一种提高黄金无氰电铸工艺产品硬度的添加剂及其应用

本发明涉及黄金电铸加工，具体涉及一种提高黄金无氰电铸工艺产品硬度的添加剂及其应用。

背景技术：

1、黄金因其卓越的力学性能和化学稳定性，在首饰行业占据核心地位，多年来一直占据中国黄金总消费量的六成以上。然而，其高塑性变形能力限制了首饰款式的创新。金电沉积工艺，作为一种历史悠久的技术，在现代工业材料制备中扮演重要角色，近年来更在黄金首饰行业焕发新活力，其中“3d”硬金产品受到市场热烈追捧。据统计，目前“3d”硬金已占据黄金首饰市场约20％的份额，且预计将持续增长。

2、随着市场对“3d”硬金产品轻薄化的需求，对材料强度提出了更高的要求。然而，目前市场上广泛采用的氰化物体系由于其潜在的环保问题正面逐步被市场淘汰。尽管无氰亚硫酸金盐体系被视为潜在的替代选择，但由于其电铸工艺流程复杂，电解液使用寿命短，成本高昂，使得这一体系在黄金首饰加工行业中难以大规模推广。因此，开发高强度电沉积金层和新的无氰电沉积体系成为行业关注的焦点。

3、氯金酸作为最常见的无机金盐，其稳定常数高达1026，远高于亚硫酸金盐(1010)，且在常温下稳定性良好，具有很高的研究价值。随着黄金首饰市场对电沉积层厚度的要求逐渐降低，电铸层材料的强度成为制约其进一步应用的关键因素。氯金酸黄金电铸工艺制备的黄金电铸层硬度不够，尤其是在电铸层较薄的情况下，制备的样品容易变形，使得电铸金层的硬度需要进一步提高，而添加剂的使用成为了一种提升电铸层硬度的有效手段。目前市场上无氰黄金电铸工艺中的电解液，需要加入大量添加剂来保证电铸层的质量，尤其是硬度质量，但添加剂的过量使用会导致电解液使用周期降低，电铸层纯度降低。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种提高黄金无氰电铸工艺产品硬度的添加剂及其应用，通过将烷基离子液体的水溶液与基础电解液混合得到黄金无氰电铸工艺电解液，在少量使用烷基离子液体后，能够电铸得到结构致密、孔隙率低、硬度高达120hv的厚金层。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

3、本发明提供一种提高黄金无氰电铸工艺产品硬度的添加剂，添加剂成分以烷基离子液体为主，所述烷基离子液体的组成为烷基季铵盐、烷基季膦盐、烷基咪唑盐和烷基吡啶盐中的一种或几种，且所述离子液体各组分的质量浓度均为0.1ppm～100ppm。

4、优选的，所述烷基季铵盐选自三乙基铵四氟硼酸盐、四甲基铵甘氨酸盐或三丁基甲基铵四氟硼酸盐。

5、优选的，所述烷基季膦盐选自乙基三丁基膦四氟硼酸盐、四丁基膦三氟甲烷磺酸盐或乙基三丁基氯化膦。

6、优选的，所述烷基咪唑盐选自1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑溴盐或1-丁基-3-甲基咪唑碘盐。

7、优选的，所述烷基吡啶盐选自n-丁基-n-甲基吡咯烷氯盐、n-丁基-n-甲基吡咯烷四氟硼酸盐或n-丙基-n-甲基吡咯烷溴盐。

8、优选的，所述烷基离子液体用去离子水配制，且配制过程用超声波辅助进行搅拌。

9、本发明的第二个目的是提供一种黄金无氰电铸工艺电解液，其按照以下步骤制备：

10、将上述黄金无氰电铸工艺添加剂与基础电解液混合，得到黄金无氰电铸工艺电解液。

11、优选的，所述基础电解液由氯金酸、氯化钾与磷酸二氢钾组成，且所述氯金酸、氯化钾与磷酸二氢钾的质量浓度比为1～4:8～16:1～6；氯金酸为主盐，氯化钾为导电盐，磷酸二氢钾为ph调节剂，三者在该体系中缺一不可，均为电解液基础且必要的试剂。

12、本发明的第三个目的是一种黄金无氰电铸工艺电解液在电铸黄金中的应用，应用方法为：

13、以钌铱钛网为阳极，以导电模芯或者涂有导电层的模芯为阴极，将阳极和阴极的一端共同置于黄金无氰电铸工艺电解液中，并将阳极和阴极采用单脉冲电源电性连接，于电铸温度10℃～50℃、电流密度0.4a/dm2～2.0a/dm2、脉冲频率200hz～2000hz、占空比10％～70％条件下，电铸时间为5min～1080min，将黄金电铸于阴极模芯上。

14、优选的，所述黄金无氰电铸金电解液的ph范围为2～6，若ph大于6，或ph小于2，则电铸层的性能变差，具体表现在平整度、结构致密程度、硬度方面，尤其时硬度值会变低。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

16、1、本发明提供一种提高黄金无氰电铸工艺产品硬度的添加剂，该添加剂由烷基季铵盐、烷基季膦盐、烷基咪唑盐、烷基吡啶盐中的一种或几种在超声波搅拌条件下制备成水溶液。在基础电解液的基础上加入本发明提高黄金无氰电铸工艺产品硬度的添加剂，解决了氯金酸黄金电铸工艺中普遍存在的电铸层硬度不足的问题，尤其是在电铸层较薄的情况下，传统工艺制备的样品容易变形，且本发明的黄金无氰电铸工艺添加剂在电铸过程中无需额外补充其他物质，即可显著增强电铸层的硬度和稳定性。

17、2、本发明的黄金无氰电铸工艺电解液中不含剧毒氰化物，配方简单、易制备，用量少，工艺简单，操作便利。

18、3、本发明提供一种黄金无氰电铸工艺电解液在电铸黄金中的应用，采用钌铱钛网做阳极，使用单向脉冲电铸工艺，能够优化电铸过程，使得铸层晶粒更细，结构更致密，孔隙率低，不易变形；在少量使用本发明添加剂的条件下，即浓度区间为0.1ppm～100ppm时，即可获得厚度200um、质量分数99.9％以上、显微硬度120hv的厚金层；而超出该浓度区间，电沉积金层性能变差，硬度降低。

技术特征：

1.一种提高黄金无氰电铸工艺产品硬度的添加剂，其特征在于，所述黄金无氰电铸工艺添加剂为烷基离子液体的水溶液，烷基离子液体为烷基季铵盐、烷基季膦盐、烷基咪唑盐、烷基吡啶盐中的一种或几种，且所述离子液体各组分的质量浓度均为0.1ppm～100ppm。

2.根据权利要求1所述的一种提高黄金无氰电铸工艺产品硬度的添加剂，其特征在于，所述烷基季铵盐选自三乙基铵四氟硼酸盐、四甲基铵甘氨酸盐或三丁基甲基铵四氟硼酸盐。

3.根据权利要求1所述的一种提高黄金无氰电铸工艺产品硬度的添加剂，其特征在于，所述烷基季膦盐选自乙基三丁基膦四氟硼酸盐、四丁基膦三氟甲烷磺酸盐或乙基三丁基氯化膦。

4.根据权利要求1所述的一种提高黄金无氰电铸工艺产品硬度的添加剂，其特征在于，所述烷基咪唑盐选自1-乙基-3-甲基咪唑氯盐、1-乙基-3-甲基咪唑溴盐或1-丁基-3-甲基咪唑碘盐。

5.根据权利要求1所述的一种提高黄金无氰电铸工艺产品硬度的添加剂，其特征在于，所述烷基吡啶盐选自n-丁基-n-甲基吡咯烷氯盐、n-丁基-n-甲基吡咯烷四氟硼酸盐或n-丙基-n-甲基吡咯烷溴盐。

6.一种黄金无氰电铸工艺电解液，其特征在于，按照以下步骤制备：

7.根据权利要求6所述的黄金无氰电铸工艺电解液，其特征在于，所述基础电解液的溶质由氯金酸、氯化钾和磷酸二氢钾组成，所述氯金酸、氯化钾与磷酸二氢钾的质量比为1～4:8～16:1～6。

8.根据权利要求6所述的黄金无氰电铸工艺电解液，其特征在于，所述黄金无氰电铸工艺电解液的ph为2.0～6.0。

9.一种黄金无氰电铸工艺电解液在电铸黄金中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，应用方法为：

技术总结本发明涉及黄金电铸加工技术领域，具体涉及一种提高黄金无氰电铸工艺产品硬度的添加剂及其应用。黄金无氰电铸工艺添加剂为烷基离子液体，烷基离子液体的组分为烷基季铵盐、烷基季膦盐、烷基咪唑盐、烷基吡啶盐中的一种或几种，烷基离子液体各组分的质量浓度均为0.1ppm～100ppm。本发明在基础电解液中加入黄金无氰电铸工艺添加剂，不仅解决了氯金酸黄金电铸工艺中普遍存在的电铸层硬度不足的问题，而且能够显著增强电铸层的稳定性。技术研发人员：郑利珊,张立新,马青,任淼受保护的技术使用者：郑州信息科技职业学院技术研发日：技术公布日：2024/10/17