一种含离子液体的无氰铜锌电镀液的电镀方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电镀领域，具体涉及一种用于造币的含离子液体的无氰铜锌电镀液的电镀方法。
【背景技术】
[0002]金色电镀在装饰性电镀中应用广泛。但是纯金电镀因黄金价格昂贵、硬度低、耐磨性差，使其应用受到了限制。仿金镀层金黄色的色泽可以满足装饰性的要求，镀层的硬度、耐磨性大大提高，其成本低廉，多用于首饰、工艺制品、灯具、纽扣、手表、打火机等零件上的装饰性电镀，具有明显的经济效益和广阔的发展前景。仿金(铜锌合金)电镀多使用氰化物电镀，镀层结晶细致，镀液分散能力和覆盖能力好，镀层色泽近似纯金，但该工艺使用剧毒的氰化物，对人体和环境的危害巨大。
[0003]近年来，人们开发了多种无氰仿金电镀液，如焦磷酸盐体系、酒石酸盐体系、HEDP体系、柠檬酸体系等。这些电镀液各有优点，但也存在自身局限性，无法从根本上替代氰化物仿金电镀液。
[0004]离子液体素有“绿色溶剂”之称，它是一种由阴阳两种离子组成的有机液体，也称之为低温下的熔盐。离子液体作为溶剂具有很多优良特性，例如其蒸汽压近似为零，不易挥发且不产生污染问题，具有良好的离子导电性与导热性，同时还具备高热稳定性与高热容性。近年来开始应用于金属电沉积并取得了初步研究进展。离子液体对一般金属盐溶解性差，既而影响电沉积层质量。因此，离子液体在金属电沉积方面的应用需进一步开发探索。
【发明内容】
[0005]发明目的:针对现有技术的不足，本发明提供一种用于造币的含离子液体的无氰铜锌电镀液的电镀方法，使得方法简单、所电镀得到的镀层与基体结合力好、色泽均匀光亮、方法重复性好。
[0006]技术方案:为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0007]—种含离子液体的无氰铜锌电镀液的电镀方法，包括以下步骤:
[0008](1)无氰铜锌电镀液制备，电镀液中包括以下质量体积分数的组分:焦磷酸钾150?200g/L、无水硫酸铜48?96g/L、硫酸锌5?15g/L，丙三醇10?30g/L、丁二酰亚胺10?30g/L、氨三乙酸20?30g/L、焦磷酸70?100g/L、苯并三唑6-lOg/l和离子液体添加剂30?100mg/L，其中所述离子液体添加剂为1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐、1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二甲酯盐、1，3_ 二乙基咪唑磷酸二乙酯盐或1，3_ 二乙基咪唑磷酸二甲酯盐中的一种或几种，氨水调节pH至8.0-10.5；
[0009](2)不锈钢工件前处理，将不锈钢工件表面打磨抛光后除油，然后进行酸性活化和中和清洗处理；
[0010](3)预镀铜，在前处理后的不锈钢工件上预镀一层铜层，所述铜层的厚度为200-800nm；
[0011](4)铜锌合金电镀，将预镀铜后的不锈钢工件作为阴极置于电镀液中，以惰性极板作为阳极，保持电镀液的温度为20-50°C，通入电流进行电镀。
[0012](5)后处理，将经过电镀的不锈钢工件置于去离子水清洗，然后放置高温炉内进行热处理，冷却后包装。
[0013]进一步地，所述步骤(2)中除油为碱性除油或超声除油。
[0014]进一步地，所述超声除油的条件为:将抛光后的工件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，用于去除表面的有机物，之后采用无水乙醇超声清洗2min，再用去离子水冲洗2次，最后使用超纯水冲洗1次。
[0015]进一步地，所述步骤(3)中预镀铜的方法为溅射法、蒸镀法或化学镀法中的一种。
[0016]进一步地，所述步骤(4)中惰性极板为铂片或石墨。
[0017]进一步地，所述步骤(4)中阴极和阳极之间的距离为16—30cm。
[0018]进一步地，所述步骤(4)中电流为电流密度增加。
[0019]进一步地，所述步骤(4)中电流为电流密度线性增加。
[0020]进一步地，所述步骤(4)中电流以每分钟0.1-0.2A/dm2的速率从OA/dm2线性升高至4-6A/dm2，随后丨旦电流沉积20-30min。
[0021]进一步地，所述步骤(4)在电镀的同时采用磁力搅拌器进行搅拌。
[0022]步骤(5)中热处理的条件为在还原性气氛下，550-600°C加热50-70min，还原气氛使用H2或H2-Ar。
[0023]有益效果:与现有技术相比，本发明提供的电镀方法具有以下优点:
[0024](1)解决了金属离子与离子液体之间溶解性差的问题，可以在水溶液体系中使用，制备的电镀液体系分散性和稳定性好;本发明的电镀液含有离子液体添加剂，使得电镀液无毒无污染、能耗低，同时添加量较小，未增加生产成本。
[0025](2)本发明的电镀方法可以在较宽的电流密度范围内使用，且在连续增加的电流密度下进行电镀，得到的镀层颜色金黄、连续均匀、致密，与基体结合力好，耐高温耐磨。
【具体实施方式】
[0026]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。
[0027]实施例1
[0028]配制电镀液，包括以下质量体积浓度的组分:焦磷酸钾200g/L、无水硫酸铜92g/L、硫酸锌13g/L，丙三醇29g/L、丁二酰亚胺28g/L、氨三乙酸26g/L、焦磷酸100g/L、苯并三唑1(^/1和1-乙基-3-甲基咪唑磷酸二乙酯盐9511^/1，使用氨水调节?!1至9.7。
[0029]将不锈钢工件经打磨抛光、碱性除油、酸性活化、中和清洗后作为阴极，将前处理后的不锈钢工件上使用溅射法预镀一层200nm铜层。随后置入盛有上述电镀液的霍尔槽内，以铂片为阳极，阴极和阳极之间的距离为16cm，以200r/min的转速在磁性搅拌下进行电镀，电镀的电流以每分钟Ο.ΙΑ/dm2的速率从OA/dm2线性升高至4A/dm2，随后恒电流沉积20min，得到镀层，使用去离子水清洗镀层表面残存的电镀液，然后放置在高温炉内通出在6001加热50min进行热处理，冷却后包装。
[0030]该镀层采用GB/T13913—92检测与基材的结合力并在300°C下烘烤5min，无起泡拱皮状况出现，说明该镀层基体之间结合力和耐高温性良好，在金相显微镜下观察光亮平整，颜色金黄。
[0031]实施例2
[0032]电镀液组成与实施例1基本相似，不同之处在于实施例2中离子液体为1-乙基-3-甲基咪卩坐磷酸二甲酯盐84.9m