为1min，电流密度为20A/dm²。

实例2

根据实施例1的方法对铝合金进行电镀，不同之处在于：所用锌合金的型号为ZA47；所述电镀液和电镀方法如下：

配制钯铜电镀液1L：将氯化二氨钯8克，焦磷酸铜0.25克，氯化钾60克，三乙醇胺50克，柠檬酸50克，苯亚甲基丙酮14克，酒石酸10克溶于水中配成1L溶液。

将经过步骤(6)处理后的ZA8锌合金压铸件进行钯铜合金电镀，钯铜合金电镀采用上述的钯铜合金电镀液，阴极与阳极面积比为1∶10，工作温度为30℃，pH值为8.6，工作时间为5min，电流密度为0.1A/dm²。

实例3

根据实施例1的方法对铝合金进行电镀，不同之处在于：所用锌合金的型号为ZA303；所述电镀液和电镀方法如下：

配制钯铜电镀液1L：将氯化二氨钯16克，焦磷酸铜0.4克，硫酸钠100克，二巯基丙醇60克，糖精2克，氨基磺酸钾3克，乙酸铵15克溶于水中配成1L溶液。

将经过步骤(6)处理后的ZA8锌合金压铸件进行钯铜合金电镀，钯铜合金电镀采用上述的钯铜合金电镀液，阴极与阳极面积比为1∶8，工作温度为25℃，pH值为10.0，工作时间为20min，电流密度为0.3A/dm²。

实例4

(1)机械抛光：

将AC8A铝合金压铸件用2500转/分钟抛光机对牌号为AC8A，尺寸为50毫米×35毫米×3毫米的铸铝工件进行机械抛光，减小表面的粗糙度，且增强后处理的结合力。

(2)超声波除蜡

将经过步骤(1)处理后的AC8A铝合金压铸件用永星化工公司ProcleanerBR#1万用除蜡水在超声波环境下除蜡5min，除蜡水的开缸量为30ml/L，工作温度80℃。

(3)阴极电解除油

将经过步骤(2)处理后的AC8A铝合金压铸件进行阴极电解除油。除油剂为磷酸钠30g/L和碳酸钠30g/L，工作温度尾60℃，工作时间为1min，电流密度为5A/dm²。

(4)碱蚀：

将经过步骤(3)处理后的AC8A铝合金压铸件在碱蚀液中室温浸泡30秒钟，之后清水漂洗2次。碱蚀液为氢氧化钠30g/L、氟化钠10g/L和葡萄糖100g/L。

(5)酸蚀

将经过步骤(4)处理后的AC8A铝合金压铸件在酸蚀液中室温浸泡20s，之后清水漂洗2次。酸蚀液为硝酸500ml/L和六次甲基四胺5g/L。

(6)浸锌

将经过步骤(5)处理后的AC8A铝合金压铸件在室温进行浸锌50s。浸锌液为氢氧化钠125g/L，氧化锌20g/L，酒石酸钾钠50g/L，氯化铁1g/L和亚硝酸钠2g/L。

(7)退锌

将经过步骤(6)处理后的AC8A铝合金压铸件在室温进行退锌10s。退锌液为硝酸500ml/L。

(8)二次浸锌

将经过步骤(7)处理后的AC8A铝合金压铸件在室温下进行二次浸锌20s。二次浸锌液为氢氧化钠125g/L，氧化锌20g/L，酒石酸钾钠50g/L，氯化铁1g/L和亚硝酸钠2g/L。

(9)无氰碱性预镀铜

将经过步骤(8)处理后的AC8A铝合金压铸件进行无氰碱性预镀铜，无氰碱性预镀铜为三孚化工SF-628无氰碱性镀铜液，工作时间位10min，电流密度为1A/dm²，温度为60℃，pH值为9。

(10)酸性光亮铜

将经过步骤(9)处理后的AC8A铝合金压铸件进行酸性光亮铜，酸性光亮铜为永星化工生产的UB-X系列酸性光亮镀铜电镀工艺。工作温度为30℃，工作时间为40min，电流密度为4A/dm²。

(11)钯铜合金电镀

配制钯铜电镀液1L：将氯化二氨钯10克，焦磷酸铜1.25克，焦磷酸钾50克，乙二胺四乙酸45克，柠檬酸钾45克，氨基磺酸钾8克，二硫代碳酸钾克8克，硼酸2克溶于水中配成1L溶液。

将经过步骤(10)处理后的AC8A铝合金压铸件进行钯铜合金电镀，钯铜合金电镀采用上述的钯铜合金电镀液，阴极与阳极面积比为1∶5，工作温度为25℃，pH值为9.0，工作时间为10min，电流密度为0.2A/dm²。

(12)三价白铬电镀

将经过步骤(11)处理后的AC8A铝合金压铸件进行三价白铬电镀，三价白铬电镀采用上马科技Tristar系列白色三价铬电镀工艺。工作温度为30℃，pH为为3.3，工作时间为1min，电流密度为20A/dm²。

实例5

(1)机械抛光

将AZ91D型镁合金压铸件用1*10寸扣布轮结合1*10寸小羊毛轮抛光方法进行机械抛光。

(2)超声波除蜡

将经过步骤(1)处理后的AZ91D镁合金压铸件用永星化工公司ProcleanerBR#1万用除蜡水在超声波环境下除蜡5min，除蜡水的开缸量为30ml/L，工作温度80℃。

(3)阴极电解除油：

将经过步骤(2)处理后的AZ91D镁合金压铸件进行阴极电解除油。除油剂为磷酸钠30g/L和碳酸钠30g/L，工作温度尾60℃，工作时间为1min，电流密度为5A/dm²。

(4)酸蚀

将经过步骤(3)处理后的AZ91D镁合金压铸件放在10ml/L的氢氟酸常温浸泡30s。

(5)活化

将经过步骤(4)处理后的AZ91D镁合金压铸件在常温下在氟化氢铵90g/L和磷酸150ml/L的活化液中浸泡2min。

(6)浸锌

将经过步骤(5)处理后的AZ91D镁合金压铸件进行浸锌。浸锌液为硫酸锌20g/L、焦磷酸钾160g/L、氟化钠5g/L和碳酸钠5g/L，温度为80℃，时间为3min。

(7)无氰碱性预镀铜

将经过步骤(6)处理后的AZ91D镁合金压铸件进行无氰碱性预镀铜，无氰碱性预镀铜为三孚化工SF-628无氰碱性镀铜液，工作时间位10min，电流密度为1A/dm²，温度为60℃，pH值为9。

(8)酸性光亮铜

将经过步骤(7)处理后的AZ91D镁合金压铸件进行酸性光亮铜，酸性光亮铜为永星化工生产的UB-X系列酸性光亮镀铜电镀工艺。工作温度为30℃，工作时间为40min，电流密度为4A/dm²。

(9)钯铜合金电镀

配制钯铜电镀液1L：将氯化二氨钯14克，焦磷酸铜0.6克，焦磷酸钾80克，乙二胺四乙酸24克，柠檬酸钾46克，氨基磺酸钾18克，二硫代碳酸钾克4克，硼酸10克溶于水中配成1L溶液。

将经过步骤(8)处理后的AZ91D镁合金压铸件进行钯铜合金电镀，钯铜合金电镀采用上述的钯铜合金电镀液，阴极与阳极面积比为1∶5，工作温度为25℃，pH值为9.0，工作时间为10min，电流密度为0.2A/dm²。

(10)三价白铬电镀

将经过步骤(9)处理后的AZ91D镁合金压铸件进行三价白铬电镀，三价白铬电镀采用上马科技Tristar系列白色三价铬电镀工艺。工作温度为30℃，pH为为3.3，工作时间为1min，电流密度为20A/dm²。

对比例1

同实施例1，区别之处在于用无氰白铜锡电镀代替钯铜合金电镀，即将经过步骤(6)处理后的ZA8锌合金压铸件进行无氰白铜锡电镀。无氰白铜锡电镀液采用达志科技生产的CS-138无氰白铜锡电镀工艺。工作温度为30℃，工作时间为10min，电流密度为1A/dm²。

测试方法

(1)振动耐磨测试

黄圆锥：

磨粒RKF 10K(3份)

绿角锥：

磨粒RKFK15P(1份)

清洁剂：

清洁剂FC120

测试时间：3h

测试机器的槽内装满磨料混合物(全部大约15升)：3份RKF 10K(黄圆锥)和1份RKK 15P(绿角锥)。新用磨粒必须先浸泡在2升水中上机空转4小时。在检验过程中，每半个小时必须加水约0.5升。最多50-60工时，更换一次磨粒。

在测试之前和整个测试过程中，磨料必须是湿的。因此，在每次测试之前必须加入1升水，同时开启机器。测试前在槽中加入0.1-0.2升

清洗剂FC120和水的混合物(1分升清洗剂配5升水)。之后将测试产品放入槽中。在磨损测试过程中，每半个小时必须加水约0.5升。

接受标准：1h边角不露铜。结果见表1。

(2)盐雾测试

35℃条件下喷雾(NaCl占质量的5％，pH 6.5-7.2)2个小时，然后+40℃，80％湿度放置168小时。

接受标准：在放置2个小时后工作正常，无任何可见的腐蚀、氧化和变形(测试后不可冲洗)。结果见表1。

(3)裂纹的测试

采用三目体显微成像系统(型号：SDZ-TR)，目视该显微镜所连接电脑成像图片，放大、移动，观察是否有裂纹存在。

接受标准：放大至100万像素下观察无裂纹。结果见表1。

表1

	振动耐磨	盐雾测试	裂纹
				实施例1	表面无露铜现象	表面无可见的腐蚀、氧化和变形	无裂纹
实施例2	表面无露铜现象	表面无可见的腐蚀、氧化和变形	无裂纹
				实施例3	表面无露铜现象	表面无可见的腐蚀、氧化和变形	无裂纹
实施例4	表面无露铜现象	表面无可见的腐蚀、氧化和变形	无裂纹
				实施例5	表面无露铜现象	表面无可见的腐蚀、氧化和变形	无裂纹
对比例1	边角处有露铜现象	表面出现可见的细微裂纹，并出现腐蚀占	表面有严重裂纹

从表1中可以看出，实施例1-5的产品的耐磨性及耐蚀性能都很好，且在显微镜下放大100万像素后无裂纹。

Claims (12)

1.一种电镀液，其特征在于：该电镀液包括主盐，导电盐，络合剂，光亮剂和缓冲剂；所述主盐为氯化二氨钯和焦磷酸铜的混合物。

2.根据权利要求1所述的电镀液，其特征在于：所述氯化二氨钯的含量为8-16g/L，所述焦磷酸铜的含量为0.25-1.25g/L，所述导电盐的含量为50-100g/L，所述络合剂的含量为30-100g/L，所述光亮剂的含量为6-25g/L，所述缓冲剂的含量为2-15g/L。

3.根据权利要求2所述的电镀液，其特征在于：所述导电盐为焦磷酸钾、氯化钾、硫酸钾、硫酸钠和氯化钠中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的电镀液，其特征在于：所述络合剂为乙二胺四乙酸、柠檬酸钾、三乙醇胺、二巯基丙醇和硅酸钾中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的电镀液，其特征在于：所述络合剂为乙二胺四乙酸和柠檬酸钾混合物，所述乙二胺四乙酸与柠檬酸钾的重量比为1∶1-2。

6.根据权利要求5所述的电镀液，其特征在于：所述光亮剂为氨基磺酸钾、二硫代碳酸钾、苯亚甲基丙酮和糖精中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的电镀液，其特征在于：所述光亮剂为氨基磺酸钾和二硫代碳酸钾混合物，所述氨基磺酸钾与所述二硫代碳酸钾的重量比为1-6∶1。

8.根据权利要求7所述的电镀液，其特征在于：所述为缓冲剂为硼酸、酒石酸、乙酸钠和乙酸铵中的至少一种。

9.一种电镀方法，该方法包括将金属基材置于电镀液中作为阴极，石墨或金属钛网置于电镀液中作为阳极，然后接通直流电源，其特征在于，所述电镀液为权利要求1-8中任意一项所述的电镀液。

10.根据权利要求9所述的电镀方法，其中，所述电镀的温度为25℃-30℃，电流密度为0.1-0.3A/dm²，阴极和阳极的面积比为1∶5-10，电镀时间为5-15分钟，pH值为8.6-10.0。

11.根据权利要求10所述的电镀方法，其中，在电镀的过程中要对电镀液进行持续的搅拌。

12.根据权利要求11所述的电镀方法，其中，所述金属基材为锌合金、铝合金和镁合金中的一种。