CN110699713A - 一种无氰金合金电铸液及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于金合金加工技术领域，尤其涉及一种无氰金合金电铸液及其使用方法；将构成金合金元素的主盐与相关添加剂一同配制成电铸液，采用直接电铸的方式一次性电铸出金合金电铸制品；采用本发明的金合金无氰电铸液可以快捷制备金合金制品，可通过调整电铸液配方和电铸工艺，制成不同含金量和铸层厚度的金合金制品，且铸件表面光洁，由于电铸液不含氰化物，该电铸液制备方法和电铸加工工艺安全、环保。

Description

一种无氰金合金电铸液及其使用方法

技术领域

本发明属于金合金加工技术领域，尤其涉及一种无氰金合金电铸液及其使用方法。

背景技术

黄金不仅是用于储备和投资的特殊通货，又因其色泽美观，具有良好的导热性、导电性、延展性和极高的化学稳定性，在电子工业、宇航工业、原子能工业和首饰、装饰行业应用广泛。但因其硬度较低，耐磨性差，在有相关性能要求的情况下应用受限。

金合金一般采用黄金和其他金属混炼熔合而成，多采用倒模制造技术加工，即利用熔炼熔融的金合金浇铸倒模工艺生产，产品多为实心，重量较重。金合金材料与纯金相比硬度和耐磨性都有提高，并能降低制作成本，但制作成本降低幅度有限，而且应用受限，工业上无法在电子元器件插口和承接口等需要镀金、需要进行防腐的位置应用；在装饰上无法制作薄壁空心的饰品或首饰，因此，金合金的应用和发展严重受限。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供一种无氰金合金电铸液及其使用方法，电铸液中含有组成金合金的金属元素离子，在同一工艺条件下，电铸液中含有的组成金合金的金属离子同时沉积，一次电铸出金合金制品，达到通过电铸(或电镀)加工金合金制品的目的。

一种无氰金合金电铸液，该电铸液pH值在8.5-9.8之间，且其成分与含量如下：

金5-15g/L，铜0.1-5.0g/L，乙二胺四乙酸二钠60-80g/L，亚硫酸钠50-60g/L，柠檬酸钾60-80g/L，磷酸氢二钾40-50g/L，光亮剂0.1-0.5g/L。

所述的光亮剂为酒石酸锑钾。

一种应用上述无氰金合金电铸液进行无氰电铸的工艺方法，具体包括如下步骤：

步骤一，芯模加工

采用低熔点合金或蜡作为芯模材料，将其熔化后倒入模具中，待其冷却定型后去除模具，得到芯模坯体；将芯模坯体表面处理光滑，得到合格的芯模；

步骤二，对于低熔点合金制作的芯模，在其外表面电镀上镍层、铜层或先镀镍再镀铜层后形成芯模成品，对于蜡制作的芯模，在其外表面均匀涂刷导电银油或铜油作为导电层，并将导电层与导电线连通后为芯模成品；

步骤三，电铸金合金铸层

将步骤二得到的芯模成品安放在导电挂架上，使芯模成品与导电挂架连通导电，将上述配制好的一种无氰金合金电铸液倒入电铸槽中，将电铸液加热到设定温度并保持此温度至电铸结束，电铸液达到设定温度后，将安放好芯模成品的导电挂架置于电铸槽中，以导电挂架为阴极，以铑铱钛网或镀铂钛网为阳极，接通整流电源，按设定的阴极电流密度0.1-1.0A/dm²调整电铸电流进行电铸，并保持此电流至电铸结束；

步骤四，电铸结束后从电铸槽中取出导电挂架，从导电挂架取下铸件并进行清洗，清洗干净后的铸件为金合金毛坯铸件；

步骤五，金合金毛坯铸件处理

在金合金毛坯铸件的相对两侧打对流孔，对流孔贯穿铸层与内部芯模材料相连接，使金合金毛坯铸件的对流孔处于上下位置后将其置于高温箱中，高温箱温度设定为高于芯模材料熔点温度，通过升温使芯模材料熔化并通过对流孔排出，且在高温箱温度达到芯模材料熔点温度后，对金合金毛坯铸件进行振动，将铸层内部的芯模材料去除干净；

将去除芯模材料的金合金毛坯铸件的对流孔进行封堵，得到金合金铸件成品。

本发明的有益效果：

本发明铸液中的合金元素在电铸时能够同时沉积，一次性电铸出金合金制品，并能够电铸出不同金含量(K值)和不同铸层厚度的金合金制品，且无论采用低熔点合金还是蜡制作的芯模成品(经精修、预镀或涂导电油等表面处理后芯模)进行电铸，均能加工成中空的金合金电铸制品。

本发明根据合金含量的要求，调整电铸液的成分及含量，通过电化学作用，制得所需的金合金制品。本发明电铸液性质稳定，配制方法简单，且不含氰化物，为无氰金合金电铸加工工艺，安全、环保，得到的电铸产品金含量稳定且均匀性良好。

附图说明

图1为本发明的无氰电铸方法流程图。

具体实施方式

一种无氰金合金电铸液，pH值在8.5-9.8之间，其成分与含量如下：

金5-15g/L，铜0.1-5.0g/L，乙二胺四乙酸二钠(EDTA)60-80g/L，亚硫酸钠50-60g/L，柠檬酸钾60-80g/L，磷酸氢二钾40-50g/L，光亮剂0.1-0.5g/L。

所述的光亮剂为酒石酸锑钾。

上述一种无氰金合金电铸液制备方法如下：

根据想要配制的电铸液体积大小，按本发明一种无氰金合金电铸液的成分与含量，将铜盐、乙二胺四乙酸二钠、亚硫酸钠、柠檬酸钾、磷酸氢二钾和光亮剂准确称量后，放入烧杯中加水溶解，待完全溶解后用质量百分含量为40％的氢氧化钠溶液调节pH值为8.5～9.8，得到溶液一；按本发明一种无氰金合金电铸液中的金含量、想要配制的电铸液体积大小和亚硫酸金钠溶液中的金浓度计算所需亚硫酸金钠溶液的体积，准确称量该体积的亚硫酸金钠溶液后，将其加入到溶液一中，搅拌均匀，过滤，滤毕用水冲洗滤纸(或滤膜)，滤液和冲洗液混合后移至其他容器中，按照想要配制的电铸液体积大小加水定容，即得到本发明的电铸液。

上述所用的亚硫酸金钠溶液的制备方法如下：

将金条碾成薄片并剪碎，放入王水(3份浓盐酸，1份浓硝酸的混合液)中，在低于80℃的条件下反应，使其完全溶解并在此温度下慢慢蒸发，将金的王水溶液浓缩至原体积的1/6以下(赶硝)，得到红褐色的三氯化金溶液，将该三氯化金溶液用5倍体积的水稀释后，用质量百分含量为40％的氢氧化钠溶液调节pH值至6～7，在不断搅拌的情况下，将其缓慢加入到温度为40～50℃、质量浓度为25％的亚硫酸钠溶液中，控制溶液pH值为8～9，并继续加热到50～60℃，溶液中的亚硫酸钠把Au³⁺还原成Au¹⁺，得到无色的亚硫酸金钠溶液。

上述制备电铸液所用的铜盐为含铜盐，例如硫酸铜或氯化铜。乙二胺四乙酸二钠、亚硫酸钠、柠檬酸钾作为络合剂，磷酸氢二钾作为pH值稳定剂。

一种应用上述无氰金合金电铸液进行无氰电铸的工艺方法，如图1所示，具体包括如下步骤：

步骤一，芯模加工

采用低熔点合金或蜡作为芯模材料，将其熔化后倒(或注)入模具中，待其冷却定型后去除模具，得到芯模坯体；将芯模坯体外表面的边、棱角及毛边的不合格部位，用刀或砂纸精修，把表面处理光滑且满足电铸要求，得到合格的芯模；

步骤二，根据电铸要求，对于低熔点合金制作的芯模，在其外表面电镀上镍层或铜层，或先镀镍再镀铜形成覆盖层后形成芯模成品，其中镀层要以镀满芯模外表面并且镀层质量好为准，生产中工作人员经目测后，根据工作经验进行确定镀层符合要求后才能成为芯模成品，目的是减少铸件报废以降低损耗；

对于蜡制作的芯模，在其外表面均匀涂刷导电银油或铜油作为导电层，使芯模表面导电，并将导电层与导电线连通后为芯模成品，其中导电层晾干后，且导电层满足银油或铜油涂层全部覆盖芯模，且涂刷均匀的要求，同事与导电线连通后才能成为芯模成品，目的是通过导电线使蜡质芯模外表面导电；

步骤三，电铸金合金铸层

将步骤二得到的芯模成品安放在导电挂架上，使芯模成品与导电挂架连通导电，将配制好的电铸液倒入电铸槽中，将电铸液加热到设定温度并保持此温度至电铸结束，电铸液达到设定温度后，将安放好芯模成品的导电挂架置于电铸槽中，以导电挂架为阴极，以铑铱钛网或镀铂钛网为阳极，接通整流电源，按设定的阴极电流密度0.1-1.0A/dm²调整电铸电流进行电铸，并保持此电流至电铸结束；

电铸过程可采用机械搅拌(搅拌桨或磁力搅拌子)，也可采用泵动力的铸液流动搅拌，还可进行挂架摆动或芯模转动。

为保证电铸质量，电铸过程应根据电铸液组成的损耗情况，及时补加亚硫酸金钠溶液和铜盐，及时补加乙二胺四乙酸二钠、亚硫酸钠、柠檬酸钾和磷酸氢二钾，尤其光亮剂应少量多次添加，以保持电铸液中各药剂浓度，并对电铸液进行循环过滤；达到电铸设定时间后进行取样，通过测量铸件重量或铸层厚度是否满足要求决定是否停止电铸。

步骤四，电铸结束后从电铸槽中取出导电挂架，从导电挂架取下铸件并进行清洗，清洗干净后的铸件为金合金毛坯铸件；

电铸过程通过对电铸液中各组成成分配比的调整和电铸工艺操作条件的调整，可电铸出不同K值的金合金电铸产品。

步骤五，金合金毛坯铸件处理

在金合金毛坯铸件合适之处的相对两侧打对流孔，打孔方式一般采取上下、左右对称进行，对流孔贯穿铸层与内部芯模材料相接；

使金合金毛坯铸件的对流孔处于上下位置后将其置于高温箱中，高温箱温度设定为高于芯模材料熔点温度即低熔点合金熔点的温度或蜡熔点的温度，通过升温使芯模材料熔化并通过对流孔排出，且在高温箱温度达到芯模材料熔点温度后，对金合金毛坯铸件进行振动，将铸层内部的芯模材料去除干净；

将去除芯模材料的金合金毛坯铸件采用焊接方法的对流孔进行封堵，得到金合金铸件成品。

根据需要可对金合金铸件成品表面进行喷砂、抛光或刻花的表面处理，根据性能要求可对金合金铸件成品进行升温“退火”处理，“退火”温度为300-550℃，“退火”时间为0.5-2.0小时，无特殊性能要求也可不进行“退火”处理。

合格品检测：先对金合金铸件成品进行外观检测，经外观检测合格的金合金铸件成品再进行金含量、表面光洁度、硬度和厚度指标的批次检测，满足要求者即为金合金电铸合格产品。

所述的低熔点合金是指熔点为70℃、70～88℃、124℃、138℃或138～170℃的合金，其中不同熔点的合金组成成分及含量详见下表。

低熔点合金的组成及熔点

注：表中“—”表示该低熔点合金组成中不含该元素。

按照上述方法实施十次试验，结果见下表。

实施案例的相关数据详见下表。

Claims (3)

1.一种无氰金合金电铸液，其特征在于：

该电铸液pH值在8.5-9.8之间，且其成分与含量如下：

金5-15g/L，铜0.1-5.0g/L，乙二胺四乙酸二钠60-80g/L，亚硫酸钠50-60g/L，柠檬酸钾60-80g/L，磷酸氢二钾40-50g/L，光亮剂0.1-0.5g/L。

2.根据权利要求1所述的一种无氰金合金电铸液，其特征在于所述的光亮剂为酒石酸锑钾。

3.一种应用权利要求1所述的一种无氰金合金电铸液进行无氰电铸的工艺方法，具体包括如下步骤：

步骤一，芯模加工

采用低熔点合金或蜡作为芯模材料，将其熔化后倒入模具中，待其冷却定型后去除模具，得到芯模坯体；将芯模坯体表面处理光滑，得到合格的芯模；

步骤二，对于低熔点合金制作的芯模，在其外表面电镀上镍层、铜层或先镀镍再镀铜层后形成芯模成品，对于蜡制作的芯模，在其外表面均匀涂刷导电银油或铜油作为导电层，并将导电层与导电线连通后为芯模成品；

步骤三，电铸金合金铸层

将步骤二得到的芯模成品安放在导电挂架上，使芯模成品与导电挂架连通导电，将上述配制好的一种无氰金合金电铸液倒入电铸槽中，将电铸液加热到设定温度并保持此温度至电铸结束，电铸液达到设定温度后，将安放好芯模成品的导电挂架置于电铸槽中，以导电挂架为阴极，以铑铱钛网或镀铂钛网为阳极，接通整流电源，按设定的阴极电流密度0.1-1.0A/dm²调整电铸电流进行电铸，并保持此电流至电铸结束；

步骤四，电铸结束后从电铸槽中取出导电挂架，从导电挂架取下铸件并进行清洗，清洗干净后的铸件为金合金毛坯铸件；

步骤五，金合金毛坯铸件处理

在金合金毛坯铸件的相对两侧打对流孔，对流孔贯穿铸层与内部芯模材料相连接，使金合金毛坯铸件的对流孔处于上下位置后将其置于高温箱中，高温箱温度设定为高于芯模材料熔点温度，通过升温使芯模材料熔化并通过对流孔排出，且在高温箱温度达到芯模材料熔点温度后，对金合金毛坯铸件进行振动，将铸层内部的芯模材料去除干净；

将去除芯模材料的金合金毛坯铸件的对流孔进行封堵，得到金合金铸件成品。

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