CN108754554B - 一种镀金液及一种镀金方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种镀金液，属于电镀溶液技术领域。本发明提供的镀金液为包括以下浓度组分的水溶液：碘金酸钾以Au计，浓度为6～20g/L、四甲基碘化铵3～8g/L、EDTA 8～15g/L和pH调节剂80～130g/L。本发明的镀金液以碘金酸钾为主盐，与四甲基碘化铵配合使用能够具有与以氰化亚金钾为主盐的镀金液接近的稳定性；而且，在酸性体系尤为稳定，非常有利于精密电子器件镀金。另外，由于碘金酸钾属于普通化学品，使得镀金液无毒、环保，能够工业化生产。从实施例可以看出：采用本发明的镀金液得到的镀层的密度为17.36～17.83g/cm2，硬度为133～236mHV20，内应力为58～162N·mm‑2。

Description

一种镀金液及一种镀金方法
技术领域
本发明涉及电镀技术领域，尤其涉及一种镀金液及一种镀金方法。
背景技术
金具有良好导电性，化学稳定性高，耐腐蚀，色泽华丽。因此，镀金成为电器、电子元件，国防科技必不可少的技术手段。
镀金主盐目前以KAu(CN)2和KAu(CN)4用量最大，效果最佳，但是致命的毒性导致的安全风险和环保风险日益凸显。科技工作者一直在努力寻求替代手段，但至今尚未找到足够稳定的化合物替代氰化物。
亚硫酸金盐(钠盐、钾盐或铵盐)镀金已有六十多年历史，用于装饰镀层已经相当成熟。但在精密电子元件等对镀层要求高的领域仍然无法替代氰化镀金。体系稳定性偏低，镀液易氧化析金等短板亦较突出。硫代硫酸亚金盐(钠盐、钾盐或铵盐)也已经广泛用于装饰镀，缺点与亚硫酸金盐类似。此外，以Au(pph3)Cl或Au(pph3)Br为主盐的新镀液体系也已经在实践上尝试，但尚存在不少制约因素未能产业化。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种镀金液及其镀金方法。本发明提供的镀金液以碘金酸钾为主盐，其稳定性与氰化亚金钾最接近；而且，在酸性体系尤为稳定，非常有利于精密电子器件镀金。由于碘金酸钾属于普通化学品，使得镀金液无毒、环保，能够清洁生产，避免氰化物质酸性镀金工艺的致命缺陷。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种镀金液，为包括以下浓度组分的水溶液：
碘金酸钾以Au计，浓度为6～20g/L、四甲基碘化铵3～8g/L、EDTA 8～15g/L和pH调节剂80～130g/L。
优选地，所述四甲基碘化铵替换为四乙基碘化铵。
优选地，所述pH调节剂包括柠檬酸钠、柠檬酸和酒石酸中的一种或多种。
优选地，所述碘金酸钾的浓度以Au计，为8～15g/L。
本发明还提供了一种镀金方法，包括以下步骤：
将基板置于上述技术方案所述的镀金液中，进行电镀。
优选地，所述电镀的pH值为3.5～5.0。
优选地，电镀过程中，阳极与阴极的面积比为2：1。
优选地，所述电镀的电流密度为0.3～0.6A/dm2。
优选地，所述电镀的温度为15～35℃。
优选地，所述电镀的时间为10～60s。
本发明提供了一种镀金液，为包括以下浓度组分的水溶液：碘金酸钾以Au计，浓度为6～20g/L、四甲基碘化铵3～8g/L、EDTA 8～15g/L和pH调节剂80～120g/L。本发明的镀金液以碘金酸钾为主盐，与四甲基碘化铵配合使用能够具有与以氰化亚金钾为主盐的镀金液接近的稳定性；而且，在酸性体系尤为稳定，非常有利于精密电子器件镀金。另外，由于碘金酸钾属于普通化学品，使得镀金液无毒、环保，能够清洁生产，避免氰化物质酸性镀金工艺的致命缺陷。从实施例可以看出：采用本发明的镀金液得到的镀层的密度为17.36～17.83g/cm2，硬度为133～236mHV20，内应力为58～162N·mm-2。
具体实施方式
本发明提供了一种镀金液，为包括以下浓度组分的水溶液：
碘金酸钾以Au计，浓度为6～20g/L、四甲基碘化铵3～8g/L、EDTA 8～15g/L和pH调节剂80～130g/L。
本发明提供的镀金液包括以Au计，浓度为6～20g/L的碘金酸钾，优选为8～18g/L，更优选为10～15g/L。本发明对所述碘金酸钾的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品或者自制的碘金酸钾均可。在本发明中，所述碘金酸钾的制备方法，优选包括以下步骤：(1)在搅拌的条件下，将碘化钾水溶液分批加入到金源水溶液中，进行沉淀反应，经过滤、洗涤和干燥，得到固体碘化金；(2)将所述步骤(1)得到的固体碘化金加入到碘化钾水溶液中，发生络合反应，经浓缩结晶、干燥，得到碘金酸钾。
在本发明中，所述碘化钾与金源的摩尔比优选为3：1。在本发明中，所述金源优选包括氯金酸钠或氯金酸钾。本发明对所述碘化钾水溶液和金源水溶液的浓度和体积没有特殊的限定，只要使碘化钾与金源的摩尔比为3：1即可。在本发明的实施例中，所述金源的浓度优选为以金计，浓度为80～125g/L。在本发明中，所述碘化钾水溶液的浓度优选为253.35～316.5g/L。
在本发明中，所述搅拌的转速优选为300rpm。在本发明中，所述沉淀反应的温度优选为室温；所述沉淀反应的时间优选为30min。
在本发明中，所述碘化金与碘化钾的摩尔比优选为1：1。本发明对所述碘化钾水溶液的浓度和体积没有特殊的限定，只要能使碘化金与碘化钾的摩尔比为1：1即可。在本发明中，络合反应的温度优选为室温，所述络合反应的时间优选为30～60min，更优选为35～50min，最优选为40～45min。
本发明制备的碘金酸钾固体含金量优选为26.385％，纯度高，杂质少。本发明以碘金酸钾为主盐，具有与氰化亚金钾接近的稳定性；而且，在酸性体系尤为稳定，非常有利于精密电子器件镀金。
本发明提供的镀金液包括浓度为3～8g/L的四甲基碘化铵，优选为4～7g/L，更优选为5～6g/L。在本发明中，所述四甲基碘化铵可以替换为四乙基碘化铵。在本发明中，所述四甲基碘化铵或四乙基碘化铵能够促使镀金液形成稳定的离子束溶液。
本发明提供的镀金液包括浓度为8～15g/L的EDTA，优选为9～14g/L，更优选为10～12g/L。在本发明中，所述EDTA作为络合剂，能够将镀金液中的金属杂质络合，提高镀金液在镀金时的效果。
本发明提供的镀金液包括浓度为80～130g/L的pH调节剂，优选为85～110g/L，更优选为90～100g/L。在本发明中，所述pH调节剂优选包括柠檬酸钠、柠檬酸和酒石酸中的一种或多种。当所述pH调节剂为混合物时，本发明对所述混合物中各物质的质量比没有特殊的限定，任意质量比均可。
本发明的镀金液中还优选包括光亮剂。在本发明中，如果对镀金层硬度要求较高，本发明的镀金液中还优选添加其它金属盐；所述其它金属盐在镀金液中的浓度优选为2～5g/L；所述其它金属盐优选包括硫酸钴或硫酸镍。
本发明的镀金液以碘金酸钾为主盐，与四甲基碘化铵配合使用能够具有与以氰化亚金钾为主盐的镀金液接近的稳定性；同时，具有无毒、无害的优势，能够用于清洁化生产。
本发明还提供了一种镀金方法，包括以下步骤：将基板置于上述技术方案所述的镀金液中，进行电镀。
在本发明中，所述基板在电镀之前优选进行前处理。本发明对基板的前处理方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的基板前处理方式即可，比如，将基板进行碱洗、水洗、微蚀、水洗或活化等处理。本发明对所述基板的材质没有特殊的限定，本领域技术人员根据需要进行选择即可，具体的，如铜基板或银基板。
在本发明中，当所述镀金液中不包括其它金属盐时，电镀的pH值优选为8.5～9.5。在本发明中，当镀金液中包括镍盐时，电镀的pH值优选为6.5～7.5。在本发明中，当镀金液中包括钴盐时，电镀的pH值优选为3.5～5.0。
在本发明中，所述电镀优选以基板为阴极，以金片为阳极；进行电镀。在本发明中，所述阳极与阴极的面积比优选为2：1。在本发明中，所述电镀的电流密度优选为0.3～0.6A/dm2，更优选为0.35～0.55A/dm2，最优选为0.4～0.5A/dm2。在本发明中，所述电镀的温度优选为15～35℃，更优选为20～30℃，最优选为25℃。在本发明中，所述电镀的时间优选为10～60s，更优选为20～50s，最优选为30～40s。
以本发明的镀金液为电镀液，采用上述镀金方法，能够得到致密、色泽金黄，与基板结合力强的镀层；相关指标与氰化镀金液结果相当。
下面结合实施例对本发明提供的镀金液及镀金方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
镀金液为包括以下浓度组分的水溶液：碘金酸钾以Au计，浓度为20g/L、四甲基碘化铵6g/L、EDTA 8g/L、柠檬酸钠80g/L、柠檬酸50g/L，七水硫酸钴2g/L；
所述氯金酸钾的制备方法，包括以下步骤：
(1)在300rpm搅拌的条件下，将浓度为317g/L的碘化钾水溶液分批加入到浓度为100g/L的氯金酸水溶液中，进行沉淀反应30min，经过滤、洗涤和干燥，得到固体碘化金；其中，碘化钾与金源的摩尔比为3：1；
(2)将所述步骤(1)得到的固体碘化金加入到浓度为169g/L的碘化钾水溶液中，发生络合反应30min，经浓缩结晶、干燥，得到碘金酸钾；其中碘化钾与碘化金的摩尔比为1：1；
经火试金分析和重量法测定产品KAuI4固体含金量为26.385％。
一种镀金方法，包括以下步骤：
将铜基板置于上述镀金液中，进行电镀；所述电镀液的pH值为4.2～4.8，电镀的温度为25℃，电镀的电流密度为0.6A/dm2，阴极与阳极的面积比为2：1；电镀的时间为30s。
采用GB/T34625-2017 C-QA-LAB-006测试镀层的性能，结果如表1所示。
实施例2
镀金液为包括以下浓度组分的水溶液：碘金酸钾以Au计，浓度为6g/L、四甲基碘化铵5g/L、EDTA 8g/L、柠檬酸钠60g/L、柠檬酸50g/L，七水硫酸镍2g/L；所述碘金酸钾的制备方法与实施例相同。
一种镀金方法，包括以下步骤：
将铜基板置于上述镀金液中，进行电镀；所述电镀液的pH值为4.5～5.2，电镀的温度为25℃，电镀的电流密度为0.4A/dm2，阴极与阳极的面积比为2：1；电镀的时间为15s。
采用GB/T34625-2017 C-QA-LAB-006测试镀层的性能，结果如表1所示。
实施例3
镀金液为包括以下浓度组分的水溶液：碘金酸钾以Au计，浓度为15g/L、四甲基碘化铵5g/L、EDTA 10g/L和柠檬酸钠100g/L；所述碘金酸钾的制备方法与实施例1相同。
一种镀金方法，包括以下步骤：
将铜基板置于上述镀金液中，进行电镀；所述电镀液的pH值为4.0，电镀的温度为25℃，电镀的电流密度为0.4A/dm2，阴极与阳极的面积比为2：1；电镀的时间为50s。
采用GB/T34625-2017 C-QA-LAB-006测试镀层的性能，结果如表1所示。
实施例4
镀金液为包括以下浓度组分的水溶液：碘金酸钾以Au计，浓度为10g/L、四甲基碘化铵8g/L、EDTA 15g/L和柠檬酸钠80g/L；所述碘金酸钾的制备方法与实施例1相同。
一种镀金方法，包括以下步骤：
将铜基板置于上述镀金液中，进行电镀；所述电镀液的pH值为4.0，电镀的温度为25℃，电镀的电流密度为0.4A/dm2，阴极与阳极的面积比为2：1；电镀的时间为50s。
采用GB/T34625-2017 C-QA-LAB-006测试镀层的性能，结果如表1所示。
实施例5
镀金液为包括以下浓度组分的水溶液：碘金酸钾以Au计，浓度为15g/L、四甲基碘化铵6g/L、EDTA 8g/L、柠檬酸钠80g/L和柠檬酸50g/L；所述碘金酸钾的制备方法与实施例1相同。
一种镀金方法，包括以下步骤：
将铜基板置于上述镀金液中，进行电镀；所述电镀液的pH值为4.0，电镀的温度为25℃，电镀的电流密度为0.4A/dm2，阴极与阳极的面积比为2：1；电镀的时间为50s。
采用GB/T34625-2017 C-QA-LAB-006测试镀层的性能，结果如表1所示。
实施例6
镀金液为包括以下浓度组分的水溶液：碘金酸钾以Au计，浓度为18g/L、四甲基碘化铵3g/L、EDTA 12g/L、柠檬酸钠60g/L和柠檬酸60g/L；所述碘金酸钾的制备方法与实施例1相同。
一种镀金方法，包括以下步骤：
将铜基板置于上述镀金液中，进行电镀；所述电镀液的pH值为4.0，电镀的温度为25℃，电镀的电流密度为0.4A/dm2，阴极与阳极的面积比为2：1；电镀的时间为50s。
采用GB/T34625-2017 C-QA-LAB-006测试镀层的性能，结果如表1所示。
对比例
镀金液为包括以下浓度组分的水溶液：KAu(CN)2以Au计，浓度为8g/L、EDTA 5g/L，柠檬酸钠50g/L，柠檬酸20g/L和七水硫酸钴2g/L。
一种镀金方法，包括以下步骤：
将铜基板置于上述镀金液中，进行电镀；所述电镀液的pH值为4.0，电镀的温度为25℃，电镀的电流密度为20A/dm2，阴极与阳极的面积比为2:1；电镀的时间为30s。
采用GB/T34625-2017 C-QA-LAB-006测试镀层的性能，结果如表1所示。
表1实施例1～6及对比例1得到的镀层性能测试结果
从表1可以看出，采用本发明的镀金液及镀金方法，能够得到结构致密、力学性能好的镀层；所述镀层的密度为17.36～17.83g/cm2，硬度为133～236mHV20，内应力为58～162N·mm-2。与以氰化亚金钾为主盐的镀金液得到镀层效果接近。但本发明采用的碘金酸钾无毒、环保，可以工业化生产。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种镀金方法，包括以下步骤：
将基板置于镀金液中，进行电镀；
所述电镀液为由以下浓度组分构成的水溶液：碘金酸钾以Au计，浓度为6～20g/L、四甲基碘化铵3～8g/L、EDTA8～15g/L和pH调节剂80～130g/L；
所述电镀的pH值为3.5～5.0；
电镀过程中，阳极与阴极的面积比为2：1；
所述电镀的电流密度为0.3～0.6A/dm2；
所述电镀的温度为15～35℃；
所述电镀的时间为10～60s。
2.根据权利要求1所述的镀金方法，其特征在于，所述四甲基碘化铵替换为四乙基碘化铵。
3.根据权利要求1所述的镀金方法，其特征在于，所述pH调节剂包括柠檬酸钠、柠檬酸和酒石酸中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的镀金方法，其特征在于，所述碘金酸钾的浓度以Au计，为8～15g/L。
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