CN114059115A - 锡锑电镀液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锡锑电镀液及其制备方法，该方案包含硼酸、络合剂及适量水，还包含锑盐和锡盐，所述电镀液各组分及其含量为硼酸10‑60g/L、络合剂5‑80g/L、锑盐0.5‑10g/L和锡盐0.5‑40g/L；其中，所述锑盐为酒石酸锑钾、醋酸锑或焦锑酸钠；所述锡盐为硫酸亚锡或者氯化亚锡；所述络合剂为乙二胺四乙酸二钠、醋酸铵、柠檬酸或甘氨酸。利用电镀方法获得均匀的锡锑镀层，其比容量高，且电镀液的稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及电镀技术领域，具体涉及锡锑电镀液及其制备方法。
背景技术
电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其他金属或合金的过程。电镀具有成本低，操作简单和易规模化等优点，应用十分广泛。电镀单金属已远不能满足现代化对功能材料的需求。因此，电镀多元合金在近年来迅速发展，种类繁多，材料性能优异，目前已经广泛应用于磁性行业、能源领域等。
目前锡的储锂/钠容量高达990mAh/g，锑的储锂/钠容量高达660mAh/g，远高于目前的商业化碳材料，锡及其合金是一类前景非常好的储能材料。目前，制备锡锑合金的方法主要有高能球磨、水热等，而这些制备方法周期长、成本高、不易规模化生产应用等缺点。因此，寻求低成本的电沉积技术制备高比容量的锡锑合金和锡锑镍磷合金具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了锡锑电镀液及其制备方法。
为了实现上述发明第一个目的，本发明采用了以下技术方案：锡锑电镀液包含硼酸、络合剂及适量水，电镀液还包含锑盐和锡盐，电镀液各组分及其含量为硼酸10-60g/L、络合剂5-80g/L、锑盐0.5-10g/L和锡盐0.5-40g/L；
其中，锑盐为酒石酸锑钾、醋酸锑或焦锑酸钠；锡盐为硫酸亚锡或者氯化亚锡；络合剂为乙二胺四乙酸二钠、醋酸铵、柠檬酸或甘氨酸。
工作原理及有益效果：1、与现有技术相比，采用本申请的锡锑电镀液，可利用电镀方法获得均匀的锡锑合金，镀层均匀，色泽美观，其比容量高，而且电镀液的稳定性好。该配比的电镀液具有稳定的极化曲线，能够配合采用较为简单的操作可得到性能重复性较好均匀的产品。
进一步地，电镀液各组分及其含量为硼酸30g/L、络合剂50g/L、锑盐5g/L和锡盐20g/L。
进一步地，电镀液的pH值为0.5-3.0。
进一步地，电镀液的工作温度为10-80℃。
进一步地，电镀液还包括添加剂，该添加剂各组分及其含量为糖精0.5-2g/L和2－氨基吡啶2-5g/L。由于该电镀液是锡盐和锑盐的合金电镀液，因此加入上述两种物质，其目的一方面是提高存储过程中的稳定性，另一方面是提高电镀液在电镀过程中的沉积镀层均匀性和稳定性。
锡锑电镀液制备方法，用于制备上述的锡锑电镀液，包括以下步骤：
S00、向去离子水中加入硼酸10-60g、络合剂5-80g，搅拌溶解制成混合液；
S10、用盐酸或硫酸调节混合液的pH为1.0-3.0；
S20、向上述混合液中加入锑盐0.5-10g，锡盐0.5-40g，搅拌溶解，再加入余量的去离子水定容至1L，调节混合液pH为0.5-3.0，得到锡锑电镀液。
如此，本申请的电镀液在制备过程中，无需进行高能球磨等操作，只需要简单的混合搅拌即可，大大缩短了制备周期，安全环保，化学稳定性高，制备工艺简单可控，且稳定性好。
为了实现上述发明第二个目的，本发明采用了以下技术方案：锡锑镍磷电镀液，基于上述锡锑电镀液，电镀液还包括镍盐和磷酸盐，电镀液各组分及其含量为硼酸10-80g/L、络合剂10-80g/L、锑盐1-20g/L、锡盐1-20g/L、镍盐1-20g/L和磷酸盐5-60g/L；
其中，镍盐为硫酸盐或者氯化盐；磷酸盐为次磷酸二氢钠或者磷酸钠；所述锑盐为酒石酸锑钾或者氯化锑；锡盐为硫酸盐或者氯化盐；络合剂为乙酸钠、海藻酸钠、甘氨酸或酒石酸。
工作原理及有益效果：1、与现有技术相比，本申请的锡锑镍磷电镀液在上述锡锑电镀液的基础上增加了镍盐和磷酸盐，并调节了各组分含量，因此采用本申请的锡锑镍磷电镀液，也能够利用电镀方法获得均匀的锡锑镍磷合金，镀层均匀，色泽美观，其比容量高，而且电镀液的稳定性好。该配比的电镀液具有稳定的极化曲线，能够配合采用较为简单的操作可得到性能重复性较好均匀的产品。
进一步地，电镀液各组分及其含量为硼酸40g/L、络合剂60g/L、锑盐4g/L，锡盐5g/L、镍盐10g/L、磷酸盐40g/L。
进一步地，电镀液的pH值为0.5-4.0。
进一步地，电镀液的工作温度为10-60℃。
进一步地，电镀液还包括添加剂，该添加剂为聚乙二醇0.5-3g/L和2－氨基－4甲基吡啶0.5-2g/L。
锡锑镍磷电镀液制备方法，用于上述的锡锑电镀液，包括以下步骤：
S00、向去离子水中加入硼酸10-80g、络合剂10-80g，搅拌溶解制成混合液；
S10、用盐酸或硫酸调节混合液的pH为1.0-4.0；
S20、向上述混合液中加入锑盐1-10g，锡盐1-20g，镍盐1-20g和磷酸盐5-60g，搅拌溶解，再加入余量的去离子水定容至1L，调节混合液pH为0.5-4.0，得到锡锑镍磷电镀液。
如此，本申请的电镀液在制备过程中，同样无需进行高能球磨等操作，只需要简单的混合搅拌即可，大大缩短了制备周期，安全环保，化学稳定性高，制备工艺简单可控，且稳定性好。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。
实施例1：
一种锡锑电镀液的制备方法如下：
向去离子水中加入硼酸10g、乙二胺四乙酸二钠5g，搅拌溶解制成混合液，用氯化氢水溶液调节pH＝1.0，向混合液中加入酒石酸锑钾0.5g，氯化亚锡0.5g，搅拌溶解，再加入余量的去离子水至总体积为1L，调节pH＝0.5，得到锡锑电镀液。
实施例2：
一种锡锑电镀液的制备方法如下：
向去离子水中加入硼酸60g、醋酸铵80g，搅拌溶解制成混合液，用氯化氢水溶液调节pH＝3.0，向混合液中加入酒石酸锑钾10g，氯化亚锡40g，搅拌溶解，再加入余量的去离子水至总体积为1L，调节pH＝3.0，得到锡锑电镀液。
实施例3：
一种锡锑电镀液的制备方法如下：
向去离子水中加入硼酸40g、柠檬酸60g，搅拌溶解制成混合液，用氯化氢水溶液调节pH＝2.0，向混合液中加入酒石酸锑钾5g，氯化亚锡20g，搅拌溶解，再加入余量的去离子水至总体积为1L，调节pH＝1.5，得到锡锑电镀液。
实施例4：
一种锡锑电镀液的制备方法如下：
向去离子水中加入硼酸60g、甘氨酸50g，搅拌溶解制成混合液，用氯化氢水溶液调节pH＝1.0，向混合液中加入醋酸锑4g，硫酸亚锡5g，搅拌溶解，再加入余量的去离子水至总体积为1L，调节pH＝1.0，得到锡锑电镀液。
实施例5：
一种锡锑电镀液的制备方法如下：
向去离子水中加入硼酸40g、乙二胺四乙酸钠40g，搅拌溶解制成混合液，用氯化氢水溶液调节pH＝3.0，向混合液中加入焦锑酸钠6g，氯化亚锡5g，搅拌溶解，再加入余量的去离子水至总体积为1L，调节pH＝1.5，得到锡锑电镀液。
实施例6：
一种锡锑电镀液的制备方法如下：
向去离子水中加入硼酸30g、甘氨酸50g，搅拌溶解制成混合液，用氯化氢水溶液调节pH＝2.0，向混合液中加入酒石酸锑钾4g，硫酸亚锡20g，搅拌溶解，再加入余量的去离子水至总体积为1L，调节pH＝1.5，得到锡锑电镀液。
实施例7：
在实施例5的基础上，加入糖精0.5g/L和2－氨基吡啶2g/L，加入时机同硼酸等同。
实施例8：
在实施例6的基础上，加入糖精2g/L和2－氨基吡啶5g/L，加入时机同硼酸等同。
综上，经过实施例1-6得到的锡锑镀层均匀，色泽美观，储钠比容量相对较高。下表1为采样电化学性能测试对实施例1-6的镀层的测试结果：
表1
实施例7-8是进一步的改进，由于该电镀液是基于锡盐和锑盐的电镀液，现有的络合剂并不能提高电镀液储存的稳定性，因此需要对其储存稳定性进行改性，以便降低储存时间对镀层性能的影响。下表2为采用电化学性能测试对实施例7-8得到的镀层的测试结果：
| 项目 | 实施例7 | 实施例8 |
| 储钠容量/(mA h g<sup>-1</sup>) | 804.00 | 776.45 |
表2
通过上表可以看出使用本发明的电镀液得到的锡锑镀层的比容量高，表现出好的电化学性能。实施例7-8是对其储存性能的稳定性进行保证，实施例1-6经长时间保存，其工艺操作难度增加，镀液稳定性降低，在长时间存放后，镀液出现浑浊，镀层性能降低3％-10％。而实施例7-8改进后，镀液在两个月内依然澄清透明，对镀层性能影响很小。
基于实施例1-8的基础上，进行进一步，增加镍盐和磷酸盐得到了锡锑镍磷电镀液，该锡锑镍磷电镀液的制备方法如以下实施例：
实施例9：
一种锡锑镍磷电镀液的制备方法如下：
向去离子水中加入硼酸10g、乙酸钠10g，搅拌溶解制成混合液，用氯化氢水溶液调节pH＝1.0，向混合液中加入酒石酸锑钾1g，氯化亚锡1g，氯化镍1g和次磷酸钠5g，搅拌溶解，再加入余量的去离子水至总体积为1L，调节pH＝0.5，得到锡锑镍磷电镀液。
实施例10：
一种锡锑镍磷电镀液的制备方法如下：
向去离子水中加入硼酸80g、海藻酸钠80g，搅拌溶解制成混合液，用氯化氢水溶液调节pH＝4.0，向混合液中加入氯化锑10g，氯化亚锡2g，氯化镍20g和磷酸钠60g，搅拌溶解，再加入余量的去离子水至总体积为1L，调节pH＝4.0，得到锡锑镍磷电镀液。
实施例11：
一种锡锑镍磷电镀液的制备方法如下：
向去离子水中加入硼酸40g、甘氨酸60g，搅拌溶解制成混合液，用氯化氢水溶液调节pH＝2.5，向混合液中加入酒石酸锑钾4g，氯化亚锡20g，硫酸镍10g和次磷酸钠40g，搅拌溶解，再加入余量的去离子水至总体积为1L，调节pH＝2.0，得到锡锑镍磷电镀液。
实施例12：
一种锡锑镍磷电镀液的制备方法如下：
向去离子水中加入硼酸60g、酒石酸40g，搅拌溶解制成混合液，用氯化氢水溶液调节pH＝1.5，向混合液中加入酒石酸锑钾2g，硫酸亚锡15g，硫酸镍5g和磷酸盐20g，搅拌溶解，再加入余量的去离子水至总体积为1L，调节pH＝3.5，得到锡锑镍磷电镀液。
实施例13：
一种锡锑镍磷电镀液的制备方法如下：
向去离子水中加入硼酸40g、酒石酸40g，搅拌溶解制成混合液，用氯化氢水溶液调节pH＝3.0，向混合液中加入氯化锑6g，氯化亚锡5g，氯化镍10g和次磷酸盐10g，搅拌溶解，再加入余量的去离子水至总体积为1L，调节pH＝2.0，得到锡锑镍磷电镀液。
实施例14：
一种锡锑镍磷电镀液的制备方法如下：
向去离子水中加入硼酸20g、柠檬酸30g，搅拌溶解制成混合液，用氯化氢水溶液调节pH＝3.0，向混合液中加入酒石酸锑钾4g，氯化镍20g，氯化亚锡15g和磷酸盐5g，搅拌溶解，再加入余量的去离子水至总体积为1L，调节pH＝1.0，得到锡锑镍磷电镀液。
实施例15：
在实施例13的基础上，加入聚乙二醇0.5g/L和2－氨基－4甲基吡啶0.5g/L，加入时机同硼酸等同。
实施例16：
在实施例14的基础上，加入聚乙二醇3g/L和2－氨基－4甲基吡啶2g/L，加入时机同硼酸等同。由于该电镀液是锡锑镍磷合金电镀液，因此加入上述两种物质，其目的一方面是提高存储过程中的稳定性，另一方面是提高电镀液在电镀过程中的沉积镀层均匀性。
综上，实施例9-14得到的锡锑镀层均匀，色泽美观，储钠比容量相对较高。
下表3为采样电化学性能测试对实施例9-14的镀层的测试结果：
表3
下表4为采用电化学性能测试对实施例15-16得到的镀层的测试结果：
| 项目 | 实施例15 | 实施例16 |
| 储钠容量/(mA h g<sup>-1</sup>) | 832.8 | 845.9 |
表4
通过上表可以看出使用本发明的电镀液得到的锡锑镀层的比容量高，表现出好的电化学性能。实施例15-16是进一步的改进，由于该电镀液是锡锑多元合金的电镀液，现有的络合剂并不能提高电镀液储存的稳定性，因此需要对其储存稳定性进行改性，以便降低储存时间对镀层性能的影响。
实施例15-16是对其储存性能的稳定性进行保证，实施例9-14经长时间保存，其工艺操作难度增加，镀液稳定性降低，在长时间存放后，镀液出现浑浊，镀层性能降低5％-10％。而实施例15-16改进后，镀液在两个月内依然澄清透明，对镀层性能影响很小。
上述表1-表4中，仅对储钠容量进行测量，实际上还可以储锂、储钾等。
本发明未详述部分为现有技术，故本发明未对其进行详述。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
尽管本文较多地使用了等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上做任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.锡锑电镀液，包含硼酸、络合剂及适量水，其特征在于，所述电镀液还包含锑盐和锡盐，所述电镀液各组分及其含量为硼酸10-60g/L、络合剂5-80g/L、锑盐0.5-10g/L和锡盐0.5-40g/L；
其中，所述锑盐为酒石酸锑钾、醋酸锑或焦锑酸钠；所述锡盐为硫酸亚锡或者氯化亚锡；所述络合剂为乙二胺四乙酸二钠、醋酸铵、柠檬酸或甘氨酸。
2.根据权利要求1所述的锡锑电镀液，其特征在于，所述电镀液各组分及其含量为硼酸30g/L、络合剂50g/L、锑盐5g/L和锡盐20g/L。
3.根据权利要求1或2所述的锡锑电镀液，其特征在于，所述电镀液的pH值为0.5-3.0。
4.根据权利要求3所述的锡锑电镀液，其特征在于，所述电镀液的工作温度为10-80℃。
5.根据权利要求1或2或4所述的锡锑电镀液，其特征在于，所述电镀液还包括添加剂，该添加剂各组分及其含量为糖精0.5-2g/L和2－氨基吡啶2-5g/L。
6.锡锑电镀液制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-5任意一项所述的锡锑电镀液，包括以下步骤：
S00、向去离子水中加入硼酸10-60g、络合剂5-80g，搅拌溶解制成混合液；
S10、用盐酸或硫酸调节混合液的pH为1.0-3.0；
S20、向上述混合液中加入锑盐0.5-10g，锡盐0.5-40g，搅拌溶解，再加入余量的去离子水定容至1L，调节混合液pH为0.5-3.0，得到锡锑电镀液。
7.锡锑镍磷电镀液，其特征在于，基于权利要求1所述的锡锑电镀液，所述电镀液还包括镍盐和磷酸盐，电镀液各组分及其含量为硼酸10-80g/L、络合剂10-80g/L、锑盐1-20g/L、锡盐1-20g/L、镍盐1-20g/L和磷酸盐5-60g/L；
其中，所述镍盐为硫酸盐或者氯化盐；所述磷酸盐为次磷酸二氢钠或者磷酸钠。
8.根据权利要求7所述的锡锑镍磷电镀液，其特征在于，所述电镀液各组分及其含量为硼酸40g/L、络合剂60g/L、锑盐4g/L，锡盐5g/L、镍盐10g/L、磷酸盐40g/L。
9.根据权利要求8所述的锡锑镍磷电镀液，其特征在于，所述电镀液的pH值为0.5-4.0；所述电镀液的工作温度为10-60℃；所述电镀液还包括添加剂，该添加剂为聚乙二醇0.5-3g/L和2－氨基－4甲基吡啶0.5-2g/L。
10.锡锑镍磷电镀液制备方法，其特征在于，用于制备权利要求9所述的锡锑电镀液，包括以下步骤：
S00、向去离子水中加入硼酸10-80g、络合剂10-80g，搅拌溶解制成混合液；
S10、用盐酸或硫酸调节混合液的pH为1.0-4.0；
S20、向上述混合液中加入锑盐1-10g，锡盐1-20g，镍盐1-20g和磷酸盐5-60g，搅拌溶解，再加入余量的去离子水定容至1L，调节混合液pH为0.5-4.0，得到锡锑镍磷电镀液。
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