一种金钴系合金电镀液及其制备方法和应用与流程

本发明涉及合金电镀液领域，具体涉及一种金钴系合金电镀液及其制备方法和应用。

背景技术：

1、电镀是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止金属氧化(如锈蚀)，提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性(硫酸铜等)及增进美观等作用。

2、在电镀领域中，金镀层耐腐蚀性强、延展性好、易于抛光、耐高温、化学性能稳定，并具有一定的耐磨性。金镀层可以作为装饰性镀层，用于电镀首饰、纪念章或者工艺品中，该类产品具有一定观赏价值和收藏价值，但在日常中难免会对其磕碰划损，影响其美观程度。并且，基于金元素具有优良的电气特性和耐腐蚀性，金镀层也可应用于电子器件和电子部件，用来保护电子部件等的接触端的表面。金电镀用于半导体元件电极端的表面处理、用于电子部件(例如连接电子器件的接插件)的表面处理或者作为形成于塑料薄膜上的导线。采用金电镀的材料包括金属、塑料、陶瓷和半导体等。

3、用于连接电子器件的接插件使用硬金镀层，因为这种用途要求用于表面处理的金镀层膜具有耐腐蚀性、耐磨性和导电性，它包括金钴合金电镀和金镍合金电镀等。其中，金钴合金是一种常见的硬质合金，具有较高的耐磨性，较低的表面摩擦系数，金钴合金镀层常用于制备印刷板或电接插件。

4、金钴合金的电镀液通常是由含有金盐和钴盐的溶液构成，这种电镀液中还包括一些添加剂，例如复合配位剂和缓冲剂，以调节电镀过程中的ph值和金钴合金沉积速率。这种电镀液通常用于在表面上沉积金钴合金薄层，以改善材料的耐腐蚀性能、磨损性能和导电性能。

5、然而，现有技术中的金钴系合金电镀液，一方面其中的金盐多采用含氰金盐，会对从业人员和环境造成危害；另一方面电镀液的稳定性较差、电镀效率较低，并且形成镀层的硬度、耐磨性和导电性仍有待提高。

6、因此，目前亟需一种不含氰金盐、稳定性强，并且可以提高电镀效率，增强镀层硬度、耐磨性和导电性的金钴系合金电镀液。

技术实现思路

1、发明目的：针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种不含氰金盐、稳定性强，并且可以提高电镀效率，增强镀层硬度、耐磨性和导电性的金钴系合金电镀液及其制备方法和应用。

2、技术方案：

3、一种金钴系合金电镀液，包含氯金酸钾、六水合氯化钴、导电盐、活性剂、改性配位剂和去离子水；

4、所述改性配位剂具有如下式a所示结构：

5、

6、本发明通过氯金酸钾和六水合氯化钴作为金源和钴源，一方面可以避免使用氰金盐对从业人员和环境造成危害；另一方面可以形成硬质金镀层，提高镀层的硬度、耐磨性和导电性。

7、进一步地，所述改性配位剂通过以下步骤制备：

8、(1)5-甲硫基四氮唑与对氟苯甲醛反应制得甲硫基四氮唑苯甲醛；

9、(2)甲硫基四氮唑苯甲醛与4,5-二甲基-1,2-苯二胺反应后，经高锰酸钾氧化制得所述改性配位剂。

10、本发明中的改性配位剂，同时作为氮族配体和硫族配体，不但可以进一步提高电镀液的稳定性、电镀时的效率，还可以抑制金和钴在基材上的置换反应，延长镀层的使用寿命。

11、进一步地，所述步骤(1)的具体方法为：在反应器中，加入5-甲硫基四氮唑、碳酸钾和有机溶剂，搅拌均匀后升温至80-90℃，加入对氟苯甲醛搅拌反应18-24小时后冷却、抽滤、洗涤、干燥制得所述甲硫基四氮唑苯甲醛。

12、进一步地，所述5-甲硫基四氮唑与对氟苯甲醛的质量比为1：1.2-1.5。

13、所述甲硫基四氮唑苯甲醛具有如下式b所示结构：

14、

15、进一步地，所述步骤(2)的具体方法为：在反应器中，加入n,n-二甲基甲酰胺、4,5-二甲基-1,2-苯二胺和甲硫基四氮唑苯甲醛搅拌均匀，加热至110-120℃反应18-24小时后，冷却至室温，除去n,n-二甲基甲酰胺后加入叔丁醇和水，搅拌均匀，升温至70-80℃，加入高锰酸钾搅拌反应3-4小时后调节ph至2-3，抽滤、洗涤、干燥制得所述改性配位剂。

16、进一步地，所述4,5-二甲基-1,2-苯二胺、甲硫基四氮唑苯甲醛和高锰酸钾的质量比为(2-2.2)：(2.8-3.2)：(4-5)。

17、本发明中添加的改性配位剂，其分子中含有多个羧基基团，可以通过羧基与金属离子形成稳定的络合物，进而提高金钴系合金电镀液中金属离子的稳定性；其分子中的氮杂环结构，可以有效提高电镀时的反应速率和选择性，进而提高电镀效率。

18、进一步地，所述导电盐选自氯化铵、氯化钾或氯化钠中的至少一种；所述活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚中的一种。

19、进一步地，按总质量分数为100％计，所述各组分的质量百分含量为：

20、

21、上述任意一项金钴系合金电镀液的制备方法，包括以下步骤：在反应器中，加入去离子水、氯金酸钾、六水合氯化钴、导电盐和改性配位剂，加热、搅拌、溶解，80-95℃恒温搅拌2-3小时，再加入活性剂，调节体系ph至3-4后制得所述金钴系合金电镀液。

22、上述任意一项金钴系合金电镀液的应用，其特征在于，包括以下步骤：

23、(1)预处理：将待电镀件上挂，对待电镀件表面进行除蜡、除油、酸碱中和、清洗；

24、(2)电镀：将预处理后的待电镀件放入使用如权利要求1-8所述的金钴系合金电镀液的电镀槽中进行电镀，电镀时温度为35-50℃、电流密度为2-3a/dm2，电镀时间为2-3分钟；

25、(3)干燥：用去离子水对电镀好的镀件进行清洗，然后将镀件表面的水吹干，之后将镀件放入在70-80℃温度下烘烤20-30分钟，即得产品。

26、有益效果：

27、(1)本发明提供的金钴系合金电镀液，通过添加改性配位剂和调整金盐的选择，使制得的电镀液不含氰金盐、稳定性强，并且可以提高电镀效率，增强镀层硬度和耐磨性，使其可以广泛应用于金钴系合金电镀领域中。

28、(2)本发明提供的金钴系合金电镀液通过氯金酸钾和六水合氯化钴作为金源和钴源，一方面可以避免使用氰金盐对从业人员和环境造成危害；另一方面可以形成硬质金镀层，提高镀层的硬度、耐磨性和导电性。

29、(3)本发明提供的金钴系合金电镀液中添加改性配位剂，其分子中含有多个羧基基团，可以通过羧基与金属离子形成稳定的络合物，进而提高金钴系合金电镀液中金属离子的稳定性；其分子中的氮杂环结构，可以有效提高电镀时的反应速率和选择性，进而提高电镀效率。

30、(4)本发明提供的金钴系合金电镀液中的改性配位剂，同时作为氮族配体和硫族配体，不但可以进一步提高电镀液的稳定性、电镀时的效率，还可以抑制金和钴在基材上的置换反应，延长镀层的使用寿命。

技术特征：

1.一种金钴系合金电镀液，其特征在于，包含氯金酸钾、六水合氯化钴、导电盐、活性剂、改性配位剂和去离子水；

2.根据权利要求1所述的金钴系合金电镀液，其特征在于，所述改性配位剂通过以下步骤制备：

3.根据权利要求2所述的金钴系合金电镀液，其特征在于，所述步骤（1）的具体方法为：在反应器中，加入5-甲硫基四氮唑、碳酸钾和有机溶剂，搅拌均匀后升温至80-90℃，加入对氟苯甲醛搅拌反应18-24小时后冷却、抽滤、洗涤、干燥制得所述甲硫基四氮唑苯甲醛。

4.根据权利要求3所述的金钴系合金电镀液，其特征在于，所述5-甲硫基四氮唑与对氟苯甲醛的质量比为1：1.2-1.5。

5.根据权利要求2所述的金钴系合金电镀液，其特征在于，所述步骤（2）的具体方法为：在反应器中，加入n,n-二甲基甲酰胺、4,5-二甲基-1,2-苯二胺和甲硫基四氮唑苯甲醛搅拌均匀，加热至110-120℃反应18-24小时后，冷却至室温，除去n,n-二甲基甲酰胺后加入叔丁醇和水，搅拌均匀，升温至70-80℃，加入高锰酸钾搅拌反应3-4小时后调节ph至2-3，抽滤、洗涤、干燥制得所述改性配位剂。

6.根据权利要求5所述的金钴系合金电镀液，其特征在于，所述4,5-二甲基-1,2-苯二胺、甲硫基四氮唑苯甲醛和高锰酸钾的质量比为（2-2.2）：（2.8-3.2）：（4-5）。

7.根据权利要求1所述的金钴系合金电镀液，其特征在于，所述导电盐选自氯化铵、氯化钾或氯化钠中的至少一种；所述活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚中的一种。

8.根据权利要求1所述的金钴系合金电镀液，其特征在于，按总质量分数为100%计，所述各组分的质量百分含量为：

9.权利要求1-8任意一项所述金钴系合金电镀液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在反应器中，加入去离子水、氯金酸钾、六水合氯化钴、导电盐和改性配位剂，加热、搅拌、溶解，80-95℃恒温搅拌2-3小时，再加入活性剂，调节体系ph至3-4后制得所述金钴系合金电镀液。

10.权利要求1-8任意一项所述金钴系合金电镀液的应用，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种金钴系合金电镀液及其制备方法和应用，所述金钴系合金电镀液中包含氯金酸钾、六水合氯化钴、导电盐、活性剂、改性配位剂和去离子水；所述改性配位剂具有如下式A所示结构。本发明提供的金钴系合金电镀液，通过添加改性配位剂和调整金盐的选择，使制得的电镀液不含氰金盐、稳定性强，并且可以提高电镀效率，增强镀层硬度和耐磨性，使其可以广泛应用于金钴系合金电镀领域中。。技术研发人员：樊平,张学军,伍燕受保护的技术使用者：成都开华化工研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/5