CN106435671A - 一种新型电镀锡钴合金工艺 - Google Patents

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赵雨
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02—Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/56—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys
    • C25D3/60—Electroplating: Baths therefor from solutions of alloys containing more than 50% by weight of tin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces

Abstract

本发明公开了一种新型电镀锡钴合金的镀液及电镀方法，使用了新型的配位体，配位体为羧乙基硫代丁二酸根，典型的配方为：硫酸亚锡0.04mol/L，硫酸钴0.23mol/L，羧乙基硫代丁二酸氢二钠0.8mol/L，镀液组成简单，长时间放置稳定，易于维护，性能稳定，对杂质不敏感，电流密度较为宽泛，在0.05‑3A/平方分米内都可以电沉积出颜色一致的光亮锡钴合金镀层。

Description

一种新型电镀锡钴合金工艺
技术领域
本发明涉及电镀领域。
背景技术
电镀铬层具有很好的耐腐蚀性、耐磨性和反光性能，应用非常广泛，但是镀铬时常使用有毒的六价铬，对环境污染很严重，所以在很多场合，常使用锡钴合金作为代铬镀层。
锡钴合金镀层含钴20%左右，色泽接近于铬，耐腐蚀性强于铬，但耐磨性稍有不如。目前以使用焦磷酸根作为配体的工艺应用较广，但是焦磷酸根易水解成正磷酸根而与金属离子形成沉淀，消耗了金属离子，且镀液中磷含量非常高，污水处理困难，排入环境中易造成水体富营养化。
本发明提供了一种新型配体及工艺，可以有效的代替焦磷酸根，解决上述问题。
发明内容
二价锡离子或者四价锡离子与二价钴离子的析出电位相差较大，难以直接从离子的混合溶液中电沉积出合金，需要使用合适的配体形成络合物，改变其析出电位，使析出电位接近。而配体的选择是关键，当一种配体无法达到要求时，常使用多种配体形成多元配合物。比如焦磷酸为主配体时，还需要加入氨基乙酸或者乙二胺四乙酸才会电沉积出合金。而本发明只用一种配体就可以达到目的，镀液组分更加简单、更加易于管理。
本发明所述电镀锡钴合金工艺包括电镀液，电镀液中含有羧乙基硫代丁二酸根、锡元素和钴元素。
本发明所使用的配体为羧乙基硫代丁二酸根，其分子结构式如图一所示。羧乙基硫代丁二酸根在多种pH条件下均能与钴离子和二价锡离子形成稳定的络合物，使两者的析出电位接近而使得电沉积出钴锡合金成为可能。
所述羧乙基硫代丁二酸根包括能够离解出羧乙基硫代丁二酸根的系列化合物，为羧乙基硫代丁二酸以及其钴、钾、钠、锂、铷、铯、钙、镁、铵、锡的盐或酸式盐中的一种或多种，优选为羧乙基硫代丁二酸氢二钠盐。镀液中羧乙基硫代丁二酸根的含量为0.1-2mol/L。
镀液中锡元素的含量为0.005-0.8mol/L，配制镀液时使用的含锡元素的原料为以下物质中的一种或多种：锡单质、硫酸亚锡、氯化亚锡、焦磷酸亚锡、焦磷酸锡钾、羧乙基硫代丁二酸亚锡及其酸式盐、羧乙基硫代丁二酸与亚锡离子的络合化合物、锡酸钾、锡酸钠，优选为硫酸亚锡。
镀液中钴元素的含量为0.05-1mol/L，配制镀液时使用的含钴元素的原料为以下物质中的一种或多种：硫酸钴、氯化钴、磷酸钴及其酸式盐、焦磷酸钴、焦磷酸钴钾、氨基磺酸钴、羧乙基硫代丁二酸钴盐及其酸式盐、羧乙基硫代丁二酸根与钴的络合化合物，优选为硫酸钴。
本发明所述电镀锡钴合金工艺阳极为锡、钴、锡钴合金或者石墨，阴极为镀件，使用的阴极电流密度为0.05-3安培/平方分米，较为宽泛，在此电流密度范围内，高低电流密度区镀层颜色一致。
本发明所述镀液经长时间放置后仍澄清稳定，镍、锌、铁等常见杂质金属离子的少量加入也不会引起镀液性能的大幅变化。
羧乙基硫代丁二酸根毒性很低，原料易得，分子中不含磷、氮元素，不会引起水体富营养化而污染环境，对污水处理中常用的分解细菌无毒害作用，易于降解。
附图说明
图1为羧乙基硫代丁二酸根的化学结构式。
具体实施方式
取硫酸亚锡0.04mol，加2ml 50%硫酸和100ml去离子水搅拌溶解。
取硫酸钴0.23mol，加100ml去离子水溶解。
取羧乙基硫代丁二酸氢二钠盐0.8mol，加入到带1升刻度的容器中，加500ml去离子水溶解，再把上面配好的硫酸亚锡溶液和硫酸钴溶液一起加入到羧乙基硫代丁二酸氢二钠盐溶液中，搅拌至变成紫色澄清溶液，加水至1升刻度，搅拌均匀，得1升锡钴合金镀液。
取一个铜片，用丙酮浸泡除油，再用稀盐酸浸泡除锈，以石墨板为阳极连接于直流电源的正极，控制阴极电流密度为1A/dm2，电镀5分钟后取出，洗净，吹干。
表面镀层光亮均匀，铜片折弯90度后镀层不脱落，在大气中久置，不氧化，不变色。

Claims (5)

1.一种锡钴合金电镀液，其特征是镀液中含有羧乙基硫代丁二酸根、锡元素、钴元素。
2.根据权利要求1所述羧乙基硫代丁二酸根包括能够离解出羧乙基硫代丁二酸根的系列化合物，配制镀液时使用的原料为羧乙基硫代丁二酸以及其铜、锡、钾、钠、锂、铷、铯、钙、镁、铵的盐或酸式盐中的一种或多种，优选为羧乙基硫代丁二酸氢二钠盐，镀液中羧乙基硫代丁二酸根的含量为0.1-2mol/L。
3.根据权利要求1所述锡元素在镀液中的含量为0.005-0.8mol/L，在配制镀液时使用的含锡元素的原料为以下物质的一种或多种：锡单质、硫酸亚锡、氯化亚锡、焦磷酸亚锡、焦磷酸锡钾、羧乙基硫代丁二酸亚锡及其酸式盐、羧乙基硫代丁二酸与亚锡离子的络合化合物、锡酸钾、锡酸钠，优选为硫酸亚锡。
4.根据权利要求书1所述钴元素在镀液中的含量为0.05-1mol/L，配制镀液时使用的含钴元素的原料为以下物质中的一种或多种：硫酸钴、氯化钴、磷酸钴及其酸式盐、焦磷酸钴、焦磷酸钴钾、氨基磺酸钴、羧乙基硫代丁二酸钴盐及其酸式盐、羧乙基硫代丁二酸根与钴的络合化合物，优选为硫酸钴。
5.根据权利要求书1所述电镀液的电镀方法，阳极为锡、锡钴合金、钴或者石墨，阴极为镀件，使用的阴极电流密度为0.05-3安培/平方分米。
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