一种复合添加剂氰化镀Cu-Sn合金的电镀液及电镀方法

文档序号:9560908阅读:834来源:国知局
一种复合添加剂氰化镀Cu-Sn合金的电镀液及电镀方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电镀铜锡技术领域,尤其涉及一种复合添加剂氰化镀Cu-Sn合金的电 镀液及电镀方法。
【背景技术】
[0002] 电镀铜锡合金是发展最早的合金镀种之一。由于镍资源短缺等原因,镍的价格持 续增长,代镍镀层越来越引起人们的注意。铜锡合金作为代镍用于防护、装饰性镀层,既可 以满足使用要求,也可以减少镍的使用,因此具有非常高的市场价值。80年代后期,研究 发现金属镍接触人的皮肤会引发镍敏感症状,因而在许多国家,例如,欧共体国家旱在90 年代就已立法限制首饰品中含镍量,要求金属镍的析出量每星期每平方厘米不超过〇. 5微 克。因此研究代镍电镀工艺有很大的必要性。代镍镀层应具备以下性能:首先镀层的整平 性、光亮度要好,具有优良的装饰效果。其次,镀层应能阻止底层金属向而层的扩散,以防止 贵金属镀层的变色。再者,电镀成本不能太高。日前常用的代镍工艺主要有电镀铜合金、镀 钯或钯镍合金、镀钴。镀钴和镀钯均因其价格昂贵使得它们的工业化推广受到限制。电镀 Cu-Sn合金,可获得平整和光亮的镀层,铜锡合金的防扩散性能良好,较为重要的是,电镀成 本较为理想。不仅如此,电镀废液处理技术要求不高。基于此,电镀Cu-Sn合金在装饰防护 性电镀中获得了广泛的应用,是应用最广泛的代镍镀层之一。
[0003] 现有的氰化电镀Cu-Sn合金普遍存在镀液的性能不佳,镀层质量不高的技术缺 陷,这些严重制约了氰化镀铜在工业上的进一步推广。

【发明内容】

[0004] 有鉴于此,本发明一方面提供一种复合添加剂氰化镀Cu-Sn合金的电镀液,该电 镀液的镀液性能较好,使用该镀液得到的镀层质量较高。
[0005] -种复合添加剂氰化镀Cu-Sn合金的电镀液,包括含量为10~15g/L的CuCN、含 量为50~80g/L的锡酸盐、含量为28~46g/L的柠檬酸盐、含量为26~40g/L的焦磷酸盐、 含量为20~35g/L的碱金属氰化物、含量为0. 2~0. 8g/L的甲醛类化合物、含量为0. 10~ 0. 50g/L的二乙基丙炔胺、含量为0. 03~0. 06g/L的聚乙二醇和含量为0. 06~0. 16g/L的 批陡11 翁丙氧基硫代甜菜喊。
[0006] 其中,包括含量为12g/L的CuCN、含量为68g/L的锡酸盐、含量为35g/L的柠檬酸 盐、含量为30g/L的焦磷酸盐、含量为26g/L的碱金属氰化物、含量为0. 42g/L的甲醛类化 合物、含量为〇. 28g/L的二乙基丙炔胺、含量为0. 042g/L的聚乙二醇和含量为0. 14g/L的 批陡11 翁丙氧基硫代甜菜喊。
[0007] 其中,所述甲醛类化合物为甲醛、多聚甲醛或三聚甲醛。
[0008] 其中,所述多聚甲醛的平均分子量为600~1000 ;所述聚乙二醇的平均分子量为 3000 ~6000。
[0009] 以上电镀液的技术方案中,选用CuCN为铜主盐。相比于二价铜,亚铜离子由于电 位较低,更容易还原沉积出铜单质,并且在相同的电量下,一价铜析出的单质铜更多。
[0010] 选用锡酸盐为锡主盐。锡酸盐中Sn的氧化态为+ IV,相比于二价锡,四价锡沉积 的镀层的硬度更大。
[0011] 选用柠檬酸盐为主配位剂。柠檬酸盐优选为柠檬酸钾或钠。选用焦磷酸盐为辅助 配位剂,其对柠檬酸盐与四价锡与一价铜离子形成络合物具有促进作用。该络合物在阴极 沉积时的放电电位较简单的二价铜离子更负,即极化程度更大。因而,络合离子放电更为平 稳,使得镀层的更为细致平整。
[0012] 选用二乙基丙炔胺和吡啶嗡丙氧基硫代甜菜碱作为复合光亮剂,二乙基丙炔胺能 增强低区电流密度的光亮度,吡啶嗡丙氧基硫代甜菜碱能增强中低区电流密度的光亮度。 选用甲醛类化合物为辅助光亮剂,与复合光亮剂协同作用可改善镀层的光亮度。甲醛类化 合物可以为甲醛、多聚甲醛或三聚甲醛。多聚甲醛为线性的低聚物,其聚合度为8~100,外 观为白色粉末。三聚甲醛为由三个亚甲氧基构成的环状结构。选用聚乙二醇作为应力消除 剂,用于降低镀层表面的张力,从而提高镀层的色调耐久性和耐蚀性。
[0013] 本发明另一方面提供一种复合添加剂氰化镀Cu-Sn合金的电镀方法,该方法所适 用的电镀液的性能较好,根据该方法制备的镀层质量较高。
[0014] -种使用上述的电镀液电镀的方法,包括以下步骤:
[0015] (1)配制电镀液:在水中溶解各原料组分形成电镀液,所述每升电镀液含有10~ 15g CuCN、50~80g锡酸盐、28~46g柠檬酸盐、26~40g焦磷酸盐、20~35g碱金属氰 化物、0· 2~0· 8g甲醛类化合物、0· 10~0· 50g二乙基丙炔胺、0· 03~0· 06g聚乙二醇和 0. 06~0. 16g吡啶嗡丙氧基硫代甜菜碱;
[0016] (2)以预处理过的阴极和阳极置入所述电镀液中通入电流进行电镀。
[0017] 其中,所述电流为单脉冲方波电流;所述单脉冲方波电流的脉宽为0. 4~0. 9ms, 占空比为5~30%,平均电流密度为(λ 8~L 5A/dm2。
[0018] 其中,所述步骤(2)中电镀液的pH为11~12. 5。
[0019] 其中,电镀液的温度为40~60°C。
[0020] 其中,电镀的时间为25~50min。
[0021] 其中,所述步骤(2)中阴极与阳极的面积比为(1/2~2) :1。
[0022] 以上电镀方法的技术方案中,单脉冲方波电流定义为在h时间内通入电流密度为 Jp的电流,在t2时间内无通入电流,是一种间歇脉冲电流。占空比定义为ty (1^+1:2),频率 为v(ti+t2),平均电流定义为wadb)。同直流电沉积相比,双电层的厚度和离子浓度 分布均有改变;在增加了电化学极化的同时,降低了浓差极化,产生的直接作用是,脉冲电 镀获得的镀层比直流电沉积镀层更均匀、结晶更细密。不仅如此,脉冲电镀还具有:a)镀 层的硬度和耐磨性均高;(2)镀液分散能力和深镀能力好;(3)减少了零件边角处的超镀, 镀层分布均匀性好,可节约镀液用量。
[0023] 以低碳的钢板作为阴极。对阴极的预处理由先之后依次包括对阴极用砂纸打磨、 除油、浸酸、预浸铜。该用砂纸打磨可以打磨两次,第一次可以用粗砂纸例如200目的砂纸 打磨,第二次可以用细砂纸,例如可以用WC28金相砂纸。该除油可以先采用化学碱液除 油而后采用95%的无水乙醇除油。其中,化学碱液组成为:50~80g/L Na0H、15~20g/L Na3P04、15~20g/L似20)3和5g/L似 23丨03和1~2g/L OP-10。化学除油具体过程为经待 除油阴极在化学碱液中15~40°C浸渍30s。浸酸时间为1~2min,浸酸的目的是活化,具 体地说是,去除被镀件表层的氧化物膜,使基体的晶格完全裸露,处于活化状态。浸酸所用 的溶液组成为:l〇〇g/L硫酸和0. 15~0. 20g/L硫脲。预浸铜时间为1~2min,所用的溶液 组成为:l〇〇g/L硫酸、50g/L无水硫酸铜和0. 20g/L硫脲。
[0024] 步骤(2)中阴极与阳极的面积比优选为1 :1. 5。阴阳极面积比过大会使得其较易 发生钝化,甚至会产生铜盐或亚铜氧化物;反之,则会导致阴极铜沉积速率过小,从而降低 电流效率。
[0025] 本发明以CuCN为铜主盐,锡酸盐为锡主盐,复配柠檬酸盐和焦磷酸盐作为配位 剂,以二乙基丙炔胺和吡啶嗡丙氧基硫代甜菜碱作为光亮剂,以甲醛类化合物作为辅助光 亮剂,以聚乙二醇作为应力消除剂,由此使获得的镀液具有较好的分散力和深镀能力,阴极 电流效率高,镀液性能优异。采用在镀液在碱性条件下电镀获得的镀层的孔隙率低,光亮度 高,镀层质量良好。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合实施例来进一步说明本发明的技术方案。
[0027] 按照实施例1~6所述配方配制电镀液,具体如下:根据配方用电子天平称取各原 料组分的质量。将各原料组分分别溶解于适量的去离子水后充分混合均匀然后,加水调至 预定体积,加入烧碱调节pH值为11~12. 5。
[0028] 使用实施例1~6及对比例所述配方配制的电镀液进行电镀的方法:
[0029] (1)阴极采用10mmX 10mmX 0· 2mm规格的Q235钢板。将钢板先用200目水砂纸初 步打磨后再用WC28金相砂纸打磨至表面露出金属光泽。依次经温度为50~70°C的化学碱 液除油、蒸馏水冲洗、95%无水乙醇除油、蒸馏水冲洗、浸酸1~2min、预浸铜1~2min、二 次蒸馏水冲洗。其中,化学碱液的配方为50~80g/L NaOH、15~20g/L Na3P04、15~20g/L Na2C0jP 5g/L Na2Si0jP 1~2g/L ΟΡ-ΙΟ。浸酸所用的溶液组成为:100g/L硫酸和0. 15~ 0. 20g/L硫脲。预浸铜所用溶液组成为:100g/L硫酸、50g/L无水硫酸铜和0. 20g/L硫脲。
[0030] (2)以15mmX lOmmXO. 2mm规格的紫铜板为阳极,电镀前将砂纸打磨平滑、去离子 水冲洗及烘干。
[0031] (3)将预处理后的阳极和阴极浸入电镀槽中的电镀液中,将将电镀槽置于恒温水 浴锅中,并为电镀槽安装电动搅拌机,将电动搅拌机的搅拌棒插于电镀液中。待调节水浴温 度使得电镀液温度维持在40~60°C,机械搅拌转速调为100~250rpm后,接通脉冲电源, 脉冲电流的脉宽为〇. 4~0. 9ms,占空比为5~30%,平均电流密度为0. 8~1. 5A/dm2。待 通电25~50min后,切断电镀装置的电源。取出钢板,用蒸馏水清洗烘干。
[0032] 实施例1
[0033] 电镀液的配方如下:
[0034]
[0035] 施镀工艺条件:单脉冲方波电流的脉宽为0. 4ms,占空比为30%,平均电流密度为 0. 8A/dm2 ;pH为11,温度为60°C,电镀时间为50min。
[0036] 实施例2
[0037] 电镀液的配方如下:
[0040] 施镀工艺条件:单脉冲方波电流的脉宽为0. 5ms,占空比为25%,平均电流密度为 0. 9A/dm2 ;pH为11. 3,温度为55°C,电镀时间为45min。
[0041] 实施例3
[0042] 电镀液的配方如下:
[0043]
[0044] 施镀工艺条件:单脉冲方波电流的脉宽为0. 7ms,占空比为20%,平均电流密度为 1. 5A/dm2 ;pH为11. 5,温度为40°C,电镀时间为40min。
[0045] 实施例4
[004
当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1