CN101838828A - 一种无氰镀金电镀液 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无氰镀金电镀液及多种适用于该镀金体系的添加剂，该无氰型镀金电镀液配方的各组分为：金的无机盐1～50g/L，配位剂嘌呤类化合物及其衍生物1～200g/L，支持电解质1～100g/L，pH调节剂0～200g/L及镀金添加剂体系。使用该无氰镀金液的操作条件为：pH范围为10～14，电流密度0.1A/dm2～0.6A/dm2,温度20～60度。本发明的优点在于镀液毒性低或无毒，镀液稳定性好，与镍、铜等金属基底置换速率低。镀层结合力良好且光亮，能满足装饰性电镀和功能性电镀等多领域的应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种镀金液，具体涉及一种含金盐和无氰化合物的镀金用无氰型电镀液。
背景技术
金具有很高的化学稳定性，只能溶于王水，不溶于其它酸。金镀层耐蚀性强，有良好的抗变能力，同时金镀层具有多种色调，因此广泛应用与镀首饰、钟表零件、艺术品等。同时金又具有良好的导电性，易于焊接，耐高温，并具有一定的耐磨性。因此镀金层广泛应用于精密仪器仪表、印刷电路板、集成电路等要求电参数性能长期稳定的零件。迄今为止，国内外镀金工艺主要采用氰化镀金，这是因为氰化镀金液化学稳定性好，分散能力和深度能力好，镀层光亮性好。但是氰化镀金毒性很大，危害人类和环境，生产时要求具备良好的通风设备和废水处理条件。因此世界各国纷纷出台相应的政策，逐步淘汰氰化镀工艺。
为了减少使用氰化物，减少环境污染，电镀工作者们研究出了柠檬酸盐镀金，现在已经有很多用户在使用，但是金盐是用氰化金钾，没有真正意义上实现无氰化。为了实现无氰化，先后提出了亚硫酸镀金、硫代硫酸镀金，乙二胺镀金、巯基磺酸镀金、乙内酰脲镀金，并申请了一些专利。例如日本专利JP11193474 、JP2000204496、JP2000355792等，美国专利USP6165342、USP6733651、USP7261803等。
但是这些无氰镀金液与氰化镀金液相比，有如下几个缺点：(1)镀液稳定性问题，很多无氰镀金液都存在镀液不稳定性，不论是碱性无氰镀金液、中性无氰镀金液，还是酸性无氰镀金液，给管理者带来不便。例如亚硫酸镀金液、硫代硫酸镀金液等，都含有亚硫酸根离子，这种离子易被空气中的氧气氧化，所以镀金液使用寿命变短，需要通氮气保护以防止镀金液被氧化，给操作和管理带来不便。(2)镀液成本较高。很多无氰镀金液配置相当复杂，在配置过程中损耗金比较多，而且会合成出易爆的中间产物。因此，目前使用无氰镀金工艺的企业很少。在此情况下，寻求一种毒性低或无毒的、稳定的、操作简单及成本低的无氰镀金液的研发与应用成为电镀领域的一个主要方向。
发明内容
本发明提供了一种用于镀金的无氰镀金电镀液及电镀添加剂体系，解决了无氰镀金液不稳定、成本高、毒性大等问题。
本发明无氰镀金电镀液配方各组分的质量浓度为金的无机盐1～50g/L，配位剂嘌呤类化合物及其衍生物1～200g/L，支持电解质1～100g/L，pH调节剂0～200g/L及镀金添加剂体系。其中所述无氰镀金电镀液的配位剂选自鸟嘌呤、腺嘌呤、次黄嘌呤、黄嘌呤、6-巯基嘌呤及其衍生物中的一种或几种。
所述金的无机盐为氯金酸盐或者亚硫酸金盐。
所述镀金添加剂体系为蛋氨酸、L-半胱氨酸、2-硫代巴比妥酸、硫酸铜、硝酸铅、硒氰化钾、酒石酸锑钾中的一种或者几种。
本发明中使用的一种无氰镀金电镀液的操作条件为：pH范围为10～14，电流密度为0.1A/dm2～0.6A/dm2，温度为20～60度。
本发明的镀金电镀液不含有毒性强的氰化物或者其它毒性强的有害物质，因此不会污染环境及面临废液处理困难等问题。本发明的无氰镀金电镀液化学稳定性很好，而且在电镀过程中不需要除氧，操作简单，镀金层的晶粒细致、光亮且结合力好，能满足装饰性电镀和功能性电镀等多领域的应用。
具体实施方式
本发明提供了一种无氰镀金电镀液。
镀金液使用的金的无机盐，为氯金酸盐或者亚硫酸金盐。
配位剂为鸟嘌呤、腺嘌呤、次黄嘌呤、黄嘌呤、6-巯基嘌呤及其衍生物中的一种或者几种。
镀液pH调节剂为KOH、NaOH、氨水、硝酸和盐酸中的一种或几种。
在本发明中使用的一种无氰镀金电镀液的操作条件为：pH范围为10～14，电流密度为0.1A/dm2～0.6A/dm2，温度为20～60度。
镀金添加剂体系为蛋氨酸、L-半胱氨酸、2-硫代巴比妥酸、硫酸铜、硝酸铅、硒氰化钾、酒石酸锑钾中的一种或者几种。其中蛋氨酸浓度为30～5000mg/L；L-半胱氨酸浓度为5～800mg/L；2-硫代巴比妥酸浓度为30～1500mg/L；硫酸铜浓度为10～1200mg/L；硝酸铅浓度为10～1800mg/L；硒氰化钾浓度为1～600mg/L；酒石酸锑钾浓度为10～2000mg/L。
应用本发明的一种无氰镀金电镀液的电镀步骤为：先将配位剂、支持电解质和电镀液pH调节剂按照所述原料配方混合均匀，最后在搅拌溶液的情况下把混合液加入到金的无机盐溶液中，制成无氰镀金电镀液。在电镀过程中，先将镀液温度维持在20～60℃，然后，将处理好的金属基底置于电路组成部分的阴极上，将阴极连同附属基底置于电镀液中，并通以电流，所通的电流大小与时间要根据实际要求而定。
以下为本发明优选的实施例，进一步详细描述本发明。
实施例1
使用以下的无氰镀金电镀液进行电镀时，选择镍电极作为阴极，铂片作为阳极。将温度调至预定值，在电流密度为0.1A/dm2～0.6A/dm2下电镀。
镀金液的组成如下：
氯金酸钠 10.9g/L
腺嘌呤 24.3g/L
KNO3 10.1g/L
KOH 56.1g/L
硝酸铅 0.3g/L
电流密度 0.1A/dm2
pH 13.5
浴温 40℃
按照具体实施方式中的电镀步骤使用该无氰镀金电镀液进行电镀操作。结果镍电极镀上了金。
实施例2
用与实施例1相同的方法镀金，改变镀金液的组成、pH、电流密度、浴温，结果镍电极镀上了金。
亚硫酸金钠 12.8g/L
腺嘌呤 24.3g/L
NaNO3 8.5g/L
NaOH 40g/L
L-半胱氨酸 0.2g/L
电流密度 0.2A/dm2
pH 12
浴温 55℃
实施例3
用与实施例1相同的方法镀金，改变镀金液的组成、pH、电流密度、浴温，结果镍电极镀上了金。
亚硫酸金钠 12.8g/L
腺嘌呤 24.3g/L
KNO3 10.1g/L
KOH 56.1g/L
硒氰化钾 0.12g/L
电流密度 0.15A/dm2
pH 13
浴温 55℃
实施例4
用与实施例1相同的方法镀金，改变镀金液的组成、电流密度，结果镍电极镀上了金。
氯金酸钠 10.9g/L
鸟嘌呤 27.2g/L
KNO3 10.1g/L
KOH 56.1g/L
硝酸铅 0.5g/L
电流密度 0.3A/dm2
pH 13.5
浴温 40℃
实施例5
用与实施例1相同的方法镀金，改变镀金液的组成、电流密度，结果镍电极镀上了金。
氯金酸钠 10.9g/L
黄嘌呤 27.4g/L
KNO3 10.1g/L
KOH 56.1g/L
2-硫代巴比妥酸 0.5g/L
电流密度 0.15A/dm2
pH 13.5
浴温 40℃
实施例6
用与实施例1相同的方法镀金，改变镀金液的组成、电流密度，结果镍电极镀上了金。
氯金酸钠 10.9g/L
次黄嘌呤 24.5g/L
KNO3 10.1g/L
KOH 56.1g/L
2-硫代巴比妥酸 1g/L
电流密度 0.2A/dm2
pH 13.5
浴温 40℃
实施例7
用与实施例1相同的方法镀金，改变镀金液的组成、电流密度，结果镍电极镀上了金。
氯金酸钠 10.9g/L
次黄嘌呤 24.5g/L
KOH 67.3g/L
2-硫代巴比妥酸 1g/L
电流密度 0.2A/dm2
pH 13.5
浴温 40℃
实施例8
用与实施例1相同的方法镀金，改变镀金液的组成、pH、电流密度、浴温，结果镍电极镀上了金。
氯金酸钠 10.9g/L
次黄嘌呤 24.5g/L
KNO3 10.1g/L
KOH 56.1g/L
蛋氨酸 1.5g/L
电流密度 0.4A/dm2
pH 13
浴温 60℃
实施例9
用与实施例1相同的方法镀金，改变镀金液的组成、电流密度，结果镍电极镀上了金。
氯金酸钠 10.9g/L
次黄嘌呤 24.5g/L
KNO3 10.1g/L
KOH 56.1g/L
硫酸铜 0.2g/L
电流密度 0.25A/dm2
pH 13.5
浴温 40℃
实施例10
用与实施例1相同的方法镀金，改变镀金液的组成，结果镍电极镀上了金。
氯金酸钠 10.9g/L
6-巯基嘌呤 27.4g/L
KNO3 10.1g/L
KOH 67.3g/L
酒石酸锑钾 1g/L
电流密度 0.1A/dm2
pH 13.5
浴温 40℃
Claims (9)
1.一种无氰镀金电镀液，其特征在于：所述无氰镀金电镀液配方各组分的质量浓度为：金的无机盐1～50g/L，配位剂嘌呤类化合物及其衍生物1～200g/L，支持电解质1～100g/L，pH调节剂0～200g/L及镀金添加剂体系。
2.根据权利要求1所述的一种无氰镀金电镀液，其特征在于：所述金的无机盐为氯金酸盐或者亚硫酸金盐。
3.根据权利要求1所述的一种无氰镀金电镀液，其特征在于：所述配位剂为嘌呤类化合物及其衍生物，其通式为：
式中烷基部分R1、R2、R3相互独立，含有1至6个碳原子，可以相同或不同，所述R1、R2、R3为氢、烷基、烷氧基、羟基、氨基、羧基、巯基或者磺酸基。
4.根据权利要求3所述的一种无氰镀金电镀液，其特征在于：所述的配位剂为鸟嘌呤、腺嘌呤、次黄嘌呤、黄嘌呤、6-巯基嘌呤及其衍生物中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种无氰镀金电镀液，其特征在于：所述的支持电解质为KNO3、NaNO3、KOH中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种无氰镀金电镀液，其特征在于：所述的pH调节剂为KOH、NaOH、氨水、硝酸和盐酸中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的一种无氰镀金电镀液，其特征在于：所述的无氰镀金电镀液的操作条件为：pH范围为10～14，电流密度为0.1A/dm2～0.6A/dm2，温度为20～60度。
8.根据权利要求1所述的一种无氰镀金电镀液，其特征在于：所述的镀金添加剂体系为蛋氨酸、L-半胱氨酸、2-硫代巴比妥酸、硫酸铜、硝酸铅、硒氰化钾和酒石酸锑钾中的一种或者几种。
9.根据权利要求8所述的一种无氰镀金电镀液，其特征在于：采用以下一种或几种浓度的镀金添加剂体系：
蛋氨酸浓度为30～5000mg/L；
L-半胱氨酸浓度为5～800mg/L；
2-硫代巴比妥酸浓度为30～1500mg/L；
硫酸铜浓度为10～1200mg/L；
硝酸铅浓度为10～1800mg/L；
硒氰化钾浓度为1～600mg/L；
酒石酸锑钾浓度为10～2000mg/L。
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