无氰电镀18K玫瑰金液及其制备方法和应用、18K玫瑰金镀层的制备方法

摘要

本发明涉及无氰镀金技术领域，公开了一种无氰电镀18K玫瑰金液及其制备方法和应用、18K玫瑰金镀层的制备方法。该玫瑰金液包括亚硫酸盐、亚硫酸金钠、硫酸钠、磷酸盐、五水硫酸铜、EDTA‑2钠、多乙烯多胺、2‑乙基己基硫酸酯钠盐、含硫有机化合物、光亮剂；其中，所述光亮剂选自硫酸钴和/或硫酸铟。本发明提供的无氰电镀18K玫瑰金液，在中性条件下稳定性好、分散性强、深度能力极佳。利用本发明提供的18K玫瑰金无氰电镀液进行电镀，在电镀过程中不会发生变色、浑浊、金析出现象，镀层厚度可达100μm以上，且K值稳定，镀层光亮细致，硬度高，耐磨性好，耐腐蚀以及防变色能力强。

说明书

技术领域

本发明涉及无氰镀金技术领域，具体涉及一种无氰电镀18K玫瑰金液及其制备方法和应用、18K玫瑰金镀层的制备方法。

背景技术

金是熔点和沸点都很高的一种黄色金属，其质软且表面有光泽，具有优良的导电性、导热性和延展性。作为一种贵金属，金具有良好的物理化学性质。金的化学稳定性极高，与大部分物质都不发生化学反应，只溶于王水、氰化钠或氢化钾溶液中，不溶于酸。金具有极强的耐腐蚀能力和抗变色能力，是其它金属所难以媲美的。尽管金单质物理化学性能优异，但由于其硬度低，耐磨性差，实际使用中经常添加其它元素以提高性能。在纯金中加入铜、钴、镍等元素可以保证金原有性能的同时提升2～3倍的硬度和耐磨性；因此金及其合金在电镀领域具有广泛的应用价值。

18K玫瑰金(金铜合金)镀层有很好的粉红色外观，颜色鲜亮尊贵，被广泛用于装饰品、艺术品、首饰的制作当中。传统的18K玫瑰金镀金工艺通常采用氰化物镀金工艺，虽然其镀液稳定，但是氰化物毒性极大，在生产和使用过程中都需要采取严格的安全措施。

无氰镀金液安全环保，有望替换含氰镀金液。现有的无氰镀金工艺相对于氰化物镀金主要存在以下问题：首先现有的大多无氰络合剂稳定性不如氰化物络合剂，比如亚硫酸根离子容易在空气中氧化为硫酸根离子、铵根离子容易挥发、硫代硫酸根容易分解等，因此无氰镀金液的稳定性往往比氰化物的稳定性差；其次是镀层性能差，大多数无氰络合剂和金离子形成的配位键没有氰化物络合剂强，这导致电镀时的电化学极化作用较弱，在一定程度上使无氰镀金镀层结晶没有氰化物镀层结晶细致、致密；再者无氰镀金液配制复杂且易分解，使得镀液寿命降低，导致镀液的维护成本比氰化物镀液高，影响无氰镀金液的应用。有些无氰镀金液尽管引入了新型的络合剂代替氰化物络合剂，但新型络合剂同样存在环保问题，且成本高，不适合工业化推广。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的无氰镀金液成本高，稳定性差，难以得到高品质镀层的问题，提供一种无氰电镀18K玫瑰金液及其制备方法和应用、18K玫瑰金镀层的制备方法。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种无氰电镀18K玫瑰金液，其中，所述玫瑰金液包括40-60g/L的亚硫酸盐、以金元素计10-15g/L的亚硫酸金钠、15-25g/L的硫酸钠、15-30g/L的磷酸盐、6-15g/L的五水硫酸铜、6-15g/L的EDTA-2钠、5-12mL/L的多乙烯多胺、0.1-0.3mL/L的2-乙基己基硫酸酯钠盐、0.05-0.1g/L含硫有机化合物、0.1-1.7g/L的光亮剂；其中，所述光亮剂选自硫酸钴和/或硫酸铟。

本发明第二方面提供了一种本发明第一方面所述的玫瑰金液的制备方法，其中，所述方法包括以下步骤：

(1)将亚硫酸盐、硫酸钠、磷酸盐、EDTA-2钠、多乙烯多胺溶解在水中，得到第一混合液；

(2)将五水硫酸铜和光亮剂溶解在水中，得到第二混合液；

(3)将所述第二混合液加入至所述第一混合液中，得到第三混合液；

(4)将亚硫酸金钠加入至第三混合液中，得到第四混合液；

(5)将2-乙基己基硫酸酯钠盐和含硫有机化合物加入至第四混合液中，得到第五混合液；

(6)将pH调节剂加入所述第五混合液，得到pH值为6.3-7.2的无氰电镀18K玫瑰金液。

本发明第三方面提供了一种18K玫瑰金镀层的电镀方法，所述方法包括：将待镀件放在本发明第一方面所述的无氰电镀18K玫瑰金液中进行电镀；其中，在电镀的过程中以0.2-1.5mL/Amin，优选0.6-1mL/Amin的速度滴加含有所述含硫有机化合物的硫溶液；其中，所述硫溶液中含硫有机化合物的质量浓度为1-5‰，优选为2-3‰。

本发明第四方面提供了一种本发明第一方面所述的无氰电镀18K玫瑰金液在黄金制品中的应用。

通过上述技术方案，本发明所取得的有益技术效果如下：

1)本发明提供的无氰电镀18K玫瑰金液，不含氰根或腈根类成分以及其他有害物质，不会影响操作人员的生产安全和对环境造成污染，具有广阔的应用前景，适合工业化推广；

2)本发明提供的无氰电镀18K玫瑰金液，以亚硫酸盐为主络合剂，EDTA-2钠和多乙烯多胺为辅助络合剂，在中性条件下稳定性好、分散性强、深度能力极佳；利用本发明提供的18K玫瑰金无氰电镀液进行电镀，在电镀过程中不会发生浑浊、金析出现象；

3)本发明提供的无氰电镀18K玫瑰金液，以硫酸钴和/或硫酸铟做光亮剂，不仅能提高镀层的光亮度，使得镀层光亮如镜面，还有助于提高镀层硬度；

4)本发明提供的18K玫瑰金镀层的电镀方法，通过在电镀过程中滴加含硫有机化合物，可以维持电镀过程中镀层K值的稳定，得到K值分布均匀的镀层，使得镀层中的金含量保持在75-76wt％之间，能很好的保证产品的品质，减少不必要的损耗。

附图说明

图1为本发明中实施例1中所制备的镀层外观效果图。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明的第一方面提供了一种无氰电镀18K玫瑰金液，所述玫瑰金液包括40-60g/L的亚硫酸盐、以金元素计10-15g/L的亚硫酸金钠、15-25g/L的硫酸钠、15-30g/L的磷酸盐、6-15g/L的五水硫酸铜、6-15g/L的EDTA-2钠(乙二胺四乙酸二钠)、5-12mL/L的多乙烯多胺、0.1-0.3mL/L的2-乙基己基硫酸酯钠盐、0.05-0.1g/L含硫有机化合物、0.1-1.7g/L的光亮剂，其中，所述光亮剂选自硫酸钴和/或硫酸铟。

其中，本发明的发明人经过研究发现，含有上述组分的无氰电镀18K玫瑰金液在中性条件下稳定性好，分散性强，深度能力极佳。利用本发明提供的无氰电镀18K玫瑰金液进行电镀，在电镀过程中不会发生浑浊、金析出现象，可将镀层厚度提高到100μm以上，使得镀层光亮细致，硬度高耐磨性好，耐腐蚀以及防变色能力强。

在一个优选的实施方式中，所述玫瑰金液包括45-55g/L的亚硫酸盐、以金元素计12-14g/L的亚硫酸金钠、18-22g/L的硫酸钠、22-26g/L的磷酸盐、8-10g/L的五水硫酸铜、10-12g/L的EDTA-2钠、8-10mL/L的多乙烯多胺、0.15-0.2mL/L的2-乙基己基硫酸酯钠盐、0.06-0.08g/L含硫有机化合物、0.2-1.3g/L的光亮剂。

在一个优选的实施方式中，所述亚硫酸盐选自亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钾、亚硫酸氢钾、亚硫酸铵和亚硫酸氢铵中的至少一种，优选为亚硫酸钠。

在一个优选的实施方式中，所述磷酸盐选自磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钠、磷酸氢二钾中的至少一种，优选为磷酸二氢钠。

在一个优选的实施方式中，所述多乙烯多胺选自二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙二胺中的至少一种，优选为二乙烯三胺。

在一个优选的实施方式中，所述含硫有机化合物选自2-巯基咪唑啉、2-巯基苯并噻唑、4-巯基吡啶中的至少一种，优选为2-巯基咪唑啉。其中，在本发明中，在无氰电镀18K玫瑰金液中添加含硫有机化合物可以起到提高镀层中金含量的作用。

在一个优选的实施方式中，所述光亮剂为0.1-0.5g/L，优选0.2-0.5g/L的硫酸钴。

在一个优选的实施方式中，所述光亮剂为0.3-1.2g/L，优选0.5-0.8g/L的硫酸铟。

在一个优选的实施方式中，所述光亮剂为0.1-0.5g/L，优选0.2-0.5g/L的硫酸钴和0.3-1.2g/L，优选0.5-0.8g/L的硫酸铟。

其中，本发明的发明人经过研究发现，在无氰电镀18K玫瑰金液中添加适量的硫酸钴和/或硫酸铟，不仅能提高镀层的光亮度，使得镀层达到镜面光亮，还有助于加深镀层厚度和硬度。当同时添加硫酸钴和硫酸铟时，镀层的性能最佳。

在一个优选的实施方式中，所述玫瑰金液的pH值为6.3-7.2，优选为pH值为6.8-7。

本发明第二方面提供了本发明第一方面所述的无氰电镀18K玫瑰金液的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将亚硫酸盐、硫酸钠、磷酸盐、EDTA-2钠、多乙烯多胺溶解在水中，得到第一混合液；

(2)将五水硫酸铜和光亮剂溶解在水中，得到第二混合液；

(3)将所述第二混合液加入至所述第一混合液中，得到第三混合液；

(4)将亚硫酸金钠加入至第三混合液中，得到第四混合液；

(5)将2-乙基己基硫酸酯钠盐和含硫有机化合物加入至第四混合液中，得到第五混合液；

(6)将pH调节剂加入所述第五混合液，得到pH值为6.3-7.2的无氰电镀18K玫瑰金液。

其中，本发明对混合的具体条件不做特殊限定，按照本领域的常规操作进行即可。

在一个优选的实施方式中，所述pH调节剂选自氢氧化钠和/或氨水，优选为氢氧化钠。

其中，在本发明中，第五混合液为酸性溶液，通过添加pH调节剂可以得到近中性的无氰电镀18K玫瑰金液。为了提高调节精度，本发明中的氢氧化钠以氢氧化钠水溶液的形式进行添加，氢氧化钠水溶液的质量浓度可以是10-30wt％，优选为20-25wt％。如果在调节pH值的过程中，pH调节剂添加量过多，可以添加少量硫酸进行修正。其中，硫酸的浓度可以是1-4wt％，优选为2-3wt％。

在一个优选的实施方式中，所述无氰电镀18K玫瑰金液的pH值为6.8-7。

本发明第三方面提供了一种18K玫瑰金镀层的电镀方法，所述方法包括：将待镀件放在本发明第一方面所述的无氰电镀18K玫瑰金液中进行电镀；在电镀的过程中以0.2-1.5mL/Amin，优选0.6-1mL/Amin的速度滴加含有所述含硫有机化合物的硫溶液；其中，所述硫溶液中含硫有机化合物的质量浓度为1-5‰，优选为2-3‰。

其中，在本发明中，通过在电镀过程中滴加硫溶液，可以减少无氰电镀18K玫瑰金液在电镀过程中的不必要损耗，确保电镀过程中镀层K值的稳定，得到K值分布均匀的高品质镀层。本发明中的含硫有机化合物溶液的滴加速度指的是在1A电流的条件下，一分钟内滴加的含硫有机化合物溶液的体积。其中，硫溶液中的溶质优选为水，进一步优选为去离子水。

在一个优选的实施方式中，所述电镀的条件包括电镀温度为50-60℃，优选为50-55℃；PH值为6.5-7，优选为6.8-7；电流密度为0.1-0.8A/dm

本发明第四方面提供了一种本发明第一方面所述的无氰电镀18K玫瑰金液在黄金制品中的应用。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例和对比例，涉及到的原料在没有特别说明的情况下，均通过商购得到。其中，亚硫酸钠、亚硫酸金钠、硫酸钠、磷酸二氢钠、硫酸钴、EDTA-2钠、二乙烯三胺均购自阿拉丁生化科技股份有限公司，AR级；硫酸铟、2-乙基己基硫酸酯钠盐、2-巯基咪唑啉购自麦克林生化科技有限公司，AR级；五水硫酸铜，购自西陇化学试剂有限公司，AR级。硫溶液为2-巯基咪唑啉质量含量为2‰的去离子水溶液。

实施例1

(1)将亚硫酸钠、硫酸钠、磷酸二氢钠、EDTA-2钠、二乙烯三胺溶解在去离子水中，搅拌至完全溶解，得到第一混合液；

(2)将五水硫酸铜、硫酸钴、硫酸铟溶解在去离子水中，搅拌至完全溶解得到第二混合液；

(3)将上述第二混合液加入至上述第一混合液中，搅拌均匀，得到第三混合液；

(4)将亚硫酸金钠缓慢的加入至第三混合液中，搅拌均匀，得到第四混合液；

(5)将2-乙基己基硫酸酯钠盐、2-巯基咪唑啉加入至第四混合液中，搅拌均匀，得到第五混合液；

(6)将20wt％的氢氧化钠溶液加入上述第五混合液，得到pH值为6.8-7的无氰电镀18K玫瑰金液；其中，无氰电镀18K玫瑰金液的组分及含量如表1所示。

实施例2

与实施例1相同，区别在于，步骤(2)中不添加硫酸钴，得到的无氰电镀18K玫瑰金液的组分及含量如表1所示。

实施例3

与实施例1相同，区别在于，步骤(2)中不添加硫酸铟，得到的无氰电镀18K玫瑰金液的组分及含量如表1所示。

对比例1

与实施例1相同，区别在于，步骤(1)中不添加二乙烯三胺，得到的无氰电镀18K玫瑰金液的组分及含量如表1所示。

对比例2

与实施例1相同，区别在于，步骤(1)中不添加EDTA-2钠，得到的无氰电镀18K玫瑰金液的组分及含量如表1所示。

对比例3

与实施例1相同，区别在于，步骤(5)中不添加2-巯基咪唑啉，得到的无氰电镀18K玫瑰金液的组分及含量如表1所示。

表1

测试例1

将表面积为0.08dm

镀层K值(金含量，wt％)：利用江苏省天瑞仪器股份有限公司提供的EDX3000PLUS新型X荧光贵金属检测仪进行测试；

镀层硬度(HV)：利用深圳市浩鑫达仪器有限公司提供的自动转塔维氏硬度计HVX-1000A进行测试；

镀层光亮度：通过目测光亮评定法的分级参考标准判定镀层的光亮度，一级(镜面光亮)：表面光亮如镜；二级(光亮)：镀层表面光亮；三级(半光亮)：镀层表面稍有亮度；四级(无光亮)：镀层基本无光泽；

耐腐蚀性：在IOL的喷雾干燥器中加入200mL浓硝酸，将容器盖好，20min后，放入试样并重新盖好，60min后取出试样，放入120℃的烘箱中烘烤20min，取出试样在金相显微镜下检查试样表面；

镀层厚度测试：利用厚度测试仪进行测试；

金液稳定性：在电镀过程中观察无氰电镀18K玫瑰金液中是否有金析出或者金液颜色是否发生变化。其中，无氰电镀18K玫瑰金液中有金析出或者金液有变色情况为金液不稳定，没有金析出且无变色情况发生说明金液稳定。

表2

通过表2的结果可以看出，本发明提供的无氰电镀18K玫瑰金液的稳定性好，在电镀过程中无变色、无浑浊、金析出现象；利用该无氰电镀18K玫瑰金液电镀后得到的镀层的金含量高，硬度大，镀层光亮如镜面，耐腐蚀性好且颜色均匀。

通过分析实施例1-3可知，硫酸铟和硫酸钴共同作用，可以明显改善镀层的光亮度；通过对比例实施例1与对比例1-2可知，二乙烯三胺和EDTA-2钠协同作用，可以改善无氰电镀18K玫瑰金液的稳定性；通过对比实施例1和对比例3可知，少量含硫有机化合物的添加，可以起到提高镀层金含量的作用。

实施例4

将4块面积为0.08dm

表3

注：SCFH：全称standard cubic foot per minute，标准立方英尺每分钟。

对比例4

与实施例4相同，区别在于，在电镀过程中不滴加硫溶液。

将4块面积为0.08dm

将得到的电镀样品DP1-DP4分别放在隧道炉中，在氮气温度为880℃，氮气流量为6.5SCFH，炉膛温度为680℃，传送速率为300r/min条件下进行退火处理，然后对退火后的电镀样品进行金属含量进行测试，结果如表4所示：

表4

通过对比实施例4和对比例4可知，在电镀过程中滴加硫溶液，可以维持电镀过程中镀层K值的稳定，得到K值分布均匀的镀层。

对比例5

与实施列1相同，区别在于，步骤(1)中不添加磷酸二氢钠，得到的无氰电镀18K玫瑰金液的组分及含量如表5所示；

对比例6

与实施列1相同，区别在于，步骤(1)中不添加硫酸钠，得到的无氰电镀18K玫瑰金液的组分及含量如表5所示；

对比例7

与实施列1相同，区别在于，步骤(2)中不添加组合光亮剂(硫酸钴与硫酸铟)，得到的无氰电镀18K玫瑰金液的组分及含量如表5所示。

对比例8

与实施列1相同，区别在于，步骤(5)中不添加2-乙基己基硫酸酯钠盐，得到的无氰电镀18K玫瑰金液的组分及含量如表5所示。

对比例9

与实施列1相同，区别在于，改变步骤(1)中亚硫酸钠的添加量，使得无氰电镀18K玫瑰金液中亚硫酸钠的含量为20g/L的亚硫酸盐，得到的无氰电镀18K玫瑰金液的组分及含量如表5所示。

表5

测试例2

将表面积为0.08dm

表6

注：表6中的电流效率指的是单位时间内镀层的质量与电流的比值。电流效率越高，则表明生产效率越高。

在电镀过程中镀金液pH的稳定性可以在一定程度上反映出金液的稳定性。而且，在电镀过程中金液的pH下降还会导致镀层的K值增大。通过对比表6中实施例1和对比例5的测试结果可知，本发明所制备的无氰电镀18K玫瑰金液中添加的磷酸二氢钠有助于维持电镀过程中金液pH的稳定，也即可以提高无氰电镀18K玫瑰金液的稳定性。

电流效率越高，则表明生产效率越高。通过对比表6中实施例1和对比例6的测试结果可知，本发明所制备的无氰电镀18K玫瑰金液中硫酸钠的添加可以增大电流效率，缩短电镀时间。

通过对比表6中实施例1和对比例7的测试结果可知，对比例7中由于没有添加光亮剂，镀层不光亮。

通过对比表6中实施例1和对比例8的测试结果可知，对比例8中由于没有加入2-乙基己基硫酸酯钠盐，镀层出现针孔麻点。

通过对比表6中实施例1和对比例9的测试结果可知，对比例9中由于亚硫酸钠的含量太少，导致金液在电镀过程中的稳定性变差。

测试例3

将多个苹果样饰品放置在实施例1所制备的无氰电镀18K玫瑰金液中，在电镀温度为55℃、PH值为6.8、电流密度为0.3A/dm

由图1可知，利用本发明中提供的无氰电镀18K玫瑰金液进行电镀，得到的镀层的外观致密光滑且颜色均匀。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。