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【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(jīng)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｡花一定篇幅介紹 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(jīng)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(jù)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(jù)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
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
(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?？刂苿?/SPAN>(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~
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(jù)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(jīng)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(jīng)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｡
