一種亞氨基二磺酸銨鍍銀電鍍液及電鍍方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鍍銀工藝的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種亞氨基二磺酸銨鍍銀電鍍液及電 鍍方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬銀以其優(yōu)良的性能及相對(duì)較低的成本，成為應(yīng)用最為廣泛的貴金屬之一。在 所有的金屬中銀的導(dǎo)電性最好，銀的延展性居所有金屬的第二位。此外，銀還具有良好的導(dǎo) 熱性、、反光性、耐蝕性能及焊接性能，因此，在電子、通訊等工業(yè)領(lǐng)域需求量很大。此外，銀 因其特有的銀白色金屬光澤，一直被用于家庭高檔用具、餐具及首飾等工藝品上作為裝飾 層。然而銀畢竟是一種貴金屬，實(shí)際應(yīng)用成本較高，在地殼中的含量?jī)H為1X10_ 5%，因而考 慮在其它金屬表面電沉積銀來(lái)降低成本，同時(shí)表面擁有銀的優(yōu)良性能。
[0003] 自1839年英國(guó)的G. R. Elkington和H. Elkington兄弟申請(qǐng)氰化鍍銀的首個(gè)專(zhuān)利 并投放于工業(yè)生產(chǎn)以來(lái)，氰化鍍銀工藝因其鍍液穩(wěn)定可靠、電流效率高、較好的覆蓋能力以 及較高的分散能力、所得鍍層結(jié)晶細(xì)致且光亮等優(yōu)點(diǎn)，在電鍍銀工藝中一直占主導(dǎo)地位。但 氰化物是劇毒的化學(xué)品，在生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸以及使用過(guò)程中，會(huì)對(duì)人體造成危害，并且嚴(yán)重 污染環(huán)境。因此，人們一直在探索一種可替代傳統(tǒng)氰化鍍銀工藝的環(huán)保鍍銀工藝。無(wú)氰鍍 銀也成為近二十年來(lái)鍍銀工藝的研究熱點(diǎn)，具有廣闊的市場(chǎng)前景和巨大的應(yīng)用價(jià)值。
[0004] 現(xiàn)有的無(wú)氰鍍銀較為常見(jiàn)者有過(guò)硫酸鹽鍍銀、亞硫酸鹽鍍銀、磺基水楊酸鍍銀。盡 管在一定程度上解決了含氰鍍銀的污染問(wèn)題，然而這些無(wú)氰鍍銀的鍍液不夠穩(wěn)定，鍍層抗 變色性較差和可焊接性不夠理想。此外，由于電鍍廢水中含有一些處理難度較大的污染物， 限制了這些電鍍液的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明一方面提供一種亞氨基二磺酸銨鍍銀電鍍液，該亞氨基二磺酸 銨鍍銀電鍍液的穩(wěn)定性高，鍍層抗變色性和可焊接性強(qiáng)，廢棄的鍍液處理容易。
[0006] -種亞氨基二磺酸銨鍍銀電鍍液，包括含量為30?50g/L的硝酸銀、含量為 120?160g/L的亞氨基二磺酸銨、含量為90?130g/L的硫酸銨、含量為6?12g/L的氨基 酸和含量為3?6g/L的吡啶類(lèi)化合物。
[0007] 其中，包括含量為45g/L的硝酸銀、含量為140g/L的亞氨基二磺酸銨、含量為 ll〇g/L的硫酸銨、含量為8g/L的氨基酸和含量為4g/L的吡啶類(lèi)化合物。
[0008] 其中，所述氨基酸選自組氨酸、谷氨酸和蛋氨酸中的一種或至少兩種。
[0009] 其中，所述吡啶類(lèi)化合物選自吡啶、2, 2'-聯(lián)吡啶、4, 4'-聯(lián)吡啶、煙酸、異煙酸、 檸嗪酸、異煙肼中的一種或至少兩種。
[0010] 以上亞氨基二磺酸銨鍍銀電鍍液的技術(shù)方案中，選用亞氨基二磺酸銨作為配位 齊U，選用硫酸銨作為催化Ag+與亞氨基二磺酸銨配位的輔助配位劑。金屬銀的標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)為 +0. 799V，屬電正性較強(qiáng)的金屬。將Ag+還原成單質(zhì)銀的交換電流密度較大，也就是說(shuō)，使Ag 沉積的濃度極化較小。因此，從以Ag+形式存在的鍍液中沉積的銀鍍層結(jié)晶粗大，因而加入 的配位劑可以與Ag+絡(luò)合，提高正一價(jià)銀的電極化，提高銀沉積的質(zhì)量。亞氨基二磺酸銨在 堿性條件及硫酸銨水解釋放出NH 3分子存在下，失去亞氨基上的氫離子，與銀離子和NH3分 子配位成NH3AgN (SO3NH4) 2, NH3AgN (SO3NH4) 2電離出的NH3AgN (SO3) 22_具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，在 陰極表面具有較強(qiáng)的吸附性且在陰極表面離解緩慢，有效增強(qiáng)了陰極的電極化。亞氨基二 磺酸銨本身的毒性較小，在酸性介質(zhì)中能迅速分解為氨基磺酸氨和硫酸氫氨的兩種無(wú)毒產(chǎn) 物，因此在處理廢棄的鍍液時(shí)只需加入酸，便可直接排放，處理方便。
[0011] 本發(fā)明的硫酸銨不僅可作輔助配位劑，還可作為導(dǎo)電鹽。硫酸銨為易溶于水的強(qiáng) 電解質(zhì)，可增強(qiáng)鍍液的導(dǎo)電性，提高陰極極化，使得鍍層細(xì)致、光滑；又可通過(guò)水解成堿性維 持鍍液的堿性環(huán)境。硫酸銨用量過(guò)多會(huì)對(duì)鍍層的質(zhì)量造成負(fù)面影響。
[0012] 復(fù)合選用氨基酸和吡啶類(lèi)化合物作為光亮劑。氨基酸選自組氨酸、谷氨酸和蛋氨 酸中的一種或至少兩種，氨基酸優(yōu)選為組氨酸或谷氨酸。組氨酸優(yōu)選為L(zhǎng)-組氨酸，谷氨酸 優(yōu)選為L(zhǎng)-谷氨酸。吡啶類(lèi)化合物優(yōu)選2, 2'-聯(lián)吡啶、4, 4'-聯(lián)吡啶、檸嗪酸。復(fù)合使用 氨基酸和吡啶類(lèi)化合物較單獨(dú)使用兩者，前者能更大程度得到鏡面光滑的鍍層。
[0013] 本發(fā)明另一方面提供一種電鍍方法，該方法可以亞氨基二磺酸銨鍍銀電鍍液的穩(wěn) 定性高，鍍層抗變色性和可焊接性強(qiáng)，廢棄的鍍液處理容易。
[0014] 一種使用上述亞氨基二磺酸銨鍍銀電鍍液電鍍的方法，包括以下步驟：
[0015] (1)配制電鍍液：在水中溶解各原料組分形成電鍍液，所述每升電鍍液含有30? 50g硝酸銀、120?160g亞氨基二磺酸銨、90?130g硫酸銨、6?12g氨基酸和3?6g批 啶類(lèi)化合物；
[0016] (2)以銅板作為陰極，對(duì)陰極進(jìn)行預(yù)處理；
[0017] (3)以銀板作為陽(yáng)極，將陽(yáng)極和經(jīng)過(guò)預(yù)處理的陰極置入所述電鍍液中通入電流進(jìn) 行電鍍。
[0018] 其中，所述預(yù)處理具體為將陰極用酸浸漬后用去離子水沖洗，再置入鎳電鍍液中 進(jìn)行鍍鎳，將鍍鎳后的陰極浸入含銀溶液中。
[0019] 其中，所述含銀溶液包括含量為10?15g/L的硝酸銀、含量為200?220g/L的硫 尿；所述含銀溶液被浸入時(shí)的溫度為20?30°C，pH為4?6。
[0020] 其中，所述鎳電鍍液包括含量為220?240g/L的硫酸鎳、含量為30?40g/L的氯 化鎳、含量為60?70g/L的檸檬酸鈉、含量為30?35g/L的亞磷酸，所述鎳電鍍液進(jìn)行電 鍍的溫度為60?70°C，pH為2?3,平均電流密度為0. 1?0. 3A/dm2。
[0021] 其中，所述步驟中電流為單脈沖方波電流,脈寬為1?4ms，占空比為5?15%，平 均電流密度為〇. 2?0. 8A/dm2 ;所述電鍍液的pH為8?9. 5,電鍍液的溫度為15?30°C。
[0022] 其中，所述陰極與陽(yáng)極的面積比為1 :(0. 5?1. 5)，所述銀板數(shù)量為2塊。
[0023] 以上電鍍方法的技術(shù)方案中，單脈沖方波電流定義為在h時(shí)間內(nèi)通入電流密度為 Jp的電流，在t2時(shí)間內(nèi)無(wú)通入電流，是一種間歇脈沖電流。占空比定義為ti/ (ti + t2)，頻 率為I/ (ti+t2)，平均電流定義為Jp t/ (ti+h)。同直流電沉積相比，雙電層的厚度和離 子濃度分布均有改變；在增加了電化學(xué)極化的同時(shí)，降低了濃差極化，產(chǎn)生的直接作用是， 脈沖電鍍獲得的鍍層比直流電沉積鍍層更均勻、結(jié)晶更細(xì)密。不僅如此，脈沖電鍍還具有： (1)鍍層的硬度和耐磨性均高；（2)鍍液分散能力和深鍍能力好；(3)減少了零件邊角處的 超鍍，鍍層分布均勻性好，可節(jié)約銀。當(dāng)將銀層厚度降低20%時(shí)，脈沖鍍銀層仍具有與直流 鍍銀層相當(dāng)?shù)男阅?，脈沖鍍銀的節(jié)銀率約為15?20%。
[0024] 預(yù)處理中的酸浸漬是為了活化銅板。包括用稀硝酸浸漬和之后的用稀鹽酸浸漬， 兩種酸浸漬的時(shí)間為20?40s，優(yōu)選為30s。每次酸浸漬后用水沖洗，以沖洗掉殘留的氫離 子，避免殘留的氫離子造成鍍層的出現(xiàn)空隙等不光滑的問(wèn)題。預(yù)處理還包括在酸浸漬之前 的對(duì)銅板進(jìn)行打磨、化學(xué)堿性液體除油的步