金及其合金電鍍添加劑典型配方簡介
時間:2006-07-24
【摘要】本文研究了國內外大量鍍金及其合金資料，介紹了一些添加劑和具有代表性的典型 配方、操作條件，提出了有關工藝的應注意的問題。
【主題詞】鍍金 金合金 添加劑
1 前言
在今天，一般地談論鍍金工藝，已經不適應現(xiàn)代科學技術的發(fā)展了。本人曾在兩年前提 出建立表面鍍金學學科，響應者大有人在。我在那篇題為《表面鍍金學的理論研究》論文中 ［1］，介紹了用現(xiàn)代物理方法和非物理方法研究鍍金沉積與鍍層結構的最近成果，還預見 了表面鍍金學的發(fā)展方向。兩年過去了，金及其合金電鍍有了長足的發(fā)展?；ㄒ欢ㄆ榻B 其添加劑的最新成就，也許對人們了解未來的表面鍍金學的發(fā)展有一個新的認識。
2 添加劑
2.1 含硫絡合劑
無氰鍍金及其合金的工藝，已經成為當今電鍍工業(yè)中最為關注的技術。而選擇適宜的添加劑 ，成為這樣技術的關鍵。一份歐洲專利介紹了游離態(tài)含硫絡合劑［２］，具有溶解好、穩(wěn)定 性強、蒸汽壓低、無臭味等明顯特點，獲得了廣泛的注意。
據介紹，這種金的含硫絡合劑，實際上是硫醇磺酸，也可用二硫化物磺酸，或芳香族、雜環(huán) 硫醇化合物。像硫醇磺酸之所以具備上述四大特點，可能這種化合物分子中硫羥基中氫被金 屬取代的結果。
配方1：［２］
金：(以含硫絡合物形式) 0.5～３０g/L
可溶性合金化鹽 0～50g/L
金的含硫絡合劑(游離態(tài)) 1～200g/L
導電鹽或緩沖劑 0～200g/L
潤濕劑(適量)
光亮劑(適量)
說明：
(1)配方中可溶性合金化鹽系指Ag、Cu、In、Cd、Zn、Sn、Bi、As或Sb等鹽；
(2)導電鹽或緩沖劑以堿性硼酸鹽、磷酸鹽、檸檬酸鹽、酒石酸鹽或葡萄糖酸鹽的形式加入。
2.2哌嗪(Piperazine hexahydrate)
又名六水含哌嗪(Ｃ４Ｈ１０Ｎ２·６Ｈ２Ｏ)，是一種白色或淺黃色結晶物，溶于水和酸。 在一份法國專利中，介紹了一種鍍金錫合金溶液，內含哌嗪與砷化合物的混合物。其功能充 當光亮劑。據介紹，此種鍍液能獲得含金92%、錫9%的光亮金錫合金鍍層。
配方2：［3］
氰化金鉀 20g/L
氯化錫 30g/L
氫氧化鉀 10g/L
D-葡萄糖酸鉀 60g/L
檸檬酸 10g/L
檸檬酸鉀 50g/L
哌嗪與氧化砷混合物 20mg/L
說明：
(1)操作條件：pH為4，溫度為45℃，陰極電流密度2A/dm２，鍍速1μm/min。
(2)D-葡萄糖酸鉀為絡合劑，也可用葡糖二酸或葡糖醛酸。
2.3 硫酸肼(Hydrazine sulphate)
又名硫酸聯(lián)氨(ＮＨ４Ｎ２·Ｈ２ＳＯ４)，是一種白色菱形結晶或粉末狀物，易溶 于熱水，微溶于冷水和醇。一份日本專利介紹了它的新用途。即在氰化金鉀為主鹽的鍍金溶 液中，加入硫酸肼添加劑和焦磷酸鉀、亞硫酸鉀，可以獲得寬廣電流密度和穩(wěn)定陰極電流效 率的結果。當溶液金屬雜質如鐵、鎳等濃度偏高時，還不會發(fā)生金與此種雜質共沉積現(xiàn)象。
配方3：［4］
主鹽(氰化金鉀)
導電鹽
晶粒控制劑(未刊出)
焦磷酸鉀 30～100g/L
硫酸肼 0.1～10g/L
亞硫酸鉀 0.1～10g/L
說明：
(1)除選用硫酸肼外，還可以選用鹽酸肼、L-抗壞血酸、草酸。
(2)主鹽、導電鹽、晶?？刂苿┘安僮鳁l件均未刊出，可依自己工藝要求而選擇。
2.4 二甲基胺硼烷
在化學鍍金的專利溶液中，有人采用硼氫化物作還原劑。一個突出的例子是采用二甲基胺硼 烷，這樣的化學鍍金液被應用在電子線路制作業(yè)中，能精美地做出線條間距只有10μm圖形 的印制板。這種專利液為一些廠家采用。
配方4：［5］
金(以氰化金鉀形式加入) 4g/L
二甲基胺硼烷 8g/L
鉈(以甲酸鉈形式加入) 10mg/L
腈基乙酸 2g/L
氫氧化鉀 35g/L
氰化鉀 2g/L
二甲胺 5g/L
pH 11～14
溫度 70℃
2.5 硝酸鋯
常常在鍍金及其合金鍍液中添加微量元素銦、鋯、銻等化合物，也能獲得很好的效果。一份 英國專利介紹了在金鐵合金鍍液中添加硝酸鋯，可以獲得強耐蝕性的高K金鍍層。這種鍍液 廣泛應用在制作戒指、眼鏡框一些民用輕工業(yè)中，其最大優(yōu)點不含毒性鎘，皮膚與鍍液接觸 無過敏現(xiàn)象。
配方5：［6］
氰化金鉀 2.5～3.5g/L
硝酸鐵 0.6～0.8g/L
硝酸鋯 0.2～0.5g/L
檸檬酸氫二銨 75～125g/L
檸檬酸 40～80g/L
3-(1-吡啶)-1-丙烷磺酸鹽 1～3g/L
2.6 硫酸銨
一種日本專利介紹過采用硫酸銨作螯合劑、硫代硫酸鈉作還原劑的化學鍍金溶液。當這種溶 液鍍出的導電鍍層用于印制板插頭之時，其鍍液的穩(wěn)定性也非常好，由此而受到人們重視。 它的pH值控制在5～9范圍內，還是以氰化金鉀作為主鹽。［7］。
2.7 華美電鍍技術有限公司鍍金液
據介紹，該公司用于印制電路板鍍金液有Autronex CC.CI.CHD.Pur-A-Gold 402、702；化學鍍金Immersion Gold I。該公司用于裝飾性能鍍金Aurobond TN；光亮鍍金Auroflash 7001、NO2；PTS系列水金鍍金；中性鍍金HM-Cold NO.1 。
2.8 西德高性能中性金電鍍液GOLD-3
該溶液金鹽含量為0.5g/L，能鍍出色澤均勻、高硬度、強耐腐性的鍍金層。
2.9 新加坡超特國際化學公司鍍金液
該公司推出的鍍液有：14K金合金液JSAu-14KT；裝飾性高合金液JSAu-16KT；18K金合金液JSAu-18KT；高純度電子工業(yè)鍍金液JSAu-8400、9305；中性、24K裝飾性薄金液Flash Au-1；電子工業(yè)鍍金液JSAu-CS；JAAu-CI。
3 有關問題
3.1 花大力氣開拓新添加劑
鍍金溶液的添加劑研究，始終為各國的鍍金工作者和有關專家所重視。然而，相比之下，其成果與學術論文大大少于鍍銅、鍍鎳與鍍錫等領域的工作。從某種意義上來說，有關鍍金工程學學科的意義還不為一些人理解，對無氰鍍金的研究投入還很不夠，酸性低氰鍍金液的優(yōu)點還在發(fā)揮作用。由此作者呼吁：有條件的學者應該把注意力轉到開拓鍍金新添加劑、新工藝方面來，力爭在10年內表面鍍金學在理論上、在應用方面有一個較大的發(fā)展。
3.2 重視仿金稀土添加劑研制
目前在仿金鍍液中所加入的現(xiàn)成稀土添加劑，在數(shù)量上非常 少，在價格上又偏高，影響了仿金工業(yè)的進一步發(fā)展。江蘇一家化工廠做了可貴的探索，一種被稱為cg型電鍍仿金稀土添加 劑在仿金逼真度和抗變色能力方面都取得令人贊嘆的成就［7］。然而，有關此類文章的報道還實在太少，一些有實力的國家隊研究單位和大專院校的科學家、高級工程師和電化學工作者應該義不容辭地加入到這個隊伍中去，研制出更多的仿金稀土添加劑。
3.3 加強對鍍金液老化機理的研究
究竟是什么原因導致鍍金液老化呢?人們通常研究最多的是鍍金液中的金屬雜質。誠然，這是鍍液老化的一個原因，但決不是唯一原因。即使這一原因的機制，我們也并非說得清楚。 廣州一家研究所在此方面做了有益的探索，給我們的啟示也很好［8］。特別是他們“以堿性氰化物鍍金打底，以酸性鍍金為面金”的實踐經驗很值得推廣。
涉及到金屬雜質的來源，除了工件、掛具、操作方式、工藝規(guī)范諸因素外，還在于添加劑本 身的純度。除了在金屬雜質方面尋找鍍液老化因素外，還應該從添加劑品質、工藝選擇、操作規(guī)范、工序環(huán)境、設備質量等因素找原因。多種因素的全方位研究，方能找到有效的對策。
3.4 不能忽視退鍍與重鍍問題
任何一種工藝，都存在退鍍與重鍍問題，尤其是鍍金及其合金的工藝更為重要。廢金鍍層的利用，不僅僅只限于經濟效益的問題。國外一些公司特別注重退金液的研究，提出了許多鮮為人知的專利配方，在退鍍原理的研究方面提出過獨到的見解。我們也有人很早從事此類工作［9］。目前的退除方法有化學法、電化學法、電拋光、金相顯微腐蝕、物理方法等 ，也在不同程度上收到效果。希望有更好、更多的退金方法問世。
參 考 文 獻
1吳水清.表面鍍金學的理論研究.表面技術，1998；27(5)：1～5
2(歐洲專利)EP 907，767，19990414
3(法國專利)DE 4，406，434，19950810
4(日本專利)JP96，402 471，19960313
5(英國專利)GB 2，306，508，19990428
6(日本專利)JP95，331，452，19991219
7楊勝奇.電鍍仿金稀土添加劑的研制.電鍍與環(huán)保，1999；19(1)：21～22
8陳湘靈.肖耀坤.老化鍍金液回用工藝探討.電鍍與環(huán)保，1998；18(6)：16～１７
9高巧明.金鍍層的退除.表面技術.2000；29(2)：42～43
