專利名稱：一種無氰型銅錫合金電鍍液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無氰型銅錫合金電鍍液。
背景技術(shù)：
隨著科技的不斷發(fā)展，對產(chǎn)品的要求越來越嚴(yán)格，單一元素的鍍層難以滿足電鍍產(chǎn)品的需求，科研工作者逐漸把目光投向合金電鍍。在合金電鍍中，銅錫合金鍍層具有優(yōu)良的耐蝕性及抗氧化性等優(yōu)點(diǎn)，而可以廣泛應(yīng)用于代銀等裝飾性鍍層，同時(shí)又由于銅錫合金能夠有效地阻止基底金屬原子擴(kuò)散到鍍層表面，從而避免引起變色，被應(yīng)用于取代鎳層( 金屬鎳直接接觸會對人體的皮膚引起鎳敏感癥狀)。迄今為止，國內(nèi)外鍍銅錫合金工藝主要采用氰化鍍，這是因?yàn)榍杌镢~錫合金電鍍液具有優(yōu)良的分散能力、深度能力及良好的穩(wěn)定性。但是氰化物銅錫合金電鍍液工作溫度比較高G5-60°C)，耗能高，且鍍液毒性大，對人體和環(huán)境造成巨大危害。隨著人們環(huán)保意識的不斷增加，要求在生產(chǎn)過程中盡量減少廢棄物的量和毒性以達(dá)到清潔生產(chǎn)，因此使用氰化物電鍍銅錫合金電鍍液將被逐漸淘汰，而無氰型電鍍銅錫合金成為發(fā)展的趨勢。為了減少氰化物的使用，電鍍工作者相繼提出了幾種無氰銅錫合金電鍍液，如焦磷酸電鍍銅錫合金電鍍液，硫酸電鍍銅錫合金電鍍液，烷基磺酸電鍍銅錫合金電鍍液等，并申請專利例如，CN86105646A, JP2001-40498, JP10-102278, JP2000-328285, US6416571B1, CN1302921A, CN101649474A 等。這些無氰銅錫合金電鍍液與氰化電鍍液相比，有如下幾個(gè)缺點(diǎn)(1)電流密度低 (為0. 5 A/dm2 1. OA/dm2) ； (2)鍍液不穩(wěn)定；這是由于Sn ( II )容易氧化，Sn (IV )容易水解生成不溶于酸堿β-錫酸鹽；(3)成本比較高；這是由于許多無氰銅錫合金電鍍液配置方法復(fù)雜，且使用的絡(luò)合劑或輔助絡(luò)合劑比較多而造成溶液成分復(fù)雜。目前使用無氰銅錫合金電鍍工藝的企業(yè)不多，鑒于以上這些種情況，迫切需要尋求一種毒性低或無毒的、操作簡單、電流密度范圍寬、成本低以及鍍液穩(wěn)定的無氰銅錫合金電鍍液。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種無氰型銅錫合金電鍍液，鍍液具有成本低、毒性小、電流密度范圍寬以及操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明提出一種無氰型銅錫合金電鍍液，所述電鍍液的包含錫的無機(jī)鹽和銅的無機(jī)鹽，主絡(luò)合劑為可溶性焦磷酸鹽，輔助絡(luò)合劑為含氮的雜環(huán)化合物，PH緩沖劑為可溶性磷酸氫二鹽，添加劑為可溶性醛。所述的錫的無機(jī)鹽為焦磷酸亞錫15 45g/L，銅的無機(jī)鹽為焦磷酸銅5 20 g/L0所述的主絡(luò)合劑為焦磷酸鉀鹽或焦磷酸鈉鹽100 350 g/L， 所述含氮的雜環(huán)化合物為丁二酰亞胺40 150 g/L。所述的pH緩沖劑為磷酸氫二鉀30 55g/L或磷酸氫二鈉30 50 g/L。
所述可溶性醛為甲醛、乙醛、丙醛或水楊醛。所述的可溶性醛的量為
甲醛質(zhì)量濃度為0. 4 10 g/L ； 乙醛質(zhì)量濃度為0.4 llg/L; 丙醛質(zhì)量濃度為0.5 llg/L; 水楊醛質(zhì)量濃度為0. 4 9. 5 g/L。所述可溶性醛的量優(yōu)選為4-10 g/L。本發(fā)明中使用的一種無氰型銅錫合金電鍍液的操作條件為pH7.0 9. 5，電流密度0. 3A/dm2 2. 5A/dm2，溫度20 40°C。更優(yōu)選地，pH范圍為7. 0 9. 0，電流密度 0. 5A/dm2 2.2 A/dm2,溫度 22 37°C。所得鍍層為銀白色，耐蝕性和抗氧化性好，在不同電流密度下，鍍層中錫的質(zhì)量含量 30% 50%。本發(fā)明的無氰型銅錫合金電鍍液，不含有毒性強(qiáng)的氰化物或其它毒性強(qiáng)的有害物質(zhì)。本發(fā)明操作簡單，成本低，電流密度范圍寬，且所得銅錫合金層細(xì)致、光亮并且結(jié)合力好，能夠滿足裝飾性電鍍和功能性電鍍等多領(lǐng)域的應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出一種無氰型銅錫合金電鍍液。本發(fā)明所用鹽為錫的無機(jī)鹽和銅的無機(jī)鹽，提供該電鍍液所需要的金屬離子，主絡(luò)合劑為可溶性焦磷酸鹽，與錫的無機(jī)鹽和銅的無機(jī)鹽絡(luò)合增加過電位，輔助絡(luò)合劑為含氮的雜環(huán)化合物，與兩種無機(jī)鹽絡(luò)合能夠縮小兩種主鹽的過電位差，PH緩沖劑為可溶性磷酸氫二鹽，能夠提供一個(gè)相對穩(wěn)定的PH操作條件，添加劑為可溶性醛，可以細(xì)化鍍層顆粒， 增加鍍層的光亮性。本發(fā)明的無氰型銅錫合金電鍍液的操作條件為pH7.0 9. 5，電流密度0. 3A/ dm2 2. 5A/dm2，溫度 20 40"C。應(yīng)用本發(fā)明的無氰型銅錫合金電鍍液電鍍的步驟為將錫的無機(jī)鹽和銅的無機(jī)鹽分別溶解在主絡(luò)合劑中形成溶液，在攪拌的條件下向上述兩份溶液中分別依次加入PH緩沖劑、輔助絡(luò)合劑溶解。將配制好的溶液放置一段時(shí)間(當(dāng)溶液變成深藍(lán)色，即達(dá)到穩(wěn)定絡(luò)合)，備用。然后將兩份已加入PH緩沖劑和輔助絡(luò)合劑的溶液混合定容，調(diào)節(jié)pH并在攪拌條件下加入所需的添加劑。最后，將處理好的金屬基底置于電路組成部分的陰極上，將對電極置于電鍍液中，根據(jù)需要選擇合適的電流大小與時(shí)間。為了進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明，優(yōu)選了一些實(shí)例如下
使用以下一種無氰型銅錫合金電鍍液進(jìn)行電鍍時(shí)，陰極為銅片，陽極為鉬片。將溫度調(diào)至預(yù)定值，在電流密度為0. 3A/dm2 2. 5A/dm2下進(jìn)行操作。實(shí)施例1
銅錫合金電鍍液的組成，如下 焦磷酸亞錫34. 3g/L
焦磷酸銅12. 5 g/L
焦磷酸鈉200g/L胺鉀
亞二度 酰氫醛密二酸楊流度 丁磷水電邱溫
100g/L 49g/L 8. 5g/L 1. 4A/dm2 8. 0 30 "C
按照具體實(shí)施方式
中的電鍍步驟使用該銅錫合金無氰型電鍍液進(jìn)行電鍍操作，結(jié)果在銅片電極上鍍上光亮的白銅錫合金。
實(shí)施例2
焦磷酸亞錫焦磷酸銅焦磷酸鉀丁二酰亞胺磷酸氫二鈉甲醛
電流密度 PH
溫度
33g/L 13. 5g/L 250g/L
100g/L 40g/L 9. 5g/L 1. 8A/dm2 8. 0 30 °C
按照具體實(shí)施方式
中的電鍍步驟使用該銅錫合金無氰型電鍍液進(jìn)行電鍍操作，結(jié)果在銅片電極上鍍上光亮的白銅錫合金。
實(shí)施例3
焦磷酸亞錫焦磷酸銅焦磷酸鉀丁二酰亞胺磷酸氫二鈉甲醛
電流密度 PH
溫度
44g/L 16g/L 320g/L
128g/L 40g/L 7. 9g/L 1. 6A/dm2 7. 8 30 °C
按照具體實(shí)施方式
中的電鍍步驟使用該銅錫合金無氰型電鍍液進(jìn)行電鍍操作，結(jié)果在銅片電極上鍍上光亮的白銅錫合金。
實(shí)施例4
焦磷酸亞錫16. 5g/L
焦磷酸銅6g/L
焦磷酸鈉108g/L
丁二酰亞胺48g/L
磷酸氫二鉀49g/L
乙醛4. 7g/L電流密度0. 8A/dm2
pH8. 0
溫度30°C
按照具體實(shí)施方式
中的電鍍步驟使用該銅錫合金無氰型電鍍液進(jìn)行電鍍操作，結(jié)果在銅片電極上鍍上光亮的白銅錫合金。
權(quán)利要求
1.一種無氰型銅錫合金電鍍液，其特征在于所述電鍍液的包含錫的無機(jī)鹽和銅的無機(jī)鹽，主絡(luò)合劑為可溶性焦磷酸鹽，輔助絡(luò)合劑為含氮的雜環(huán)化合物，PH緩沖劑為可溶性磷酸氫二鹽，添加劑為可溶性醛。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無氰型銅錫合金電鍍液，其特征在于所述的錫的無機(jī)鹽為焦磷酸亞錫15 65 g/L，銅的無機(jī)鹽為焦磷酸銅5 20 g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無氰型銅錫合金電鍍液，其特征在于所述的主絡(luò)合劑為焦磷酸鉀鹽或焦磷酸鈉鹽100 350 g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無氰型銅錫合金電鍍液，其特征在于所述含氮的雜環(huán)化合物為丁二酰亞胺40 150 g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無氰型銅錫合金電鍍液，其特征在于所述的PH緩沖劑為磷酸氫二鉀30 55 g/L或磷酸氫二鈉30 50 g/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無氰型銅錫合金電鍍液，其特征在于所述可溶性醛為甲醛、乙醛、丙醛或水楊醛。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種無氰型銅錫合金電鍍液，其特征在于所述的可溶性醛的量為甲醛質(zhì)量濃度為0. 4 10 g/L ； 乙醛質(zhì)量濃度為0.4 llg/L; 丙醛質(zhì)量濃度為0.5 llg/L; 水楊醛質(zhì)量濃度為0. 4 9. 5 g/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無氰型銅錫合金電鍍液，其特征在于所述的無氰型銅錫合金電鍍液的操作條件為ΦΗ7.0 9. 5，電流密度0. 3A/dm2 2. 5A/dm2，溫度20 .40 "C。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種無氰型銅錫合金電鍍液，該銅錫合金電鍍液主要組分為焦磷酸亞錫和焦磷酸銅，主絡(luò)合劑為焦磷酸鉀或焦磷酸鈉，輔助絡(luò)合劑為丁二酰亞胺，緩沖劑為可溶性磷酸氫二鹽。該無氰電鍍液的操作條件pH范圍為7.0～9.5，電流密度為0.3A/dm2～2.5A/dm2,溫度為20～40℃。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)成本低，操作、維護(hù)簡便，鍍液毒性小或無毒，陰極電流密度范圍寬，電流效率高，鍍層細(xì)致光亮，能夠滿足裝飾性電鍍和功能性電鍍等多領(lǐng)域應(yīng)用的要求。
文檔編號C25D3/56GK102220610SQ20111021567
公開日2011年10月19日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者孫建軍, 張國明, 邱清一, 陳金水 申請人:福州大學(xué)