一种提高金属镀层表面性能的无氰碱性电镀液及电镀方法与流程

本发明属于电镀，具体涉及一种提高金属镀层表面性能的无氰碱性电镀液及电镀方法。

背景技术：

1、氰化物电镀液由于具有结合力好、光亮度高和孔隙率低等优点，可进行金、银、铜、镍等多种金属电镀，提高金属制品的耐腐蚀性能、外观质量和使用性能，被广泛应用于电子、汽车和国防军工等行业。然而，氰化物是一种剧毒化学物质，在操作过程中存在严重的安全隐患。此外，氰化物电镀液废水处理成本高，易造成环境污染。

2、相比于氰化物电镀，无氰化物电镀的最大优势是安全环保，能够清洁生产。目前，无氰化物电镀体系主要包括焦磷酸盐、硫酸盐、乙二胺和酒石酸盐等。然而，现用无氰化物体系制备的镀层均存在结合力差的问题，且难以直接在待镀基体上施镀。

3、针对上述问题，近年来提出的有机磷酸盐电镀液(hedp电镀液)可在一定程度上进行改善。hedp因镀液稳定、废液处理容易和hedp中的c-p键耐碱耐高温等优点具有巨大的应用潜力，然而hedp的络合能力依旧弱于氰化物的络合能力，且该镀液的使用环境非室温，这使得镀液中存在游离的金属离子，进一步导致镀层结合力差、镀层脆性大和孔隙率高等问题。为了解决上述问题，现有的研究聚焦于表面活性剂对镀层表面性能的影响。但是，表面活性剂种类繁多，难以准确挑选，单一的表面活性剂改善镀层表面性能效果不佳。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种提高金属镀层表面性能的无氰碱性电镀液。该电镀液通过添加糖精、脂肪醇类非离子型表面活性剂和炔醇类表面活性剂，增大电镀沉积的阴极极化，抑制置换反应发生，改善了金属镀层整平性能、光亮度、镀层结合力和脆性等，从而获得均匀细致的高表面性能金属镀层，解决了现有单一的表面活性剂改善镀层表面性能效果不佳的难题。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种提高金属镀层表面性能的无氰碱性电镀液，其特征在于，包括以下含量的成分：羟基乙叉二膦酸hedp 80g/l～180g/l，氨基三亚甲基膦酸atmp 5g/l～12g/l，金属主盐5g/l～60g/l，碳酸钾40g/l～60g/l，糖精1g/l～10g/l，脂肪醇类非离子型表面活性剂1ml/l～15ml/l，炔醇类表面活性剂0.1g/l～1g/，且无氰碱性电镀液的ph为8～11。

3、本发明的电镀液中添加hedp作为主络合剂，atmp为辅助络合剂，添加金属主盐作为电镀原料，通常金属主盐为所镀金属镀层对应的碱式碳酸盐、氯化盐或硫酸盐，添加碳酸钾作为导电盐增强导电性，并通常采用氢氧化钾作为ph调节剂以调节电镀液ph为碱性，在此基础上外加糖精、脂肪醇类非离子型表面活性剂和炔醇类表面活性剂协同改善电镀液性能，以增大电镀沉积的阴极极化，抑制置换反应发生，从而获得均匀细致的金属镀层。其中，脂肪醇类非离子型表面活性剂充当润湿剂，改善了电镀液的润湿能力并具有一定的光亮效果，减少电镀液中的游离金属离子和避免杂质吸附在镀层表面，提高镀层结合力；炔醇类表面活性剂吸附在待镀件表面，能够抑制金属配离子的放电过程，改善镀层整平能力，并充当主光亮剂，提高镀层光亮度；同时，由于镀层结合力受其内部应力的影响，而糖精作为应力消除剂可降低内应力，进而降低镀层脆性。

4、上述的一种提高金属镀层表面性能的无氰碱性电镀液，其特征在于，由包括以下质量含量的成分组成：羟基乙叉二膦酸hedp 100g/l～160g/l，氨基三亚甲基膦酸atmp 7g/l～10g/l，金属主盐10g/l～30g/l，碳酸钾40g/l～50g/l，糖精1g/l～4g/l，脂肪醇类非离子型表面活性剂1ml/l～5ml/l，炔醇类表面活性剂0.2g/l～0.6g/l。

5、上述的一种提高金属镀层表面性能的无氰碱性电镀液，其特征在于，所述金属主盐选自碱式碳酸铜、氯化锌和氯化镍。该种类的金属主盐均为工业生产中广泛使用的主盐，提高了本发明的实用性。

6、上述的一种提高金属镀层表面性能的无氰碱性电镀液，其特征在于，所述脂肪醇类非离子型表面活性剂为聚氧乙烯脂肪醇醚，所述炔醇类表面活性剂为炔二醇。

7、另外，本发明还公开了一种利用如上述的无氰碱性电镀液进行的电镀方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

8、步骤一、电镀液配制

9、在去离子水中加入金属主盐、羟基乙叉二膦酸hedp和氨基三亚甲基膦酸atmp并充分搅拌均匀，然后将入碳酸钾固体，再加入糖精、脂肪醇类非离子型表面活性剂和炔醇类表面活性剂，并采用氢氧化钾调节ph至8～11，得到无氰碱性电镀液；

10、步骤二、镀前预处理

11、使用清洗剂对阳极板和待镀基板进行清洗以去除油污，然后使用乙醇清除残余的清洗剂，直至无异物残留，并用吹风机吹干，随后将吹干后的待镀基板置入浓盐酸中进行活化处理；

12、步骤三、电镀成形与后处理

13、将步骤二中经吹干后的阳极板外套阳极袋浸入无氰碱性电镀液中并与电源正极相连，将步骤二中经活化处理后的待镀基板作为阴极板浸入无氰碱性电镀液中并与电源负极相连，然后接通电源，打开搅拌装置进行电镀沉积，在待镀基板表面形成金属镀层直至目的厚度，再浸入去离子水中去除残留无氰碱性电镀液，随后烘干待用。

14、上述的电镀方法，其特征在于，步骤三中所述电镀沉积的参数为：电镀液温度为40℃～65℃，平均电流密度为1a/dm2～3a/dm2。

15、上述的电镀方法，其特征在于，步骤三中所述金属镀层为铜、铜合金、锌、锌合金、镍或镍合金。

16、本发明与现有技术相比具有以下优点：

17、1、本发明通过在电镀液中添加糖精、脂肪醇类非离子型表面活性剂和炔醇类表面活性剂，增大电镀沉积的阴极极化，抑制置换反应发生，改善了金属镀层整平性能、光亮度、镀层结合力和脆性等，从而获得均匀细致的高表面性能金属镀层，适用于电子、汽车和国防军工等领域。

18、2、本发明通过在电镀液中复合添加脂肪醇类非离子型表面活性剂和炔醇类表面活性剂，改善了金属镀层整平性、结合力、孔隙率和裂纹缺陷，且在室温中即可使用，极大地提高了金属镀层表面光洁度，且金属镀层表面无明显的针孔和裂纹，金属镀层均匀细致，晶粒细小，提高了镀件的性能。

19、3、本发明的无氰碱性电镀液经电镀沉积后在镀件表面形成具有极高结合力的金属镀层，且镀件循环弯曲也未使镀层剥落，韧性极佳，避免了传统的hedp镀液电镀镀层表面易剥落现象的发生。

20、下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种提高金属镀层表面性能的无氰碱性电镀液，其特征在于，包括以下含量的成分：羟基乙叉二膦酸hedp 80g/l～180g/l，氨基三亚甲基膦酸atmp 5g/l～12g/l，金属主盐5g/l～60g/l，碳酸钾40g/l～60g/l，糖精1g/l～10g/l，脂肪醇类非离子型表面活性剂1ml/l～15ml/l，炔醇类表面活性剂0.1g/l～1g/，且无氰碱性电镀液的ph为8～11。

2.根据权利要求1所述的一种提高金属镀层表面性能的无氰碱性电镀液，其特征在于，由包括以下质量含量的成分组成：羟基乙叉二膦酸hedp 100g/l～160g/l，氨基三亚甲基膦酸atmp 7g/l～10g/l，金属主盐10g/l～30g/l，碳酸钾40g/l～50g/l，糖精1g/l～4g/l，脂肪醇类非离子型表面活性剂1ml/l～5ml/l，炔醇类表面活性剂0.2g/l～0.6g/l。

3.根据权利要求1所述的一种提高金属镀层表面性能的无氰碱性电镀液，其特征在于，所述金属主盐选自碱式碳酸铜、氯化锌和氯化镍。

4.根据权利要求1所述的一种提高金属镀层表面性能的无氰碱性电镀液，其特征在于，所述脂肪醇类非离子型表面活性剂为聚氧乙烯脂肪醇醚，所述炔醇类表面活性剂为炔二醇。

5.一种利用如权利要求1～4中任一权利要求所述的无氰碱性电镀液进行的电镀方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的电镀方法，其特征在于，步骤三中所述电镀沉积的参数为：电镀液温度为40℃～65℃，平均电流密度为1a/dm2～3a/dm2。

7.根据权利要求5所述的电镀方法，其特征在于，步骤三中所述金属镀层为铜、铜合金、锌、锌合金、镍或镍合金。

技术总结本发明公开了一种提高金属镀层表面性能的无氰碱性电镀液及电镀方法，该电镀液包括：HEDP 80g/L～180g/L，ATMP 5g/L～12g/L，金属主盐5g/L～60g/L，碳酸钾40g/L～60g/L，糖精1g/L～10g/L，脂肪醇类非离子型表面活性剂1mL/L～15mL/L，炔醇类表面活性剂0.1g/L～1g/L；该电镀方法包括电镀液配制、镀前预处理、电镀成形。本发明在电镀液中添加糖精、脂肪醇类非离子型表面活性剂和炔醇类表面活性剂，增大阴极极化，抑制置换反应发生，结合电镀方法改善了金属镀层整平性能、光亮度、镀层结合力和脆性，适用于电子、汽车和国防军工等领域。技术研发人员：陈涛,谢龙飞,王亭力,周波,潘博炜受保护的技术使用者：西安稀有金属材料研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/4/24