[发明专利]一种无氰亚铜电镀铜锌合金溶液

说明书

技术领域

 本发明属于电镀铜锌合金领域，涉及一种无氰亚铜电镀铜锌合金溶液的配制及使用方法。

背景技术

铜锌合金又称作黄铜，由于呈现出类似于黄金的颜色而受到了广泛关注。因此铜锌合金镀层作为仿金镀层获得了大规模的应用，尤其是用作工艺品、灯具以及钟表等产品的装饰性镀层。在标准条件下，亚铜离子还原为金属铜的电位为0.521V (vs SHE)，铜离子还原为金属铜的电位为0.337V (vs SHE)，而锌离子还原为金属锌的电位为-0.76V (vs SHE)。由于标态下两种金属的沉积电位相差很大，实现铜锌共沉积的首要任务便是拉低亚铜离子或者铜离子的还原电位，其中最有效的方法就是在镀液中添加亚铜离子或者铜离子的络合剂。通过在镀液中添加氰化物作为亚铜离子的络合剂可以使铜和锌的沉积电位相近。当镀液中氰化物的浓度提高时，亚铜离子可以与氰根离子形成配位数更高、放电电位更负的络离子，但却不会与锌离子形成高配位的络离子，从而获得组成稳定、结晶细致的镀层。因此，氰化物电镀铜锌合金获得了广泛的应用。

然而，由于氰化物存在剧毒，氰化物电镀铜锌合金技术不仅存在严重的安全隐患，而且电镀废水的处理成本也相对较高。随着人们环保意识的提高，无氰电镀铜锌合金技术的开发已然成为电镀领域的一项重要任务。在这种背景下，焦磷酸盐体系、酒石酸盐体系和乙二胺体系等多种无氰电镀铜锌合金体系被开发出来。然而由于非氰络合剂的络合能力相对于氰化物较弱，目前无氰技术在镀层成分的控制方面仍不理想，尚未获得大规模的工业应用。因此，寻找效果更加理想的络合剂来代替氰化物，从而控制铜和锌的沉积电位，获得成分合理的铜锌合金镀层已成为无氰电镀铜锌合金需要解决的首要问题。另外，各种无氰体系均采用二价铜，将会大大提高电镀过程的能耗，不利于生产过程的能源节约化。

寻找亚铜离子的选择性非氰强络合剂，开发无氰亚铜电镀铜锌合金溶液，不仅可以有效控制铜锌沉积电位之间的关系，获得成分可控的铜锌合金镀层，而且可以大大降低电能的消耗，创造巨大的经济效益。

发明内容

本发明是要实现电镀铜锌合金镀层成分的可控化，并解决目前无氰技术中采用二价铜导致的高能耗问题，而提供一种无氰亚铜电镀铜锌合金溶液的配制及使用方法。

本发明的一种无氰亚铜电镀铜锌合金溶液按照以下步骤配制：

(1) 按照亚铜化合物的浓度为0.5~40.0g/L、稳定剂的浓度为0.2~25g/L、亚铜非氰络合剂的浓度为10~160g/L、辅助络合剂的浓度为5~80g/L分别称取亚铜化合物、稳定剂、亚铜非氰络合剂和辅助络合剂；(2) 将步骤(1)称取的稳定剂、亚铜非氰络合剂和辅助络合剂依次溶于20mL/L的盐酸溶液中，加热搅拌至溶解得到溶液A；(3) 将步骤(1)中称取的亚铜化合物加入到溶液A中，搅拌至溶解，放置12小时后制得溶液B；(4) 按照氯化锌的浓度为5~50g/L、光亮剂的浓度为0.02~2.00g/L、醋酸钠的浓度为10~40g/L分别称取氯化锌、光亮剂和醋酸钠；(5) 将步骤(4)中称取的氯化锌、光亮剂和醋酸钠加入到溶液B中搅拌至溶解，过滤后用盐酸或者氨水调整pH值至1.0~6.0，配得无氰亚铜电镀铜锌合金溶液。

步骤(1)和(3)中所述的亚铜化合物为氧化亚铜、氯化亚铜或者溴化亚铜中的一种；步骤(1)和(2)中所述的稳定剂为维生素C、次亚磷酸钠、DL-α-生育酚、对苯二酚、邻苯二酚或者间苯二酚中的一种或其中几种的组合，所述的亚铜非氰络合剂为N-甲基硫脲、四甲基硫脲、硫脲或者乙烯硫脲中的一种，所述的辅助络合剂为乙二胺四乙酸二钠、柠檬酸三钠、葡萄糖酸钠、己二酸、酒石酸钾钠或谷氨酸钠中的一种；步骤(4)和(5)中所述的光亮剂为钼酸铵、蛋白胨、甲酚磺酸或乙酸镍中的一种或其中两种的组合。

本发明的一种无氰亚铜电镀铜锌合金溶液正常工作的温度为30~75℃，正常工作的电流密度为0.1~3.0A/dm²，并且电镀阳极采用钌钛阳极或者铜锌合金阳极。

本发明的一种无氰亚铜电镀铜锌合金溶液通过添加亚铜非氰络合剂，可以选择性显著降低亚铜离子的放电电位，使之与锌离子的放电电位相近，因此可以通过电化学还原的方法获得成分稳定、结晶细致的铜锌合金镀层。本发明可以通过控制镀液中亚铜非氰络合剂和辅助络合剂的含量，获得铜含量在5.00%~95.00%之间的任意目标镀层。通过这种无氰亚铜电镀铜锌合金溶液进行电沉积铜锌合金时，可以降低电镀过程消耗的电量，有益于生产过程的能源节约化。

附图说明