一種半胱氨酸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，尤其涉及一種半胱氨酸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，在地殼中的含量僅為IX 1〇_5%，因而考慮在 其它金屬表面電沉積銀來降低成本，同時(shí)表面擁有銀的優(yōu)良性能。
[0003] 自1839年英國的G. R. Elkington和H. Elkington兄弟申請(qǐng)氰化鍍銀的首個(gè)專利 并投放于工業(yè)生產(chǎn)以來，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。無氰鍍 銀也成為近二十年來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)有的無氰鍍銀較為常見者有過硫酸鹽鍍銀、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題，然而這些無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。由此，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)明一方面提供一種半胱氨酸鍍銀電鍍液，該半胱氨酸鍍銀電鍍液 的穩(wěn)定性高，鍍層抗變色性和可焊接性強(qiáng)。
[0006] -種半胱氨酸鍍銀電鍍液，包括含量為20?35g/L的硝酸銀、含量為90?IlOg/ L的半胱氨酸、含量為15?30g/L的甲基磺酸鹽、含量為3?10g/L的非離子型表面活性劑 和含量為15?30g/L的碳酸鹽。
[0007] 其中，包括含量為30g/L的硝酸銀、含量為98g/L的半胱氨酸、含量為23g/L的甲 基磺酸鹽、含量為7g/L的非離子型表面活性劑和含量為25g/L的碳酸鹽。
[0008] 其中，所述半胱氨酸為L-半胱氨酸。
[0009] 其中，所述非尚子型表面活性劑為分子量為400?600的燒基酚聚氧乙烯醚。
[0010] 以上半胱氨酸鍍銀電鍍液的技術(shù)方案中，選用半胱氨酸作為配位劑。金屬銀的標(biāo) 準(zhǔn)電勢(shì)為+〇. 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，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。半胱 氨酸的氨基上的氮原子可提供電子從而銀離子絡(luò)合，半胱氨酸的巰基上的硫原子也可可提 供電子從而銀離子絡(luò)合，這樣半胱氨酸通過硫原子和氮原子與銀離子可形成結(jié)構(gòu)較單一的 含有氨基的配位劑更穩(wěn)定的螯合物。
[0011] 甲基磺酸鹽作為添加劑可改善鍍層的平整性，甲基磺酸鹽優(yōu)選為可溶于水的甲基 磺酸鈉或甲基磺酸鉀。
[0012] 碳酸鹽可作為導(dǎo)電鹽。碳酸鹽優(yōu)選為水溶性的鈉鹽或鉀鹽。碳酸鹽為易溶于水的 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；又可通過水解成堿性 維持鍍液的堿性環(huán)境。碳酸鹽用量過多會(huì)對(duì)鍍層的質(zhì)量造成負(fù)面影響。
[0013] 非離子型表面活性劑可降低陰極銀沉積的晶體顆粒的大小。非離子型表面活性劑 可以為烷基酚聚氧乙烯醚，烷基酚聚氧乙烯醚的分子量優(yōu)選為500。
[0014] 本發(fā)明另一方面提供一種電鍍方法，該方法可以使半胱氨酸鍍銀電鍍液的穩(wěn)定性 高，鍍層抗變色性和可焊接性強(qiáng)。
[0015] 一種使用上述半胱氨酸鍍銀電鍍液電鍍的方法，包括以下步驟：
[0016] (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20? 35g硝酸銀、90?IlOg半胱氨酸、15?30g甲基磺酸鹽、3?IOg非離子型表面活性劑和 15?30g碳酸鹽；
[0017] (2)以銅板作為陰極，對(duì)陰極進(jìn)行預(yù)處理；
[0018] (3)以銀板作為陽極，將陽極和經(jīng)過預(yù)處理的陰極置入所述電鍍液中通入電流進(jìn) 行電鍍。
[0019] 其中，所述預(yù)處理具體為將陰極打磨、除油、拋光和浸入含銀溶液中。
[0020] 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。
[0021] 其中，所述拋光具體為將陰極浸入鎳電鍍液中電鍍鎳層；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 均電流密度為〇. 1?〇. 3A/dm2。
[0022] 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?20%， 平均電流密度為0. 3?0. 8A/dm2 ;所述電鍍液的pH為8. 5?10. 5,電鍍液的溫度為20? 35。。。
[0023] 其中，所述陰極與陽極的面積比為1 :(0. 5?2)，所述銀板數(shù)量為2塊。
[0024] 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%。
[0025] 預(yù)處理中的拋光可為對(duì)陰極進(jìn)行電鍍鎳層。在電鍍鎳層之前包括酸浸漬以活化銅 板。酸浸漬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)空隙等不光滑的問題。拋光還可為用體積比為1 :1 :1的濃硝酸、濃硫酸和水去除表面的 氧化物膜。
[0026] 鎳電鍍液可具體包括含量為220g/L的硫酸鎳、含量為30g/L的氯化鎳、含量為 65g/L的檸檬酸鈉、含量為32g/L的亞磷酸，所述鎳電鍍液進(jìn)行電鍍的溫度為60°C，pH為 2. 5,平均