CN110344089B - 一种亚硫酸金钠镀液及其电镀方法 - Google Patents

Abstract

一种亚硫酸金钠镀液及其电镀方法，本发明涉及镀金液领域，为找到一种不含氰根离子、性质稳定的镀金液代替氰化镀金工艺，减少对环境和操作工人的危害，同时镀液化学物理性质稳定，能够满足运输和存贮。本发明提出一种无氰镀金液，所述的亚硫酸金钠镀液包括亚硫酸金盐、络合剂、导电剂、电流稳定剂、缓冲溶液。本发明的有益效果是：溶液中的金离子更加稳定，镀液储存时间更长；组合物中添加光亮剂使得镀金层表面更加的细致平整，空隙减少，镀金层表面光泽度更好；组合物中添加了分散剂，镀液稳定性、分散性好，均匀性好，阴极电流效率高，镀层焊接性能好，耐蚀性好，结合力好。

Description

一种亚硫酸金钠镀液及其电镀方法

技术领域

本发明涉及一种亚硫酸金钠镀液，涉及镀金液领域，具体涉及了一种亚硫酸金钠镀金液组合物及其使用方法。

技术背景

金具有金黄色的金属光泽度好，硬度低，延展性好，化学性质稳定，导电、热性好，因此被广泛用于电器、接插口、电路板面、装饰等领域。金在世界上的储存有限，是稀缺资源，在使用过程中，通常采用电镀金工艺来获得金属金的优异性能。

电镀工艺过程中，金的基本反应过程为：三价的金获得两个电子还原为一价金，一价金再获得一个电子还原为单质金。金离子在没有络合稳定剂存在的情况下，一价金容易发生歧化反应，不能稳定存在于溶液之中；相对来说，三价金较一价金更稳定。在溶液之中，由于络合剂的存在，三价金离子具有更高的还原电位，获得的镀层金晶粒更细致紧密，同时由于电位高，容易还原为单质金，一价金离子形成一价金化合物难以形成，因此能获得更纯的金属镀层。而常用的络合物为氰根离子。氰化镀金是常用的成熟电镀金工艺，其中氰根离子与一价金离子的络合能力非常强，在金属电镀工艺中一直占据重要角色位置。由于氰化物毒性巨大，能够通过消化道、呼吸道及皮肤进入体内，氰化物进入体内后析出氰离子，与细胞线粒体内氧化型细胞色素氧化酶的三价铁结合，阻止氧化酶中的三价铁还原，妨碍细胞正常呼吸，组织细胞不能利用氧，造成组织缺氧，导致机体陷入内窒息状态。这导致在生产、运输、排污等过程中也在逐渐淘汰这种存在重大人身、环境安全隐患的生产工艺，因此开发无氰镀金液已经是行业的一个必然趋势，而没有氰化物后，镀金液面临的最大难题就是稳定性。

目前很多的非氰金盐多为三价金，例如常见的三氯化金、铝合金酸盐等，除了在配置过程中因为产生气体的原因存在一定的操作风险外，其在化学镀金溶液中为了达到反应的电势，需要加入更多的还原剂，一来引入杂质越多，获得纯净金镀层的难度越大，二来，加入较多的还原剂，容易发生歧化反应，不利于镀液的长期保存。换言之，替代污染、危害性较大的氰根离子镀金液的关键是找到一种可以和金离子络合的物质替代氰根离子，同时又要满足一定的电势、导电性、稳定性。

发明内容

为找到一种不含氰根离子、性质稳定的镀金液代替氰化镀金工艺，减少对环境和操作工人的危害，同时镀液化学物理性质稳定，能够满足运输和存贮。本发明提出一种无氰镀金液，具体为亚硫酸金钠镀液。所述的亚硫酸金钠镀液包括亚硫酸金盐、络合剂、导电剂、电流稳定剂、缓冲溶液。该组合物中的金离子以亚硫酸金盐的形式存在，其与组合物中的其他成分络合，状态稳定，使得镀液的储存周期长，未开缸的原液在常温密封的条件下储存期在12个月以上。

本发明提供的技术方案如下：

一种亚硫酸金钠镀液，所述的亚硫酸金钠镀液包括有

金盐，亚硫酸金盐8-15g/L；

主络合剂，优选无水亚硫酸钠(化学纯)：亚硫酸铵，质量比＝5:1，70-100g/L；第二络合剂，优选磷酸氢二钾(化学纯)：柠檬酸钾(化学纯)质量比＝2.0-2.5:1， 10-30g/L；

电流稳定剂，有机醛类物质：醇醚类质量比＝1:1，1-5g/L；

pH缓冲剂，优选硼酸-硼砂缓冲溶液，质量比＝6.5-7.2:1，0.2M硼酸根， 30-50g/L；

抗氧化剂，优选柠檬酸三铵,0.06-0.1g/L；

分散细化剂，优选聚氧乙烯脂肪醇醚1-3g/L；

掩蔽剂，优选EDTA-2Na：三乙醇胺(化学纯)，质量比＝3:1，20-30g/L；

光亮剂，优选β-萘酚乙氧基化物，0.5-1.5g/L。

本发明的第二个目的在于提供一种亚硫酸金钠镀液的电镀方法，其中工程操作工艺参数如下：

温度50-60℃

PH值7.8-8.5

沉积速率80-150mg/A·min

阳极阴极数量(面积)比例≥1:1

镀液过滤搅拌频率每小时过滤4-6次，使用滤芯过滤孔径≤1.5μm。

本发明的有益效果是：

亚硫酸金钠镀液通过亚硫酸金盐、稳定剂以及其他组合成分之间的综合作用形成稳定的络合离子团簇，使得溶液中的金离子更加稳定，镀液储存时间更长，未开缸原液在常温密封条件下能储藏时间超过12个月；组合物中添加光亮剂使得镀金层表面更加的细致平整，空隙减少，镀金层表面光泽度更好；组合物中添加了分散剂，镀液稳定性、分散性好，均匀性好，阴极电流效率高，镀层焊接性能好，耐蚀性好，结合力好。

可替代氰化物镀金的理想替代品，符合环保电镀要求，广泛满足于电子通讯行业元器件镀金需求，应用于铜、镍和银基材的表面镀金，陶瓷饰品、眼镜架材料镀金，使用亚硫酸盐镀金，镀层光亮细致、结合牢固。

附图说明

图1为本发明配方组合物得到金镀层在原子力显微镜图；

图2为对照组工件的扫描图。

具体实施方式

亚硫酸盐镀金组合物，包括有：

金盐 亚硫酸金盐 10g/L；

主络合剂 无水亚硫酸钠(化学纯)：亚硫酸铵，质量比＝5:1，80g/L；

第二络合剂 磷酸氢二钾(化学纯)：柠檬酸钾(化学纯)，质量比＝2.4:1， 15g/L；电流稳定剂 有机醛类物质：醇醚类，选择糠醛：环己二醇单甲醚，质量比＝1:1，2g/L；

pH缓冲剂 硼酸-硼砂缓冲溶液，质量比＝6.6:1，0.2M硼酸根，40g/L；

抗氧化剂 柠檬酸三铵,0.06-0.1g/L；

分散细化剂 聚氧乙烯脂肪醇醚1-3g/L；

掩蔽剂 EDTA-2Na：三乙醇胺(化学纯)，质量比＝3:1，20-30g/L；

光亮剂 β-萘酚乙氧基化物，0.5-1.5g/L。

采用上述的电镀液进行电镀，其中工程操作工艺参数

温度55℃；

PH值8.0；

沉积速率120mg/A·min；

阳极阴极比例＝2:1；

镀液过滤搅拌频率每小时过滤5次，滤芯使用1μm过滤孔径。

第一：采用上述工艺电镀，作为实验组，得到实验组工件，另外，采用市售的无氰镀金液(三氯化金)采用相同的方法进行相同的电镀，除了镀液不同以外，其他的参数均相同，得到对照组工件，对两者做如下的实验验证：

(1)分别对电镀出来的对照组工件和实验组工件的表面形貌图观察，肉眼可以看出，和对照组工件相比，实验组工件的金层表面更加的细致、平整、均匀，对照组工件表面金镀层较粗糙。

(2)再者，对对照组工件和实验则工件表面进行显微形貌观察，设备：布鲁克AFM测试，扫面范围：50um，扫描频率：0.8HZ像素：256×256，图1为实验组工件的扫描图，图2为对照组工件的扫描图。

从图1中可以看出，采用本发明配方组合物得到金镀层在原子力显微镜下呈现出颗粒状，晶粒大小分布较为均匀，结晶状态良好，晶粒比较平整，整个面成平面状，金层是层状结晶。

从图2中可以看出，采用市售无氰镀金液(三氯化金)获得的金镀层在原子力显微镜下，金镀层表面没有形成明显的小圆晶粒颗粒，整个金晶粒之间粘合覆盖在底板上，有高低起伏落差，金是柱状结晶，与不良的金面有明显差异。

第二：对药水进行储存试验验证

将上述实施例中的镀金液盛放在烧杯里，保鲜膜覆盖防止尘土等杂质进入到体系，但不隔绝空气，不完全密封，放入搅拌子搅拌，置于室温环境下，避免强光直射，每天观察其变化情况。镀金液静置20天后肉眼外观颜色变化，本发明中的镀金液放置20天后，其颜色没有明显变化，为透明无色，溶液中无沉淀或固体悬浮物，溶液澄清。

市售镀金液(三氯化金)静置20天后，其溶液颜色变黄，溶液中有棕黄色沉淀产生。因为市售镀金液(三氯化金)溶液的抗氧化性比较低，初始亚硫酸钠浓度高(约120g/L)，放置一段时间后亚硫酸钠被空气氧化为硫酸钠，失去了络合能力，溶液金析出。

综上，和现有的技术相比，本发明提供的镀金液及工件性能效果对比，本发明中的镀金液具有更好的稳定性，能够储存时间更久，工件镀层的结合力测试优于市售的。

两者的综合对比如下表所示：

Claims (3)

1.一种亚硫酸金钠镀液，其特征在于，所述的亚硫酸金钠镀液包括有

亚硫酸金盐 8-15g/L；

络合剂 80-130g/L ；

电流稳定剂 1-5g/L；

PH缓冲剂 30-50g/L ；

抗氧化剂 0.06-0.1g/L；

分散细化剂 1-3g/L ；

掩蔽剂 20-30g/L；

所述的络合剂包括有70-100g/L 的主络合剂和10-30g/L的第二络合剂；

所述的主络合剂为包括有质量比为5:1的无水亚硫酸钠和亚硫酸铵；

所述的第二络合剂为包括有质量比为（2.0-2.5）:1的磷酸氢二钾和柠檬酸钾；

所述的电流稳定剂为包括有质量比为1:1的有机醛类物质和醇醚类；

所述的抗氧化剂为柠檬酸三铵；

所述的掩蔽剂为质量比为3:1的 EDTA-2Na和三乙醇胺；

所述的分散细化剂为聚氧乙烯脂肪醇醚。

2.如权利要求1所述的亚硫酸金钠镀液，其特征在于，所述的亚硫酸金钠镀液还包括有光亮剂 0.5-1.5g/L。

3.如权利要求1-2任一权利要求所述的一种亚硫酸金钠镀液的电镀方法，其特征在于，所述电镀采用如下技术参数进行电镀：

温度 50-60℃ ；

pH值 7.8-8.5；

沉积速率 80-150mg/A•min；

阳极阴极数量比例 ≥1:1；

镀液过滤搅拌频率每小时过滤4-6次，使用滤芯过滤孔径≤1.5μm。

Images