无氰、无磷、无氨仿金电镀液及其制备和电镀工艺

摘要

本发明公开了一种无氰、无磷、无氨仿金电镀液及其制备和电镀工艺，属金属或非金属制品的表面电镀处理技术领域。本发明以硫酸铜、硫酸锌和锡酸钠为主盐、以主配位剂和辅助配位剂为主盐中金属阳离子的络合剂、以硼酸为仿金电镀液的PH缓冲剂、以氢氧化钾为仿金电镀液的PH调节剂、以光亮性分散剂为仿金电镀液的光亮剂和分散剂。本发明所制仿金电镀液不含对人体和环境有害的氰化钾(钠)、磷(膦)、氟、游离的无机氨(胺)和氮等成分，且采用本发明制备的无氰、无磷、无氨仿金电镀液进行仿金电镀的工艺操作条件范围宽、易操作，所得的仿金层色泽稳定，并可随操作条件的改变实现从玫瑰金16K、18K到24K间的变化。

说明书

技术领域

本发明涉及金属或非金属制品的表面电镀处理技术领域，特别是涉及一种无氰、无磷、无氨仿金电镀液，本发明还涉及这种无氰、无磷、无氨仿金电镀液的制备和电镀工艺。

背景技术

在金属或非金属的表面处理技术领域里，有一种非常重要的电镀工艺技术——电镀仿金工艺。它可以在金属以及非金属的表面镀出一层似12-24K金色的，而实际是非金元素的合金镀层。这种合金层是利用电化学沉积的原理，在制品表面电镀出二元的Cu-Zn合金或者三元的Cu-Zn-Sn合金层，可通过改变镀液的温度，或实施的阴极电流密度，或调整操作的时间，得到玫瑰色的16K金、18K金、乃至纯金等不同颜色的合金镀层。

仿金镀层广泛地用于小五金、家具、灯饰、箱包、钟表、音响、建材、室内外广告、招牌、首饰等方面，有着纯金不可替代的、优异的、成本低廉的性能以及安全性能。

目前成熟的仿金电镀工艺中，镀液大多仍是氰化物镀液，其具有稳定、与基层镀层结合力好、得到的镀层金色色泽较逼真等优点，但氰化物镀液毒性大、废水污染环境严重、影响操作人员的健康，这与我国的工业和经济发展方向严重不符。

二十世纪七十年代始，我国开始了无氰电镀仿金的研发，其技术比国外还早，进展也比国外快。无氰电镀仿金的镀液体系主要有焦磷酸盐、酒石酸(盐)、羟基乙叉二膦酸(HEDP)和乙二胺。除了上述主要配位剂外，镀液内还含有无机的次磷酸盐、硫酸铵、氯化铵、氟化(氢)铵等。但是，上述镀液体系均存在不太稳定、所得仿金层的金色不太逼真、排放的水中含有化学耗氧量大的磷(膦)、氟、氨(胺)等缺点，而且上述镀液体系技术仍不成熟，操作条件，如电流密度、温度、时间等范围太窄，不易掌握，因此，许多工厂自二十世纪80年底以来又纷纷恢复了氰化物电镀仿金工艺。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在问题，提供一种全新的无氰、无磷、无氨仿金电镀液及其制备和电镀工艺，本发明制备的仿金电镀液不含氰化钾(钠)、不含磷(膦)、不含氟、不含游离的无机氨(胺)和氮，且本发明工艺操作条件范围宽、易操作，所得的仿金层色泽稳定，并可随操作条件的改变实现从玫瑰金16K、18K到24K间的变化。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

无氰、无磷、无氨仿金电镀液，每升溶液含有以下组分：

硫酸铜(CuSO4·5H₂O)：20～25g/L，

硫酸锌(ZnSO4·7H₂O)：30～40g/L，

锡酸钠(42％Na₂SnO₃)：0～8g/L，

硼酸(H₃BO₃)：20～30g/L，

主配位剂：80～100g/L。

辅助配位剂：8～10g/L，

氢氧化钾(KOH)：80～110g/L，

光亮性分散剂：16～20mL/L。

作为本发明无氰、无磷、无氨仿金电镀液的一种优选方案，所述主配位剂为柠檬酸、辅助配位剂为丁二酰亚胺。

作为本发明无氰、无磷、无氨仿金电镀液的另一种优选方案，每升所述光亮性分散剂包括以下组分；

乙氧基丁炔二醇：160～170g/L，

烟酸：60～70g/L，

氢氧化钾：30～50g/L，

糖精：40～60g/L，

烯丙基磺酸钠：40～50g/L。

制备上述无氰、无磷、无氨仿金电镀液的工艺，包括以下步骤：

1)将硼酸溶解于温度为50～60℃的热蒸馏水中，然后加入主配位剂，搅拌至溶解完全；

2)向步骤1)制得的溶液中加入辅助配位剂，搅拌至溶解完全；

3)向步骤2)制得的溶液中加入硫酸铜，搅拌至溶解完全；

4)向步骤3)制得的溶液中加入硫酸锌，搅拌至溶解完全；

5)将氢氧化钾溶解于常温蒸馏水，搅拌至溶解完全，冷却后，在搅拌下，将所制氢氧化钾溶液加入到步骤4)所制的溶液中，即可得二元Cn-Zn初始无氰、无磷、无氨仿金电镀液；

6)向步骤5)所制的二元Cn-Zn初始无氰、无磷、无氨仿金电镀液中加入光亮性分散剂和常温蒸馏水，搅拌均匀，静置12～24h，即可得二元Cn-Zn无氰、无磷、无氨仿金电镀液。

制备上述无氰、无磷、无氨仿金电镀液的工艺，包括以下步骤：

1)将硼酸溶解于温度为50～60℃热蒸馏水中，然后加入主配位剂，搅拌至溶解完全；

2)向步骤1)制得的溶液中加入辅助配位剂，搅拌至溶解完全；

3)向步骤2)制得的溶液中加入硫酸铜，搅拌至溶解完全；

4)向步骤3)制得的溶液中加入硫酸锌，搅拌至溶解完全；

5)将氢氧化钾溶解于常温蒸馏水，搅拌至溶解完全，冷却后，在搅拌下，将所制氢氧化钾溶液加入到步骤4)所制的溶液中；

6)将氢氧化钾溶解于常温蒸馏水，搅拌至溶解完全，然后，在搅拌下，向溶解的氢氧化钾溶液中多次少量地加入锡酸钠，待锡酸钠溶解完全并去掉杂质后，在搅拌下，加入到步骤5)所制的溶液中，即可得三元Cn-Zn-Sn初始无氰、无磷、无氨仿金电镀液；

7)向步骤6)所制的三元Cn-Zn-Sn仿金初始镀液中加入光亮性分散剂，并补充常温蒸馏水，搅拌均匀，静置12～24h，即可得三元Cn-Zn-Sn无氰、无磷、无氨仿金电镀液。

采用上述无氰、无磷、无氨仿金电镀液进行镀件仿金电镀，其中仿金电镀的工艺条件为：

pH值：8.5～10.0，

阴极电流密度：0.25～1.0A/dm²，

镀液温度：50～58℃，

电镀时间：30～180s，

阳极：Cu-Zn板。

作为本发明采用无氰、无磷、无氨仿金电镀液进行镀件仿金电镀的一种优选方案，所述Cu-Zn板中Cu含量为75％～80％，Zn含量为20％～25％。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明以硫酸铜、硫酸锌和锡酸钠为主盐、以主配位剂和辅助配位剂为主盐中金属阳离子的络合剂、以硼酸为仿金电镀液的PH缓冲剂、以氢氧化钾为仿金电镀液的PH调节剂、以光亮性分散剂为仿金电镀液的光亮剂和分散剂，使得所制仿金电镀液不含对人体和环境有害的氰化钾(钠)、磷(膦)、氟、游离的无机氨(胺)和氮等成分。

2、本发明可根据需要实现二元Cn-Zn无氰、无磷、无氨仿金电镀液和三元Cn-Zn-Sn无氰、无磷、无氨仿金电镀液的制备，制备工艺简单，易于工业化生产。

3、采用本发明制备的无氰、无磷、无氨仿金电镀液进行仿金电镀的工艺操作条件范围宽、易操作，所得的仿金层色泽稳定，并可随操作条件的改变实现从玫瑰金16K、18K到24K间的变化。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进行进一步说明，实施例仅用于解释本发明，不对本发明构成任何限定。

表1为本发明实施例1～3采用无氰无毒仿金电镀配位剂制备无氰、无磷、无氨仿金电镀液的各成分配比。

表1

表2为上述实施例1～3无氰、无磷、无氨仿金电镀液中光亮性分散剂的各成分配比。

表2

实施例乙氧基丁炔二醇/(g/L)烟酸/(g/L)氢氧化钾/(g/L)糖精/(g/L)烯丙基磺酸钠/(g/L)实施例116060304040实施例216565405045实施例317070506050

实施例1

制备无氰、无磷、无氨仿金电镀液，包括以下步骤：

1)取一个1000mL的容器，将20g硼酸溶解于温度为50～60℃的500mL热蒸馏水中，然后加入80g柠檬酸，搅拌至溶解完全；

2)向步骤1)制得的溶液中加入8g丁二酰亚胺，搅拌至溶解完全；

3)向步骤2)制得的溶液中加入20g硫酸铜，搅拌至溶解完全；

4)向步骤3)制得的溶液中加入30g硫酸锌，搅拌至溶解完全；

5)另取一个容器，将80g氢氧化钾溶解于300mL常温蒸馏水中，搅拌至溶解完全，冷却后，在搅拌下，将所制氢氧化钾溶液加入到步骤4)所制的溶液中，即可得二元Cn-Zn初始无氰、无磷、无氨仿金电镀液；

6)向步骤5)所制的二元Cn-Zn初始无氰、无磷、无氨仿金电镀液中加入16mL光亮性分散剂，并补充常温蒸馏水至1000mL，搅拌均匀，静置12～24h，即可得二元Cn-Zn无氰、无磷、无氨仿金电镀液；

采用上述二元Cn-Zn无氰、无磷、无氨仿金电镀液进行仿金电镀，仿金电镀的工艺条件为：pH值：8.5，阴极电流密度：0.25A/dm²，镀液温度：50℃，电镀时间：30s，阳极：(75％)Cu-(25％)Zn板。

实施例2

制备上述无氰、无磷、无氨仿金电镀液，包括以下步骤：

1)取一个1000mL的容器，将25g硼酸溶解于温度为50～60℃的500mL热蒸馏水中，然后加入90g柠檬酸，搅拌至溶解完全；

2)向步骤1)制得的溶液中加入9g丁二酰亚胺，搅拌至溶解完全；

3)向步骤2)制得的溶液中加入22.5g硫酸铜，搅拌至溶解完全；

4)向步骤3)制得的溶液中加入35g硫酸锌，搅拌至溶解完全；

5)另取一个容器，将90g氢氧化钾溶解于300mL常温蒸馏水中，搅拌至溶解完全，冷却后，在搅拌下，将所制氢氧化钾溶液加入到步骤4)所制的溶液中；

6)另取一个容器，将20g氢氧化钾溶解于180mL常温蒸馏水中，搅拌至溶解完全，然后，在搅拌下，向溶解的氢氧化钾溶液中多次少量地加入6g锡酸钠，待锡酸钠溶解完全并去掉杂质后，在搅拌下，加入到步骤5)所制的溶液中，即可得三元Cn-Zn-Sn初始无氰、无磷、无氨仿金电镀液；

7)向步骤6)所制的三元Cn-Zn-Sn初始无氰、无磷、无氨仿金电镀液中加入18mL光亮性分散剂，并补充常温蒸馏水至1000mL，搅拌均匀，静置12～24h，即可得三元Cn-Zn-Sn无氰、无磷、无氨仿金电镀液。

采用上述三元Cn-Zn-Sn无氰、无磷、无氨仿金电镀液进行仿金电镀，仿金电镀的工艺条件为：pH值：9，阴极电流密度：0.5A/dm²，镀液温度55℃，电镀时间：90s，阳极：(78％)Cu-(22％)Zn板。

实施例3

制备上述无氰、无磷、无氨仿金电镀液，包括以下步骤：

1)取一个1000mL的容器，将30g硼酸溶解于温度为50～60℃的500mL热蒸馏水中，然后加入100g柠檬酸，搅拌至溶解完全；

2)向步骤1)制得的溶液中加入10g丁二酰亚胺，搅拌至溶解完全；

3)向步骤2)制得的溶液中加入25g硫酸铜，搅拌至溶解完全；

4)向步骤3)制得的溶液中加入40g硫酸锌，搅拌至溶解完全；

5)另取一个容器，将85g氢氧化钾溶解于300mL常温蒸馏水中，搅拌至溶解完全，冷却后，在搅拌下，将所制氢氧化钾溶液加入到步骤4)所制的溶液中；

6)另取一个容器，将25g氢氧化钾溶解于180mL常温蒸馏水中，搅拌至溶解完全，然后，在搅拌下，向溶解的氢氧化钾溶液中多次少量地加入8g锡酸钠，待锡酸钠溶解完全并去掉杂质后，在搅拌下，加入到步骤5)所制的溶液中，即可得三元Cn-Zn-Sn初始无氰、无磷、无氨仿金电镀液；

7)向步骤6)所制的三元Cn-Zn-Sn仿金初始镀液中加入20mL光亮性分散剂，并补充常温蒸馏水至1000mL，搅拌均匀，静置12～24h，即可得三元Cn-Zn-Sn无氰、无磷、无氨仿金电镀液。

采用上述三元Cn-Zn-Sn无氰、无磷、无氨仿金电镀液进行仿金电镀，仿金电镀的工艺条件为：pH值：10，阴极电流密度：1.0A/dm²，镀液温度58℃，电镀时间：180s，阳极：(80％)Cu-(20％)Zn板。