一種銅電鍍液及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種銅電鍍液及制備方法，該電鍍液的配方如下：硫酸銅80-150g/L，氯化銅50-90g/L，硫酸鈉40-70g/L，硫酸鉀60-120g/L，光亮劑5-30g/L，濕潤劑5-20g/L，緩沖劑25-55g/L，加去離子水至1000ml，取去離子水置于容器中，稱取適量的光亮劑、濕潤劑，攪拌至溶解；再稱取適量的硫酸銅、硫氯化銅加入到溶液中，常溫下攪拌至溶解；再將硫酸鈉、硫酸鉀加入到溶液中，將上述溶液加熱至55-65℃，邊加熱邊攪拌，再用緩沖劑調(diào)節(jié)溶液的PH值，本發(fā)明形成的鍍層延展性好、無脆性，表面光亮，平整度高，均鍍和深鍍能力強，電流效率高，電鍍液無毒性，鍍層高密度區(qū)不會燒焦。
【專利說明】-種銅電鍍液及制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種銅電鍍液及制備方法，屬于電鍍液【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 電鍍就是利用電解原理在某些金屬表面上鍍上一薄層其它金屬或合金的過程，是 利用電解作用使金屬或其它材料制件的表面附著一層金屬膜的工藝從而起到防止金屬氧 化(如銹蝕)，提高耐磨性、導(dǎo)電性、反光性、抗腐蝕性（硫酸銅等）及增進美觀等作用。不少 硬幣的外層亦為電鍍。
[0003] 電鍍時，鍍層金屬或其他不溶性材料做陽極，待鍍的工件做陰極，鍍層金屬的陽離 子在待鍍工件表面被還原形成鍍層。為排除其它陽離子的干擾，且使鍍層均勻、牢固，需用 含鍍層金屬陽離子的溶液做電鍍液，以保持鍍層金屬陽離子的濃度不變。電鍍的目的是在 基材上鍍上金屬鍍層，改變基材表面性質(zhì)或尺寸。電鍍能增強金屬的抗腐蝕性（鍍層金屬 多采用耐腐蝕的金屬）、增加硬度、防止磨耗、提高導(dǎo)電性、光滑性、耐熱性和表面美觀。
[0004] 電鍍需要一個向電鍍槽供電的低壓大電流電源以及由電鍍液、待鍍零件（陰極） 和陽極構(gòu)成的電解裝置。其中電鍍液成分視鍍層不同而不同，但均含有提供金屬離子的主 鹽，能絡(luò)合主鹽中金屬離子形成絡(luò)合物的絡(luò)合劑，用于穩(wěn)定溶液酸堿度的緩沖劑，陽極活化 劑和特殊添加物（如光亮劑、晶粒細化劑、整平劑、潤濕劑、應(yīng)力消除劑和抑霧劑等）。電鍍 過程是鍍液中的金屬離子在外電場的作用下，經(jīng)電極反應(yīng)還原成金屬原子，并在陰極上進 行金屬沉積的過程。因此，這是一個包括液相傳質(zhì)、電化學(xué)反應(yīng)和電結(jié)晶等步驟的金屬電沉 積過程。
[0005] 在盛有電鍍液的鍍槽中，經(jīng)過清理和特殊預(yù)處理的待鍍件作為陰極，用鍍覆金屬 制成陽極，兩極分別與直流電源的負極和正極聯(lián)接。電鍍液由含有鍍覆金屬的化合物、導(dǎo)電 的鹽類、緩沖劑、PH調(diào)節(jié)劑和添加劑等的水溶液組成。通電后，電鍍液中的金屬離子，在電位 差的作用下移動到陰極上形成鍍層。陽極的金屬形成金屬離子進入電鍍液，以保持被鍍覆 的金屬離子的濃度。在有些情況下，如鍍鉻，是采用鉛、鉛銻合金制成的不溶性陽極，它只起 傳遞電子、導(dǎo)通電流的作用。電解液中的鉻離子濃度，需依靠定期地向鍍液中加入鉻化合物 來維持。電鍍時，陽極材料的質(zhì)量、電鍍液的成分、溫度、電流密度、通電時間、攪拌強度、析 出的雜質(zhì)、電源波形等都會影響鍍層的質(zhì)量，需要適時進行控制。電鍍原理包含四個方面： 電鍍液、電鍍反應(yīng)、電極與反應(yīng)原理、金屬的電沉積過程。電鍍反應(yīng)中的電化學(xué)反應(yīng)：下圖是 電鍍裝置示意圖，被鍍的零件為陰極，與直流電源的負極相連，金屬陽極與直流電源的正極 聯(lián)結(jié)，陽極與陰均浸入鍍液中。當(dāng)在陰陽兩極間施加一定電位時，則在陰極發(fā)生如下反應(yīng)： 從鍍液內(nèi)部擴散到電極和鍍液界面的金屬離子Mn+從陰極上獲得η個電子，還原成金屬M。 另一方面，在陽極則發(fā)生與陰極完全相反的反應(yīng)，即陽極界面上發(fā)生金屬M的溶解，釋放η 個電子生成金屬離子Μη+。
[0006] 電鍍液是指可以擴大金屬的陰極電流密度范圍、改善鍍層的外觀、增加溶液抗氧 化的穩(wěn)定性等特點的液體。
[0007] 電鍍液通常包括：主鹽：含有沉積金屬的鹽類，提供電沉積金屬的離子，它以絡(luò)合 離子形式或水化離子形式存在于不同的電鍍液中；主鹽的濃度越高電流效率會越高，金屬 的沉積速度也會加快，同時鍍層晶粒較粗，溶液分散能力下降。
[0008] 導(dǎo)電鹽：用于增加溶液的導(dǎo)電能力，從而擴大允許使用的電流密度范圍。
[0009] 陽劑活性劑：能促進陽極溶解、提高陽極電流密度的物質(zhì)，從而保證陽極處于活化 狀態(tài)而能正常的溶解。
[0010] 緩沖劑：用來調(diào)節(jié)和控制溶液酸堿度的物質(zhì)。這類物質(zhì)具有良好的緩沖作用，但 不應(yīng)過多。
[0011] 添加劑：能改善鍍層的性能和電鍍質(zhì)量的作用，如整平劑、光亮劑、抗針孔劑等。 光亮劑主要用來增加鍍層的光亮度，少去了拋光的工序。潤濕劑的作用是加你各地金屬和 溶液間的界面張力。整平劑能夠改變金屬表面的微觀平整性。應(yīng)力消除劑則能降鍍層的內(nèi) 應(yīng)力，提高鍍層的韌性。
[0012] 電鍍液種類數(shù)不勝數(shù)，曾經(jīng)在制造實驗中應(yīng)用過的種類就有十余之多。目前，在生 產(chǎn)中常用的鍍液有四種：氰化鍍鋅、鋅酸鹽鍍鋅、氯化物鍍鋅和硫酸鹽鍍鋅。根據(jù)主鹽和其 他成分的不同，而演化出眾多鍍液來只不過是大同小異而已。
[0013] 中國發(fā)明專利說明書CN 103046089 A公開這樣一種功能性銅的電鍍液及其方 法，該電鍍液主要包含主鹽、穩(wěn)定劑、絡(luò)合劑、陰極活化劑，促進劑和還原劑針，其PH值為 9. (Γ11. 0。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的電鍍銅工藝，鍍液的覆蓋能力和分散能力差的問題；通過在 電鍍液中加入還原劑，提供一種功能性銅的電鍍液，該電鍍液具有覆蓋能力和分散能力強 的優(yōu)點。但是這種電鍍液形成的鍍層延展性差，電流效率差，電鍍液有毒性，電流高密度區(qū) 容易燒焦。
[0014] 中國發(fā)明專利說明書CN 103014787 A公開這樣一種銅電鍍液及其電鍍工藝，屬于 電鍍【技術(shù)領(lǐng)域】。所述電鍍液主要包含絡(luò)合劑、主鹽、導(dǎo)電鹽、光亮劑，其pH值為9. (Til. 0。 針對現(xiàn)有的堿性鍍銅工藝，鍍液通常含有氰化物造成環(huán)境污染的問題，本發(fā)明通過一種無 氰堿性鍍銅工藝，提供一種電鍍銅的環(huán)保工藝。該電鍍液鍍銅層與基體結(jié)合力強。但是這 種電鍍液形成的鍍層延展性差，電流效率差，電鍍液有毒性，電流高密度區(qū)容易燒焦。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種銅電鍍液及制備方法，該銅電鍍液形成的鍍 層延展性好、無脆性，表面光亮，平整度高，均鍍和深鍍能力強，電流效率高，電鍍液無毒性， 鍍層高密度區(qū)不會燒焦。
[0016] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種銅電鍍液，該電鍍液的配方如下：硫酸銅 80-150g/L，氯化銅 50-90g/L，硫酸鈉 40-70g/L，硫酸鉀 60-120g/L，光亮劑 5-30g/L，濕潤劑 5-20g/L，緩沖劑25-55g/L，加去離子水至1000ml。
[0017] 所述光亮劑選自氨基磺酸鉀、苯亞甲基丙酮、糖精的一種。
[0018] 所述濕潤劑為溴化鉀。
[0019] 所述緩沖劑選自硼酸、乙酸鈉的一種。
[0020] 所述的銅電鍍液的制備方法，按配方稱取適量的濕潤劑，加入去離子水，攪拌至溶 解；再稱取適量的硝酸銀、硫酸鉀、硫酸鈉加入到上述溶液中，常溫下攪拌至溶解；然后將 上述溶液用水浴鍋加熱至65°C，加入適量光亮添加劑，再用緩沖劑調(diào)節(jié)溶液的PH值，攪拌 均勻。
[0021] 采用這種銅電鍍液具有以下優(yōu)點：電鍍液形成的鍍層延展性好、無脆性，表面光 亮，平整度高，均鍍和深鍍能力強，電流效率高，電鍍液無毒性，鍍層高密度區(qū)不會燒焦。加 入緩沖劑可以很好的調(diào)節(jié)溶液的酸堿度；加入光亮劑可以保持鍍層外部的潔凈、光澤度、色 牢度；加入濕潤劑可以降低水的表面張力或界面張力，使固體表面能被水所潤濕。

【具體實施方式】
[0022] 所述的銅電鍍液，該電鍍液的配方如下：硫酸銅80_150g/L，氯化銅50_90g/L，硫 酸鈉40-70g/L，硫酸鉀60-120g/L，光亮劑5-30g/L，濕潤劑5-20g/L，緩沖劑25-55 g/L，加 去離子水至1000ml。
[0023] 所述光亮劑選自氨基磺酸鉀、苯亞甲基丙酮、糖精的一種。
[0024] 所述濕潤劑為溴化鉀。
[0025] 所述緩沖劑選自硼酸、乙酸鈉的一種。
[0026] 所述的銅電鍍液的制備方法，按配方稱取適量的濕潤劑，加入去離子水，攪拌至溶 解；再稱取適量的硝酸銀、硫酸鉀、硫酸鈉加入到上述溶液中，常溫下攪拌至溶解；然后將 上述溶液用水浴鍋加熱至65°C，加入適量光亮添加劑，再用緩沖劑調(diào)節(jié)溶液的PH值，攪拌 均勻。
[0027] 實施例1 : 該電鍍液的配方如下：硫酸銅80g/L，氯化銅50g/L，硫酸鈉40g/L，硫酸鉀60g/L，光亮 劑5g/L，濕潤劑5g/L，緩沖劑25g/L，加去離子水至1000ml。
[0028] 所述的銅電鍍液的制備方法，按配方稱取適量的濕潤劑，加入去離子水，攪拌至溶 解；再稱取適量的硝酸銀、硫酸鉀、硫酸鈉加入到上述溶液中，常溫下攪拌至溶解；然后將 上述溶液用水浴鍋加熱至65°C，加入適量光亮添加劑，再用緩沖劑調(diào)節(jié)溶液的PH值，攪拌 均勻。
[0029] 實施例2 : 該電鍍液的配方如下：硫酸銅97g/L，氯化銅60g/L，硫酸鈉47g/L，硫酸鉀75g/L，光亮 劑11 g/L，濕潤劑8. 5g/L，緩沖劑32g/L，加去離子水至1000ml。
[0030] 所述的銅電鍍液的制備方法，按配方稱取適量的濕潤劑，加入去離子水，攪拌至溶 解；再稱取適量的硝酸銀、硫酸鉀、硫酸鈉加入到上述溶液中，常溫下攪拌至溶解；然后將 上述溶液用水浴鍋加熱至65°c，加入適量光亮添加劑，再用緩沖劑調(diào)節(jié)溶液的PH值，攪拌 均勻。
[0031] 實施例3: 該電鍍液的配方如下：硫酸銅114g/L，氯化銅70g/L，硫酸鈉54g/L，硫酸鉀90g/L，光亮 劑17 g/L，濕潤劑12g/L，緩沖劑39 g/L，加去離子水至1000ml。
[0032] 所述的銅電鍍液的制備方法，按配方稱取適量的濕潤劑，加入去離子水，攪拌至溶 解；再稱取適量的硝酸銀、硫酸鉀、硫酸鈉加入到上述溶液中，常溫下攪拌至溶解；然后將 上述溶液用水浴鍋加熱至65°C，加入適量光亮添加劑，再用緩沖劑調(diào)節(jié)溶液的PH值，攪拌 均勻。
[0033] 實施例4 : 該電鍍液的配方如下：硫酸銅131g/L，氯化銅80g/L，硫酸鈉62g/L，硫酸鉀105g/L，光 亮劑23 g/L，濕潤劑16 g/L，緩沖劑47g/L，加去離子水至1000ml。
[0034] 所述的銅電鍍液的制備方法，按配方稱取適量的濕潤劑，加入去離子水，攪拌至溶 解；再稱取適量的硝酸銀、硫酸鉀、硫酸鈉加入到上述溶液中，常溫下攪拌至溶解；然后將 上述溶液用水浴鍋加熱至65°C，加入適量光亮添加劑，再用緩沖劑調(diào)節(jié)溶液的PH值，攪拌 均勻。
[0035] 實施例5 : 該電鍍液的配方如下：硫酸銅50g/L，氯化銅90g/L，硫酸鈉70g/L，硫酸鉀120g/L，光亮 劑30g/L，濕潤劑20g/L，緩沖劑55g/L，加去離子水至1000ml。
[0036] 所述的銅電鍍液的制備方法，按配方稱取適量的濕潤劑，加入去離子水，攪拌至溶 解；再稱取適量的硝酸銀、硫酸鉀、硫酸鈉加入到上述溶液中，常溫下攪拌至溶解；然后將 上述溶液用水浴鍋加熱至65°C，加入適量光亮添加劑，再用緩沖劑調(diào)節(jié)溶液的PH值，攪拌 均勻。
[0037] 對實施例1-5和對比例1-2所得銅電鍍液進行電鍍性能測試，結(jié)果見表1 : 表1

【權(quán)利要求】
1. 一種銅電鍍液，其特征在于：該電鍍液的配方如下：硫酸銅80-150g/L，氯化銅 50-90g/L，硫酸鈉40-70g/L，硫酸鉀60-120g/L，光亮劑5-30g/L，濕潤劑5-20g/L，緩沖劑 25_55g/L，加去離子水至1000ml。
2. 按照權(quán)利要求1所述的銅電鍍液，其特征在于：所述光亮劑選自氨基磺酸鉀、苯亞甲 基丙酮、糖精的一種。
3. 按照權(quán)利要求1所述的銅電鍍液，其特征在于：所述濕潤劑為溴化鉀。
4. 按照權(quán)利要求1所述的銅電鍍液，其特征在于：所述緩沖劑選自硼酸、乙酸鈉的一 種。
5. -種如權(quán)利要求1所述的銅電鍍液的制備方法，其特征在于：取去離子水置于容 器中，按配方稱取適量的光亮劑、濕潤劑，攪拌至溶解；再稱取適量的硫酸銅、硫氯化銅加入 到溶液中，常溫下攪拌至溶解；再將硫酸鈉、硫酸鉀加入到溶液中，然后將上述溶液加熱至 55-65 °C，邊加熱邊攪拌，再用緩沖劑調(diào)節(jié)溶液的PH值。
【文檔編號】C25D3/38GK104388991SQ201410647245
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】禹勝林 申請人:無錫信大氣象傳感網(wǎng)科技有限公司