一种陶瓷表面脉冲电镀致密银薄膜的电镀液及电镀方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及陶瓷表面金属化领域，尤其是涉及使用一种在陶瓷表面脉冲电镀致密 银薄膜的无氰镀银液和电镀方法。
【背景技术】
[0002] 随着无机材料学的飞跃发展，陶瓷材料在各个领域的应用越来越广泛，其中陶瓷 表面进行金属化处理的需求也越来越高。但是陶瓷材料本身不导电的特性，在其表面金属 化存在着结合力差、镀层表面光亮度难以控制和膜厚不均匀的问题。
[0003] 含氰镀银液对环境危害巨大，已经逐渐被无氰镀银液替代，但是现有的无氰镀银 液普遍不够稳定，然而镀液性能是影响镀层性能的重要因素，人们在不断研究开发稳定性 更佳的无氰镀银液。
【发明内容】
[0004] 发明目的：针对现有技术中无氰镀银液稳定性不佳，陶瓷表面镀金层与基体结合 力差、镀层表面光亮度难以控制和膜厚不均匀的问题，本发明的目的之一在于提供一种应 用于陶瓷基体的稳定无氰镀银液，目的之二在于提供一种在陶瓷表面电镀致密银薄膜的方 法，使电沉积得到的银薄膜结合力好、表面光亮、薄层银膜致密均匀。
[0005] 技术方案：为解决无氰镀银液稳定性不佳的问题，本发明采用以下技术方案：
[0006] 提供一种陶瓷表面脉冲电镀致密银薄膜的电镀液，该电镀液为无氰电镀液，包括： 柠檬酸银2~50g/L、2-硫代_5,5_二甲基乙内酰脲10~120g/L、丁二酰亚胺10~50g/ L，氢氧化钾10~50g/L、梓檬酸钾10~40g/L、钼酸铵1~3g/L、聚乙二醇0· 5~2g/L、亚 硫酸钠20~150g/L、异烟酸5~20g/L，该无氰电镀液采用氢氧化钾调节pH在8~10,并 保持无氰电镀液温度在25~45 °C。
[0007] 为解决陶瓷表面电镀银薄膜基体结合力差、镀层表面光亮度难以控制和膜厚不均 匀的问题，本发明采用以下技术方案：
[0008] 提供一种陶瓷表面脉冲电镀致密银薄膜的电镀方法，方法步骤如下：
[0009] (1)陶瓷表面进行前处理；
[0010] (2)预镀金属层：在前处理后的陶瓷表面使用化学镀方法或磁控溅射法进行预 镀，得到一层预镀金属层作为种子层，该预镀金属层为铜层或镍层，清洗干净后备用；
[0011] (3)电镀银：在盛有电镀液的镀槽内采用方波脉冲电位法或方波脉冲电流法在所 述陶瓷预镀金属层表面进行电镀，电沉积出一层致密的银薄膜。
[0012] 进一步的，步骤（1)所述的前处理步骤为：将陶瓷浸入丙酮和二氯甲烷1:1(V:V) 的混合溶液中，超声清洗1分钟，用于去除陶瓷表面的有机物；之后采用无水乙醇超声清洗 2分钟，再用去离子水冲洗2次，最后使用超纯水冲洗1次；再将陶瓷浸入体积比为3:1的 NH4F(质量体积浓度为20% )与HF(质量体积浓度为10% )的混合溶液中，进行表面粗化， 去离子水冲洗2次，超纯水冲洗1次，最后氮气吹干。
[0013] 进一步的，步骤（3)中脉冲电镀使用铂片或银片做对电极，陶瓷预镀金属层做工 作电极。
[0014] 进一步的，步骤（3)中方波脉冲电流法的操作参数为：先在工作电极上施加一个 阴极电流-〇. lA/dm2~-0. 4A/dm2,脉冲时间为1000ms~1500ms，然后在该工作电极上施 加一个阳极电流0. 4~1. 2A/dm2,脉冲时间为1000ms~1500ms，在20°C~35°C下进行电 镀。
[0015] 进一步的，步骤（3)中方波脉冲电位法或方波脉冲电流法的循环次数为2~30 次，循环次数不同，银膜的厚度不同。
[0016] 进一步的，步骤（3)中得到的银薄膜的厚度为10~300nm、表面粗糙度小于等于 10nm、表面无针孔。
[0017] 有益效果：本发明提供的电镀液为环保稳定的无氰电镀液，经多次使用后镀液性 能不下降，本发明提供的在陶瓷表面脉冲电镀致密银薄膜的电镀方法，方法快速简单、重现 性高，所得到的银膜光滑致密、光亮度和膜厚均匀，且银薄膜与陶瓷基体结合力与耐磨性 好。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合具体实施例对本发明进一步说明，具体实施例的描述本质上仅仅是范 例，而不是打算对本发明公开的内容及其应用或使用进行限制。
[0019] 1)电镀液的配制：首先配制成含2-硫代-5, 5-二甲基乙内酰脲10~120g/L、丁 二酰亚胺10~50g/L，、钼酸铵1~3g/L、聚乙二醇0· 5~2g/L、亚硫酸钠 20~150g/L、异 烟酸5~20g/L和柠檬酸钾10~40g/L的水溶液，加入柠檬酸银，该柠檬酸银的浓度为2~ 50g/L，最后使用氢氧化钾10~50g/L调节pH在8~10,并保持无氰电镀液温度在25~ 45。。。
[0020] 2)陶瓷表面进行前处理：将陶瓷浸入丙酮和二氯甲烷l:l(v:v)的混合溶液中，超 声清洗1分钟，用于去除陶瓷表面的有机物；之后采用无水乙醇超声清洗2分钟，再用去离 子水冲洗2次，最后使用超纯水冲洗1次；再将陶瓷浸入体积比为3:1的NH4F(质量体积浓 度为20% )与HF(质量体积浓度为10% )的混合溶液中，进行表面粗化，去离子水冲洗2 次，超纯水冲洗1次，最后氮气吹干。
[0021] 3)预镀金属层：在前处理后的陶瓷表面使用化学镀方法或磁控溅射法进行预镀， 得到一层预镀金属层作为种子层，清洗干净后备用；
[0022] 4)电镀银：在盛有电镀液的镀槽内，铂片或银片做对电极，陶瓷预镀金属层做工 作电极，对电极相对工作电极2~3cm设置，采用方波脉冲电流法在所述陶瓷预镀金属层表 面进行电镀，电沉积出一层致密的银薄膜。
[0023] 其中，方波脉冲电流法的操作参数为：先在工作电极上施加一个阴极电流- 0. lA/dm2~-0. 4A/dm2,脉冲时间为1000ms~1500ms，然后在该工作电极上施加一个阳极 电流0. 4~1. 2A/dm2,脉冲时间为1000ms~1500ms，在20°C~35°C下进行电镀。表1为 各实施例中电镀液的组成含量、电镀参数与镀银膜的性能参数。
[0024] 表1为各实施例中电镀液的组成含量、电镀参数与镀银膜的性能参数
[0025]
[0026] 得到的镀银膜采用AFM测试镀银膜的厚度，采用SEM表征镀银膜的平均粒径、针 孔、光滑度），金相显微镜观察镀银膜的光亮度和平整度，在260 °C下烘烤测试结合力。实施 例1~5中电沉积得到的镀银膜在金相显微镜观察下，表面无针孔，镀银膜整体表面光滑， 光亮度均匀。实施例1~5在300°C下烘烤5min，均无起泡拱皮状况出现，说明该镀银膜与 陶瓷基体之间结合力好。电镀液在循环使用多次及放置1个月后再次使用，所得到的镀层 性能未下降，说明该电镀液稳定性好。
[0027] 以上实施例只是对本发明的技术构思起到说明示例作用，并不能以此限制本发明 的保护范围，本领域技术人员在不脱离本发明技术方案的精神和范围内，进行修改和等同 替换，均应落在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种陶瓷表面脉冲电镀致密银薄膜的电镀液，其特征在于：所述电镀液为无氰电镀 液，所述无氰电镀液包括：柠檬酸银2~50g/L、2-硫代-5，5-二甲基乙内酰脲10~120g/ L、丁二酰亚胺10~50g/L，氢氧化钾10~50g/L、梓檬酸钾10~40g/L、钼酸铵1~3g/L、 聚乙二醇0. 5~2g/L、亚硫酸钠20~150g/L、异烟酸5~20g/L，该无氰电镀液采用氢氧化 钾调节pH在8~10,并保持无氰电镀液温度在25~45°C。2. -种根据权利要求1所述镀银液在陶瓷表面脉冲电镀致密银薄膜的电镀方法，其特 征在于方法步骤如下： (1) 陶瓷表面进行前处理； (2) 预镀金属层：在前处理后的陶瓷表面使用化学镀方法或磁控溅射法进行预镀，得 到一层预镀金属层，所述预镀金属层为铜层或镍层，清洗干净后备用； (3) 电镀银：在盛有电镀液的镀槽内采用方波脉冲电流法在所述陶瓷预镀金属层表面 进行电镀，电沉积出一层致密的银薄膜。3. 根据权利要求2所述的电镀方法，其特征在于：步骤（1)所述的前处理步骤为：将 陶瓷浸入丙酮和二氯甲烷1:1(V:V)的混合溶液中，超声清洗1分钟，用于去除陶瓷表面的 有机物；之后采用无水乙醇超声清洗2分钟，再用去离子水冲洗2次，最后使用超纯水冲洗 1次；再将陶瓷浸入体积比为3:1的NH4F(质量体积浓度为20% )与HF(质量体积浓度为 10% )的混合溶液中，进行表面粗化，去离子水冲洗2次，超纯水冲洗1次，最后氮气吹干。4. 根据权利要求2所述的电镀方法，其特征在于：所述步骤（3)中脉冲电镀使用铂片 或银片做对电极，陶瓷预镀金属层做工作电极。5. 根据权利要求2所述的电镀方法，其特征在于：所述步骤（3)中方波脉冲电流法的 操作参数为：先在工作电极上施加一个阴极电流-〇.lA/dm2~-0. 4A/dm2,脉冲时间为 1000ms~1500ms，然后在该工作电极上施加一个阳极电流0. 4~1. 2A/dm2,脉冲时间为 1000ms~1500ms，在20°C~35°C下进行电镀。6. 根据权利要求2所述的电镀方法，其特征在于：所述步骤（3)中方波脉冲电位法或 方波脉冲电流法的循环次数为2~50次。7. 根据权利要求2所述的电镀方法，其特征在于：所述步骤⑶中得到的银薄膜的厚 度为10~300nm、表面粗糙度小于等于10nm、表面无针孔。
【专利摘要】本发明公开了一种陶瓷表面脉冲电镀致密银薄膜的电镀液及电镀方法。电镀液包括柠檬酸银2～50g/L、2-硫代-5，5-二甲基乙内酰脲10～120g/L、丁二酰亚胺10～50g/L，氢氧化钾10～50g/L、柠檬酸钾10～40g/L、钼酸铵1～3g/L、聚乙二醇0.5～2g/L、亚硫酸钠20～150g/L、异烟酸5～20g/L，该电镀液采用氢氧化钾调节pH在8～10，并保持电镀液温度在25～45℃；采用方波脉冲电流法在所述陶瓷预镀金属层表面进行电镀，可电沉积出一层致密的银薄膜。该电镀液稳定性好，采用脉冲电镀法得到的镀层高度光滑致密，光亮度均匀，且与陶瓷基体结合力好。
【IPC分类】C25D5/18, C25D3/46, C25D5/54
【公开号】CN105316716
【申请号】CN201510855332
【发明人】冯正元, 冯育华
【申请人】苏州市金星工艺镀饰有限公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年11月30日