一种谷氨酸无氰镀金的电镀液及其电镀方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电镀金技术领域，尤其涉及一种谷氨酸无氰镀金的电镀液及其电镀方 法。
【背景技术】
[0002] 金延展性好，易于抛光，具有较低的接触电阻，导电性能、焊接性能良好，在电子工 业中作为可焊性镀层得到了广泛的应用。金耐高温，硬金还比较耐磨，因此金镀层广泛应 用于精密仪器、仪表、印刷线路板、集成电路、管壳、电接点等要求电参数性能长期稳定的零 件。金的化学稳定性很高，只溶于王水而不溶于其他酸，因而金镀层耐蚀性很强，有良好的 抗变色性能，同时，金合金镀层有多种色调，故常用作名贵的装饰性镀层，如手饰、手表、艺 术品等。
[0003] 根据镀金镀液中是否含有氰化物可分为有氰镀金和无氰镀金。由于氰化物有剧 毒，在环保意识的逐步增强的大时代背景下，氰化电镀金开始被各国政府通过立法进行限 制。无氰镀金的开发凸显出巨大的市场前景。现有的氰化电镀金普遍存在镀液的性能不佳， 镀层质量不高的技术缺陷，这些严重制约了无氰电镀金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谷氨酸无氰镀金的电镀液，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] -种谷氨酸无氰镀金的电镀液，其特征在于，包含以金计10~15g/L三氯化金、 60~115g/L谷氨酸、24~46g/L喹啉酸和2~6g/L甘氨酸。
[0006] 其中，进一步包含以金计12g/L三氯化金、85g/L谷氨酸、45g/L喹啉酸和4. 5g/L 甘氨酸。
[0007] 其中，所述谷氨酸为L-谷氨酸。
[0008] 以上电镀液的技术方案中，选用为三氯化金为主盐。本发明中金离子含量可使得 阴极电流密度较高而沉积速度较快。若金盐含量过高，不仅会增加电镀成本，而且会使镀层 产生脆性增大的现象；若含量过低，镀层色泽较差，阴极电流密度较低，沉积速度较慢。
[0009] 选用谷氨酸为主配位剂。谷氨酸分子中含有的氨基和二个羧基，使得其成为金离 子良好的配体。选用喹啉酸为助配位剂，喹啉酸分子结构中含有杂环氮原子和一个羧基，使 得其具有与金配位的能力。喹啉酸与谷氨酸协同作用，可进一步提高与金离子的配位能力， 改善镀液中金沉积的稳定性，从而提高镀层的平整性等。谷氨酸有两种旋光异构体，本例优 选为L-谷氨酸。L-谷氨酸较D-谷氨酸，前者具有更佳的与喹啉酸的协同配位能力。
[0010] 以甘氨酸为稳定剂，可避免酸性条件所造成的镀液容易氧化的现象。
[0011] 除了上述成分外，本发明在还可选用合适用量的其它在本领域所常用的添加剂， 例如导电剂碳酸钾、pH缓冲剂、光亮剂等，这些都不会损害镀层的特性。
[0012] 本发明另一方面提供一种氨基葡萄糖酸无氰镀金的电镀液的电镀方法，该方法所 采用的电镀液的性能较好，根据该方法制备的镀层质量较高。
[0013] -种使用上述的电镀液电镀的方法，包括以下步骤：
[0014] (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以金 计10~15g三氯化金、60~115g谷氨酸、24~46g喹啉酸和2~6g甘氨酸；
[0015] (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。
[0016] 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. 5~1ms，占 空比为5~30%，平均电流密度为0. 4~0. 8A/dm2。
[0017] 其中，所述步骤⑵中电镀液的pH为4~6。
[0018] 其中，电镀液的温度为50~60°C。
[0019] 其中，电镀的时间为20~40min。
[0020] 其中，所述步骤（2)中阳极与阴极的面积比为（1~4) :1。
[0021] 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1八〖#2)，平均电流定义为jp 。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：（1)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，可节约镀液使用量。
[0022] 以铜箔作为阴极，以钼片为阳极。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 23103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。
[0023] 步骤（2)中阳极与阴极的面积比优选为3 :1。阴阳极面积比过大会使得其较易发 生钝化；反之，则会导致阴极铜沉积速率过小，从而降低电流效率。
[0024] 本发明以谷氨酸为配位剂及以喹啉酸为助配位剂，两者协同作用而提高与金的配 位能力，以甘氨酸为稳定剂，避免了镀液在酸性条件下的氧化；以三氯化金为金主盐，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】
[0025] 下面结合实施例来进一步说明本发明的技术方案。
[0026] 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，加入酸或碱调节pH值为4~6。
[0027] 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：
[0028] (1)阴极采用10mmX lOmmXO. 1mm规格的铜箱。将铜箱先用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/LNa0H、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。
[0029] (2)以15mmX lOmmXO. 2mm规格的钼板为阳极，电镀前将砂纸打磨平滑、去离子水 冲洗及烘干。
[0030] (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50~60°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. 5~lms，占空比为5~30%，平均电流密度为0. 4~0. 8A/dm2。待通 电20~40min后，切断电镀装置的电源。取出钢板，用蒸馏水清洗烘干。
[0031] 实施例1
[0032] 电镀液的配方如下：
[0033]
[0034] 施镀工艺条件：单脉冲方波电流的脉宽为0. 5ms，占空比为30%，平均电流密度为 0. 4A/dm2 ;pH为4,温度为60°C，电镀时间为40min。
[0035] 实施例2
[0036] 电镀液的配方如下：
[0037]
[0038] 施镀工艺条件：单脉冲方波电流的脉宽为0. 6ms，占空比为25%，平均电流密度为 0. 5A/dm2 ;pH为4. 5,温度为60°C，电镀时间为35min。
[0039] 实施例3
[0040] 电镀液的配方如下：
[0041]
[0042] 施镀工艺条件：单脉冲方波电流的脉宽为0. 8ms，占空比为20%，平均电流密度为 0. 8A/dm2 ;pH为5,温度为50°C，电镀时间为20min。
[0043] 实施例4
[0044] 电镀液的配方如下：
[0045