无氰碱性镀铜光亮剂及其制备方法

411 编辑：中冶有色技术网来源：武汉吉和昌化工科技有限公司;湖北吉和昌化工科技有限公司

2023-09-27 17:16:57

专利名称：一种无氰碱性镀铜光亮剂及其制备方法

技术领域：

本发明涉及电镀领域，尤其涉及一种无氰碱性镀铜光亮剂及其制备方法。

背景技术：

电镀铜层具有良好的延展性、导电性、导热性，易于抛光，而且与铁及其它金属亲和力强、结合力好，因此铜镀层可作为预镀层或多层电镀的底层，节约大量的镍及其它贵重金属而被广泛地用于机械、电子、航空航天、兵器、汽车、船舶等工业领域。由于当前的无氰电镀铜技术工艺还不成熟，存在着与铁基体及其它金属镀层结合力差，电流密度范围窄、电流效率不高、镀层不光亮等问题。故目前仍存在大量的采用剧毒的氰化物电镀铜工艺，造成了对环境、水源、土壤的严重污染；且对人体健康极为有害。为此，国家早已颁布了法规，下令除特殊尖端国防技术以外，全面禁止使用氰化物电镀而改为无氰电镀工艺。

目前，已研究开发的无氰碱性镀铜工艺主要有焦磷酸(盐)体系、柠檬酸(盐)体系、酒石酸(盐)体系、柠檬酸(盐)一酒石酸(盐)体系、多聚磷酸盐(HEDP)体系、乙二胺体系等。这些碱性的镀铜工艺都存在有镀液不稳定、易浑浊、抗杂质能力弱、在钢铁基体上铜易被置换析出致使镀铜层与基体间结合力差等问题。最明显的是镀液的性能和镀层的性能还不能达到采用氰化物镀铜所获得的效果。而光亮剂的选择往往直接影响到镀液的性能和镀层的性能。发明内容

为解决上述技术问题，本发明目的在于提供一种无氰碱性镀铜光亮剂及其制备方法，其镀液的性能和镀层的性能均能达到采用氰化物镀铜所获得的效果。本发明的一种无氰碱性镀铜光亮剂，所述光亮剂含有烟酸、吲哚醋酸、聚二氨基脲与乙氧基-2-炔醇醚。进一步地，所述聚二氨基脲吲哚醋酸乙氧基-2-炔醇醚烟酸=5:3:25:0. 5 (质量比)。所述光亮剂用于无氰碱性镀铜溶液中，所述无氰碱性镀铜溶液包括铜盐，主碱，铜盐配位剂，所述铜盐配位剂包括主配位剂及辅助配位剂。所述主配位剂为柠檬酸，所述辅助配位剂为丁二酰亚胺。所述溶液还包括硼酸。所述溶液还包括酒石酸钾钠。所述溶液还包括葫芦脲。所述光亮剂的浓度为8 20ml/L ;用于所述溶液，其包括如下组分与含量组分含量

五水硫酸铜25 ~ 30g/L

柠檬酸75~90g/L

丁二酰亚胺5~10g/L

四水酒石酸钾钠2 ~ 5 g/L

硼酸25~30g/L

氢氧化钾90~120g/L

葫芦脲O. Ol ~ O. 05mg/L所述溶液的pH值为9. 0-11。本发明的一种无氰碱性镀铜光亮剂的制备方法，包括如下步骤步骤1:在以容积为1000毫升的容器中，置入25克聚二氨基脲、15克吲哚醋酸、125克乙氧基-2-炔醇醚，加入500 600毫升蒸馏水或去离子水，搅拌、溶解；步骤2 :在另一容积为250毫升的容器中，置入100 150毫升蒸馏水、5 10克KOH ;待氢氧化钾溶解完后，趁热加入2. 5克烟酸；搅拌至烟酸完全溶解后，加入到上述步骤I的溶液中；然后补入蒸馏水至1000毫升，搅拌均匀。本发明的优点1、镀上的铜层与基体结合力好；2、镀液的性能和镀层的性能均能达到采用氰化物镀铜所获得的效果；3、在T=45°C 55°C，0. 2 3. 5A/dm2范围内，均可得到结晶细致、光亮、柔和的铜镀层，基本无须抛光，即可在其上再套镍、铬或镍铬层；4、阴极电流效率可达到70 85% ；5、使用Φ IOX 100 mm管内插片且与阳极平行电镀法测试，深镀能力可达100%。

具体实施例方式下面将对本发明的优选的无氰碱性镀铜光亮剂、制备方法、工艺进行详细的介绍，但不是对本发明的限定，对于本领域的技术人员根据上述发明内容所作的一些非本质的改进与调整，也视为落在本发明的保护范围内。先对本发明的无氰碱性镀铜光亮剂的组分进行详细的阐述与选择。1、在碱性光亮镀铜溶液中，以二价铜盐(硫酸铜)、氢氧化钾为主要成分。但硫酸铜是不能直接加到氢氧化钾液中，会迅速产生沉淀，故需先将铜盐与配位剂进行配位后再加入到碱性液中。能与铜进行配位的配位剂有很多，如柠檬酸及其盐、酒石酸及其盐、乙二胺四乙酸及其盐、多聚磷酸盐等。虽然它们与铜的配位能力均有一定的能力，但存在的问题是加入到碱性液中后因其配位能力并不理想而极易被钢铁工件化学置换出铜，进而引起铜镀层与基体结合力差、易脱皮等问题，失去了镀铜层对工件的保护意义。故本发明除选择了柠檬酸(同等配位能力下，价格比其盐低)作为主配位剂，又选择了丁二酰亚胺为辅助配位齐U。丁二酰亚胺(俗称琥珀酰亚胺)，在我国上世纪七十年代的电镀研究中，曾用于无氰镀银工艺的配位剂；但至今并未见到用于无氰碱性光亮镀铜的研究及生产的报道及专利公布。本发明的采用“柠檬酸一丁二酰亚胺”作为主-辅配位剂。这样的配伍，使得铜盐在氢氧化钾液中更稳定，配好的镀铜液在长期的生产过程中稳定、不产生浑浊和沉淀，而且对Fe2+、Fe2+、Ni2+、Zn2+、Cr6+、Cr3+等金属杂质的污染也有良好地容忍性。2、主碱采用氢氧化钾，经实验研究表明用氢氧化钾比用氢氧化钠效果更好，表现在镀层应力小，结晶较之更细致，镀液的分散性也更优越。这样的差异可能是因为钠、钾的原子外围电子构型不同(Na: 3s 1，K: 4sI)。故在本发明的体系中尽可能不用或少用Na+。3、众所周知，在镀镍溶液中，使用H3BO3这一物质，其作用是因在电极/溶液界面，溶液的PH值极易升高，加入H3BO3后可以起缓冲作用，稳定镀镍液的pH值在3. 8-4. 5之间。而在本发明的无氰碱性光亮镀铜液中，用了较高浓度的氢氧化钾，溶液的本体PH值达到9以上，属于碱性了，无须用H3BO3作缓冲剂。但研究的结果却明显地证实，加入H3BO3后，镀铜层的光亮范围可拓宽、光亮度可提高。H3BO3可以作为镀液的补强剂。例如，镀液中未含有H3BO3时，一般光亮电流密度范围仅为O. 5 3. OA/dm2之间；而加入了 25 30g/L H3BO3后，一般光亮电流密度范围可变为O.1 3. 5A/dm2之间(最佳为O. 2 3. 5A/dm2);当其含量> 30g/L时，镀层的光亮电流密度范围并没有再有显著地改变；故H3BO3含量确定为25 30g/L最佳。4、在镀铜过程进行中，使用的是纯铜阳极板。但阳极电流密度大时，易钝化，溶液中会产生铜粉；阳极电流密度小时，又可能溶解较快，致使溶液中铜离子浓度上升太快。这两种情况均对获得理想的光亮铜镀层极为不利。本发明采用酒石酸钾钠可以解决这两种情况，即可避免了阳极钝化现象，又可抑制了铜的过快溶解，维持了溶液中铜离子、配位剂之间的平衡，保证了镀液的长期稳定。5、尽管在碱性的氢氧化钾溶液中使用了配位剂一梓檬酸、辅助配位剂一丁二酰亚胺，但在钢铁工件上直接镀铜，其结合力还是稍逊于氰化物溶液中镀铜。为此在本发明的无氰碱性光亮镀铜液中，还使用了一种可有效地阻滞钢在铁件上置换铜的表面活性物质一葫芦脲简称(CB) n，其分子结构式如下

权利要求

1.一种无氰碱性镀铜光亮剂，其特征在于所述光亮剂含有烟酸、吲哚醋酸、聚二氨基脲与乙氧基-2-炔醇醚。

2.如权利要求1所述的一种无氰碱性镀铜光亮剂，其特征在于所述聚二氨基脲吲哚醋酸乙氧基-2-炔醇醚烟酸=5:3:25:0. 5 (质量比)。

3.如权利要求2所述的一种无氰碱性镀铜光亮剂，其特征在于所述光亮剂用于无氰碱性镀铜溶液中，所述无氰碱性镀铜溶液包括铜盐，主碱，铜盐配位剂，所述铜盐配位剂包括主配位剂及辅助配位剂。

4.如权利要求3所述的一种无氰碱性镀铜光亮剂，其特征在于所述主配位剂为柠檬酸，所述辅助配位剂为丁二酰亚胺。

5.如权利要求4所述的一种无氰碱性镀铜光亮剂，其特征在于所述溶液还包括硼酸。

6.如权利要求5所述的一种无氰碱性镀铜光亮剂，其特征在于所述溶液还包括酒石酸钾钠。

7.如权利要求6所述的一种无氰碱性镀铜光亮剂，其特征在于所述溶液还包括葫芦脲。

8.如权利要求7所述的一种无氰碱性镀铜光亮剂，其特征在于所述光亮剂的浓度为 8 20ml/L ;用于所述溶液，其包括如下组分与含量组分含量五水硫酸铜25 ~ 30g/L柠檬酸75~90g/L丁二酰亚胺5~10g/L四水酒石酸钾钠2~5 g/L硼酸25~30g/L氢氧化钾90~120g/L葫芦脲O. 01 ~ O. 05mg/L所述溶液的pH值为9. 0-11。

9.权利要求1-8任一所述的一种无氰碱性镀铜光亮剂的制备方法，其特征在于所述光亮剂通过如下方法制备步骤1:在一容积为1000毫升的容器中，置入25克聚二氨基脲、15克吲哚醋酸、125克乙氧基-2-炔醇醚，加入500 600毫升蒸馏水或去离子水，搅拌、溶解；步骤2 :在另一容积为250毫升的容器中，置入100 150毫升蒸馏水、5 10克KOH ；待氢氧化钾溶解完后，趁热加入2. 5克烟酸；搅拌至烟酸完全溶解后，加入到上述步骤I的溶液中；然后补入蒸馏水至1000毫升，搅拌均匀。

全文摘要

本发明提出了一种无氰碱性镀铜光亮剂及其制备方法，属于电镀领域。本发明的光亮剂含有烟酸、吲哚醋酸、聚二氨基脲与乙氧基-2-炔醇醚。通过以下方法制备在一容器中，置入聚二氨基脲、吲哚醋酸、乙氧基-2-炔醇醚，加入毫升蒸馏水或去离子水，搅拌溶解后；在另一容器中，置入蒸馏水、KOH；待氢氧化钾溶解完后，趁热加入烟酸；搅拌至烟酸完全溶解后，加入到上一容器溶液中，补蒸馏水至所需溶液体积，搅拌均匀。本发明的添加剂配合基础镀液可以使镀液的性能和镀层的性能均能达到采用氰化物镀铜所获得的效果。

文档编号C25D3/38GK103014788SQ201210590550

公开日2013年4月3日申请日期2012年12月28日优先权日2012年12月28日

发明者胡哲, 左正忠, 杨娟, 宋文超, 付远波申请人:武汉吉和昌化工科技有限公司, 湖北吉和昌化工科技有限公司

声明：

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我是此专利(论文)的发明人(作者)