CN105401181A - 一种环保无氰镀金电镀液的电镀方法 - Google Patents

一种环保无氰镀金电镀液的电镀方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环保无氰镀金电镀液的电镀方法，包括以下步骤：首先配制以半胱氨酸亚金胺为金源的电镀液，待镀工件预处理后作为阴极置于配置好的电镀液中，以惰性极板为阳极，电流密度先增加后恒定下进行电镀，得到镀金层。本发明配置的电镀液为环保稳定的无氰电镀液，经多次使用后镀液性能不下降，本发明提供的该电镀液的电镀方法，方法快速简单、重现性高，所得到的金膜光滑致密、光亮度和膜厚均匀，且金薄膜与基体的结合力与耐高温性好。

Description

一种环保无氰镀金电镀液的电镀方法
技术领域
本发明涉及电镀金领域，具体涉及使用一种环保无氰镀金电镀液的电镀方法。
背景技术
使用含氰电镀液电镀，得到的镀金层光亮均匀稳定、与基体结合力好，由于含氰镀金液对环境危害巨大，已逐渐被无氰镀金液替代。常用的无氰镀金液的金源一直局限于如亚硫酸金、卤代金、硫代硫酸金等，但是这些无氰镀金液的稳定性远远低于含氰镀金液，且它们自身在溶液中往往伴随着分子内的氧化还原反应、歧化反应等问题，结果是漂金频繁，无法真正应用于当今的镀金领域。近年来，市场上出现了一种名为“柠檬酸金钾”(也称丙二腈柠檬酸金钾)的所谓无毒金化合物，但它在实质上却既含有游离的氰化物、也含数量极其可观的丙二腈，后者在存放、使用和使用后的废物(液、渣)处理过程中也会进一步通过氧化、还原、分解、降解等途径而向周边环境释放出液离的氰(包括负一价的氰离子和具有一定挥发性的分子型氢氰酸，故这种所谓的“无毒镀金盐”并未改变其剧毒性的本质。从“柠檬酸金钾”或“丙二腈柠檬酸金钾”采用硫氰酸盐作为还原剂在酸(柠檬酸)性条件下对氯化金进行还原以得到相关的亚金中间体，而在这样的酸(柠檬酸)性条件和相当高的制备温度(80～85℃)下，硫氰酸盐(如硫氰酸铵)是很容易分解而游离出氰根和氰化氢的，因为氰化氢是弱酸且有一定的挥发性，这种游离的氰根或氰化氢既可与溶液中的(三价或一价)金配位而进入产品，也可作为杂质而混入产品中。为了避免氰、腈的剧毒性安全隐患，亟待开发一种性能稳定、安全环保、工业上可实际应用的无氰镀金电镀液。
恒电流法或恒电压法直接电镀，所使用的电流密度或电压范围窄，且镀层易出现毛刺、粗糙、针孔，且与基材的结合力不好。
发明内容
发明目的：针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种环保无氰镀金电镀液的电镀方法，电镀液稳定无毒、采用增加的电流密度进行电镀得到的镀层光亮均匀、与基材结合力好。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
提供一种环保无氰镀金电镀液的电镀方法，包括以下步骤：
(1)无氰镀金电镀液制备，电镀液中包括以下质量体积分数的组分：半胱氨酸亚金胺2-50g/L、2-硫代-5，5-二甲基乙内酰脲10-120g/L、三乙基胺10-50g/L，柠檬酸10-40g/L、肌醇1-3g/L、聚乙二醇0.5-2g/L、烷基酚聚氧乙烯醚7-12g/L、磷酸铵20-150g/L、异烟酸2-10g/L，所述电镀液的pH用柠檬酸和磷酸铵调节至9-13；
(2)待镀工件前处理，将待镀工件表面打磨抛光后除油，然后进行酸性活化和中和清洗处理；
(3)施镀，将步骤(2)前处理后的工件作为阴极，置于装有电镀液的霍尔槽内，以惰性极板作为阳极，通入电流进行电镀。
进一步地，步骤(2)中待镀工件为铜片、镍片或其合金中的任意一种。
进一步地，步骤(2)中除油为碱性除油或超声除油。
进一步地，所述超声除油的条件为：将抛光后的工件浸入丙酮和二氯甲烷1:1(v:v)的混合溶液中，超声清洗1分钟，用于去除表面的有机物，之后采用无水乙醇超声清洗2min，再用去离子水冲洗2次，最后使用超纯水冲洗1次。
进一步地，步骤(3)中惰性极板为铂片或石墨。
进一步地，步骤(3)中电流为电流密度增加。
进一步地，步骤(3)中电流为电流密度线性增加。
进一步地，步骤(3)中电流以每分钟0.1-0.2A/dm2的速率从0A/dm2线性升高至4-6A/dm2，随后恒电流沉积20-30min。
进一步地，步骤(3)在电镀的同时采用磁力搅拌器进行搅拌。
有益效果：本发明提供的电镀液为环保稳定的无氰电镀液，经多次使用后镀液性能不下降，本发明提供的该电镀液的电镀方法，方法快速简单、重现性高，所得到的金膜光滑致密、光亮度和膜厚均匀，且金薄膜与基体的结合力与耐高温性好。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明，具体实施例的描述本质上仅仅是范例，而不是打算对本发明公开的内容及其应用或使用进行限制。
实施例1
首先配制包含如下质量体积浓度的组分的电镀液：半胱氨酸亚金胺8g/L、2-硫代-5，5-二甲基乙内酰脲10g/L、三乙基胺20g/L，柠檬酸15g/L、肌醇1g/L、聚乙二醇0.5g/L、烷基酚聚氧乙烯醚8g/L、磷酸铵27g/L、异烟酸3g/L，pH用柠檬酸和磷酸铵调节至9.8，电镀液的温度保持在10-45℃。
将铜片经打磨抛光、碱性除油、酸性活化、中和清洗后作为阴极，随后置入盛有上述电镀液的霍尔槽内，以铂片为阳极，阴极和阳极之间的距离为16cm，以200r/min的转速在磁性搅拌下进行电镀，电镀的电流以每分钟0.1A/dm2的速率从0A/dm2线性升高至4A/dm2，随后恒电流沉积20min，得到镀金膜，该镀金膜采用GB/T13913—92检测与基材的结合力并在300℃下烘烤5min，无起泡拱皮状况出现，说明该镀金膜与基体之间结合力和耐高温性良好，在金相显微镜下观察光亮平整，颜色金黄。
实施例2
首先配制包含如下质量体积浓度的组分的电镀液：半胱氨酸亚金胺35g/L、2-硫代-5，5-二甲基乙内酰脲110g/L、三乙基胺38g/L，柠檬酸27g/L、肌醇2g/L、聚乙二醇2g/L、烷基酚聚氧乙烯醚10g/L、磷酸铵120g/L、异烟酸4～9g/L，pH为11.2。
将镍片经打磨抛光、超声除油、酸性活化、中和清洗后作为阴极，其中超声除油的条件为：将抛光后的工件浸入丙酮和二氯甲烷1:1(v:v)的混合溶液中，超声清洗1分钟，用于去除表面的有机物，之后采用无水乙醇超声清洗2min，再用去离子水冲洗2次，最后使用超纯水冲洗1次。随后置入盛有上述电镀液的霍尔槽内，以铂片为阳极，阴极和阳极之间的距离为20cm，以200r/min的转速在磁性搅拌下进行电镀，电镀的电流以每分钟0.2A/dm2的速率从0A/dm2线性升高至5A/dm2，随后恒电流沉积26min，得到镀金膜，该镀金膜采用GB/T13913—92检测与基材的结合力并在300℃下烘烤5min，无起泡拱皮状况出现，说明该镀金膜与基体之间结合力和耐高温性良好，在金相显微镜下观察光亮平整，颜色金黄。
实施例3
首先配制包含如下质量体积浓度的组分的电镀液：半胱氨酸亚金胺22.3g/L、2-硫代-5，5-二甲基乙内酰脲86g/L、三乙基胺32g/L，柠檬酸20g/L、肌醇2g/L、聚乙二醇2g/L、烷基酚聚氧乙烯醚11g/L、磷酸铵138g/L、异烟酸6.2g/L，pH为12.4。
将镀镍铜板经打磨抛光、超声除油、酸性活化、中和清洗后作为阴极，其中超声除油的条件为：将抛光后的工件浸入丙酮和二氯甲烷1:1(v:v)的混合溶液中，超声清洗1分钟，用于去除表面的有机物，之后采用无水乙醇超声清洗2min，再用去离子水冲洗2次，最后使用超纯水冲洗1次。随后置入盛有上述电镀液的霍尔槽内，以石墨为阳极，阴极和阳极之间的距离为30cm，以200r/min的转速在磁性搅拌下进行电镀，电镀的电流以每分钟0.2A/dm2的速率从0A/dm2线性升高至6A/dm2，随后恒电流沉积30min，得到镀金膜，，该镀金膜采用GB/T13913—92检测与基材的结合力并在300℃下烘烤5min，无起泡拱皮状况出现，说明该镀金膜与基体之间结合力和耐高温性良好，在金相显微镜下观察光亮平整，颜色金黄。
电镀液在循环使用多次及放置1个月后再次使用，所得到的镀层性能未下降，说明该电镀液稳定性好。
以上实施例只是对本发明的技术构思起到说明示例作用，并不能以此限制本发明的保护范围，本领域技术人员在不脱离本发明技术方案的精神和范围内，进行修改和等同替换，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环保无氰镀金电镀液的电镀方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)无氰镀金电镀液制备，电镀液中包括以下质量体积分数的组分：半胱氨酸亚金胺2-50g/L、2-硫代-5，5-二甲基乙内酰脲10-120g/L、三乙基胺10-50g/L，柠檬酸10-40g/L、肌醇1-3g/L、聚乙二醇0.5-2g/L、烷基酚聚氧乙烯醚7-12g/L、磷酸铵20-150g/L、异烟酸2-10g/L，所述电镀液的pH用柠檬酸和磷酸铵调节至9-13；
(2)待镀工件前处理，将待镀工件表面打磨抛光后除油，然后进行酸性活化和中和清洗处理；
(3)施镀，将步骤(2)前处理后的工件作为阴极，置于装有电镀液的霍尔槽内，以惰性极板作为阳极，通入电流进行电镀。
2.根据权利要求1所述的环保无氰镀金电镀液的电镀方法，其特征在于，所述步骤(2)中待镀工件为铜片、镍片或其合金中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的环保无氰镀金电镀液的电镀方法，其特征在于，所述步骤(2)中除油为碱性除油或超声除油。
4.根据权利要求3所述的环保无氰镀金电镀液的电镀方法，其特征在于，所述超声除油的条件为：将抛光后的工件浸入丙酮和二氯甲烷1:1(v:v)的混合溶液中，超声清洗1分钟，用于去除表面的有机物，之后采用无水乙醇超声清洗2min，再用去离子水冲洗2次，最后使用超纯水冲洗1次。
5.根据权利要求1所述的环保无氰镀金电镀液的电镀方法，其特征在于，所述步骤(3)中惰性极板为铂片或石墨。
6.根据权利要求1所述的环保无氰镀金电镀液的电镀方法，其特征在于，所述步骤(3)中阴极和阳极之间的距离为16—30cm。
7.根据权利要求1所述的环保无氰镀金电镀液的电镀方法，其特征在于，所述步骤(3)中电流为电流密度增加。
8.根据权利要求7所述的环保无氰镀金电镀液的电镀方法，其特征在于，所述步骤(3)中电流为电流密度线性增加。
9.根据权利要求7所述的环保无氰镀金电镀液的电镀方法，其特征在于，所述步骤(3)中电流以每分钟0.1-0.2A/dm2的速率从0A/dm2线性升高至4-6A/dm2，随后恒电流沉积20-30min。
10.根据权利要求1所述的环保无氰镀金电镀液的电镀方法，其特征在于，所述步骤(3)在电镀的同时采用磁力搅拌器进行搅拌。
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