专利名称:乙二醇镀青铜和黄铜的制作方法
本发明是对电镀青铜(铜锡合金)和黄铜(铜锌合金)槽液提出的新方案。
通常，电镀青铜要在氰化物-锡酸盐槽液中进行;电镀黄铜也要在氰化物槽液中进行。虽然生产上也有使用无氰槽液来镀取青铜或黄铜镀层的，比如在焦磷酸盐或柠檬酸盐-锡酸盐槽液中电镀青铜，以及在焦磷酸盐槽液中电镀黄铜。但这些槽液的工艺性能都没有氰化槽好，分散能力差，电流密度范围窄，不能适用于复杂形状工件。同时，由于在无氰槽液中沉积的青铜镀层在钢铁基体上的结合力差，而需要采用予镀工艺。因此，生产上青铜或黄铜镀层的获得，大多仍是在氰化槽内进行。显然，这就存在着使用氰化物而带来的各种缺点如对操作人员健康的危害，对空气和水源的污染，以及为了减除以上危害所需要采用的处理技术上的巨额投资和消耗大量的处理经费。
本发明提供了一种新的无氰电镀青铜的槽液和一种新的无氰电镀黄铜的槽液。这种新的槽液由于不含有氰化物，从而消除其危害及避免了经济上的损失，同时又具有更好的工艺性能。
本发明所提供的电镀青铜槽液和电镀黄铜槽液都是在强碱水溶液中使用乙二醇HOCH2CH2OH(以下记为C2H4(OH)2)作铜离子Cu2+的络合剂青铜槽液由一种Cu(Ⅱ)化合物，如硫酸铜CuSO4·5H2O、或氯化铜、或氢氧化铜，和一种提供四价锡Sn(Ⅳ)的锡酸盐，如锡酸钠Na2Sn(OH)6或锡酸钾K2Sn(OH)6，以及提供配体的络合剂乙二醇C2H4(OH)2与氢氧化钠或氢氧化钾组成。
黄铜槽液由一种Cu(Ⅱ)化合物，如硫酸铜CuSO4·5H2O或氯化铜CuCl2·2H2O，或氢氧化铜Cu(OH)2和一种Zn(Ⅱ)化合物氧化锌ZnO，以及络合剂乙二醇C2H4(OH)2和氢氧化钠NaOH或氢氧化钾KOH组成。
以上两种体系的化学认为是在碱性水溶液中，二价铜离子Cu2+与乙二醇二负离子C2H4O2-2以下式络合，当溶液中碱与乙二醇保持足够浓度时，该铜络离子能够稳定地存在，而Sn(Ⅳ)或Zn(Ⅱ)也以稳定的合络离子Sn(OH)2-6和Zn(OH)2-4存在，此时Cu(Ⅱ)的沉积电位与Sn(Ⅳ)的沉积电位或Zn(Ⅱ)的沉积电位相接近，从而可能共沉积而获得铜锡合金(青铜)镀层或铜锌合金(黄铜)镀层。
无论镀青铜槽液或是镀黄铜槽液，乙二醇的含量都可以在100～1000g/l的极宽广范围内选择，但其适宜的含量还是在100～400g/l之间。铜含量高时取上限，铜含量很低时取下限。
对于镀青铜槽液，碱的含量主要取决于铜的含量，铜含量高时所需要的碱含量也高。槽液中铜与苛性碱总量一般要保持为Cu2-/OH-～1/9-10的摩尔比。槽液中铜的含量决定所得镀层组分(铜锡比)，而锡的含量在达到中等含量～20g/l以后，再增加时，对镀层组分影响甚微。当槽液保持40g/l的锡和25g/l的铜含量时，所得镀层含锡量为10%;当保持相同数量的锡而铜降低至1.3g/l的含量时，所得镀层含锡约15%。
对于镀黄铜槽液，碱的总量应保证在除去与乙二醇的酸碱反应(乙二醇作为一种路易斯酸，其酸性大于水)中消耗之部分后，尚有足够的，为保持Zn(Ⅱ)以羟合络离子Zn(OH)2-4稳定存在于溶液中所需要的量。因此，黄铜槽液需要特殊高含量的苛性碱，才能同时维持铜络离子和锌络离子的稳定和保证合乎要求的铜锌共沉积过程的正常进行。其总量的摩尔数约是槽液中乙二醇的摩尔数再加上10倍的锌的摩尔数。槽液中的铜锌比例与所得镀层中铜锌比例十分接近，提高锌在槽液中含量时，所得镀层中的锌成比例增加。
黄铜槽液还要加入一种有机添加剂，其作用是避免高电流密度区出现烧焦的膜面，典型的添加量约2g/l。
下面列举的实施例1、2是两种不同组成的镀青铜槽液及操作条件，实施例3系一种镀黄铜槽液的组成及操作条件。
实例1CuSO4·5H2O 50g/l
Na2Sn(OH)6100g/lNaOH 72g/lC2H4(OH)2400g/l温度 45℃电流密度 1.5A/dm2阳极 纯铜阴阳极面积比 1∶2.5此实施例的阴极电流密度范围为0.1～2.5A/dm2，从高电流密度区到低电流密度区镀层组分一致、外观粉红，含锡10%，当以大的初始电流(12A/dm2)冲击20秒，然后用正常电流操作，所得镀层在钢铁基体上有良好结合力。
实例2CuSO4·5H2O 6g/lNa2Sn(OH)6100g/lNaOH 8g/lC2H4(OH)2120g/l温度 55℃电流密度 1A/dm2阳极 纯铜阴阳极面积比 1∶2.5此实施例的阴极电流密度范围为0.1～1.5A/dm2，镀层色泽金黄，含锡15%。
实例3CuSO4·5H2O 40g/lZuO 5g/lNaOH 280g/lC2H4(OH)2350g/l添加剂温度 35℃电流密度 3A/dm2阳极 纯铜阴阳极面积比 1∶1该实施例的阴极电流密度范围为3～8A/dm2，镀层外观金黄色，含锌量为30%。
本发明具有如下优点1、不含氰化物，因此克服了由于使用氰化物而带来的各种缺点。
2、阴极电流密度范围宽，分散能力好，能适用于形状复杂工件。镀层与基体有良好结合力。
因此，采用本发明所提供的槽液电镀青铜或黄铜，对于保护环境，维持生态平衡有益。同时可节省用于含氰废水处理的高额设备投资和处理经费，从而提高经济效益。
权利要求
1.一种无氰电镀铜锡合金槽液和一种无氰电镀铜锌合金槽液，其特征在于在含有苛性碱的水溶液中使用乙二醇作为铜离子的络合剂。
2.根据权项1所述的电镀铜锡合金槽液，其特征在于乙二醇的含量为100～1000g/l;苛性碱的含量为5～160g/l的氢氧化钠或6～225g/l的氢氧化钾。
3.根据权项1、2所述的电镀铜锡合金槽液，其特征在于乙二醇的最适合量为100～400g/l。
4.根据权项1所述的电镀铜锌合金槽液，其特征在于乙二醇的含量为100～1000g/l;苛性碱的含量为100～320g/l的氢氧化钠或140～450g/l的氢氧化钾。
5.根据权项1、4所述的电镀铜锌合金槽液，其特征在于乙二醇的最适含量为100～400g/l。
专利摘要
本发明提供一种无氰电镀青铜槽液和一种无氰电镀黄铜槽液。青铜槽液由一种Cu(II)化合物如CuSO
文档编号C25D3/56GK85105256SQ85105256
公开日1987年1月7日 申请日期1985年7月9日
发明者傅熙仁 申请人:傅熙仁导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan