一种无氰电镀银溶液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无氰电镀银溶液及其制备方法，所述电镀银溶液主要有硝酸银、丁二酰亚胺、焦磷酸钾、5,5‑二甲基乙内酰脲、氢氧化钾和水制成。本发明专利技术的电镀银溶液稳定性高；进行镀银加工时电镀液电流密度范围宽、电流效率高；加工时间短、加工效率较高，而且镀层与基体结合力较好，镀层结晶粒细致紧密，同时电镀银溶液不含剧毒氰化物，加工清洁。

Non cyanide electrolytic silver plating solution and preparation method thereof

The invention discloses a non cyanide silver plating solution and preparation method thereof, wherein the silver plating solution is mainly silver nitrate, two butyl imide, potassium pyrophosphate, 5,5 two methyl hydantoin, potassium hydroxide and water. Silver plating solution stability of the invention is high; of silver plating solution when the current density range, high current efficiency; short processing time, high processing efficiency and good adhesion to substrate, coating grain fine and compact, and silver plating solution without cyanide clean processing.

【技术实现步骤摘要】
一种无氰电镀银溶液及其制备方法
本专利技术涉及一种电镀银溶液，特别是一种无氰电镀银溶液及其制备方法。
技术介绍
银具有优良的导电性、导热性和延展性，普遍应用于通讯、电子和仪器仪表制造业等工业范畴。迄今为止，传统的镀银液中大多含有氰化物，虽然能得到良好的镀银层，但氰含有剧毒，对生态环境及人体构成了严重威胁。鉴于此，我国管理当局屡次发布行政指令，要求在电镀行业中逐渐取消氰化镀银工艺。欧盟也在ROHS和WEEE环保指令中明确限制氰化物的使用，因此开发出能够替代氰化物体系的无氰电镀银工艺迫在眉睫。镀层与基体结合力良好、电流密度范围较宽和电镀液维护方便，是无氰镀银工艺能否应用的关键。目前已研究开发的无氰碱性镀银工艺用的配位剂主要有硫代硫酸铵、亚氨基二磺酸铵、咪唑-磺基水杨酸、丁二酰亚胺等，但这些配位剂制备的电镀银溶液基本都存在着电流密度范围窄，电流效率低，镀取一定厚度的银镀层所需时间长，电镀液稳定性不高等问题。因此，目前的电镀银溶液存在以下问题：电镀银溶液稳定性不高；进行镀银加工时电镀液电流密度范围窄、电流效率低；加工时间长、加工效率较低，而且镀层与基体结合力不好，镀层结晶粒不细致紧密。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种无氰电镀银溶液及其制备方法。本专利技术的电镀银溶液稳定性高,进行镀银加工时电镀液电流密度范围宽、电流效率高,加工时间短、加工效率较高、镀层与基体结合力较好、镀层结晶粒细致紧密，同时电镀银溶液不含剧毒氰化物，加工清洁。本专利技术的技术方案：一种无氰电镀银溶液，所述溶液包括硝酸银、丁二酰亚胺、焦磷酸钾、5,5-二甲基乙内酰脲、氢氧化钾和水。前述的一种无氰电镀银溶液中，所述溶液中硝酸银用量为20~70g/L，丁二酰亚胺用量为60~240g/L，焦磷酸钾用量为50~120g/L，5,5-二甲基乙内酰脲用量为5~60g/L，氢氧化钾用量为15~65g/L。前述的一种无氰电镀银溶液中，所述溶液中硝酸银用量为30~60g/L，丁二酰亚胺用量为70~200g/L，焦磷酸钾用量为60~110g/L，5,5-二甲基乙内酰脲用量为10~50g/L，氢氧化钾用量为25~55g/L。前述的一种无氰电镀银溶液中，所述溶液中硝酸银用量为40~50g/L，丁二酰亚胺用量为80~180g/L，焦磷酸钾用量为70~100g/L，5,5-二甲基乙内酰脲用量为20~40g/L，氢氧化钾用量为35~45g/L。按照前所述的一种无氰电镀银溶液的制备方法，按以下步骤制备：（a）将氢氧化钾溶解在水中，再加入丁二酰亚胺搅拌至完全溶解，得A品；（b）将硝酸银溶于水中，得硝酸银溶液，将硝酸银溶液加入A品中，搅拌均匀，得B品；（c）将焦磷酸钾和5,5-二甲基乙内酰脲溶于水中，再加入80~100mg/L的2.2-联吡啶作为添加剂，混合得C品；（d）将C品加入B品中，搅拌均匀，得D品；（e）调节D品的pH至9～10，定容，得无氰电镀银溶液。前述的制备方法中，所述步骤（e）中调节D品的pH至9～10，是用氢氧化钾溶液或硝酸溶液进行调节。与现有技术相比，本专利技术选用丁二酰亚胺作为配位剂，辅之以5,5-二甲基乙内酰脲（DMH）作第二配位剂，焦磷酸钾为导电盐，可以得到均匀、细致、光亮的镀层，且电流效率高，电流密度范围较宽。通过在碳钢或黄铜基体表面电镀银，有效提高了电流密度范围，镀层与基体结合力良好，晶粒细密、电流效率高；本专利技术镀液制备方法简单、镀液性质稳定、维护方便、镀层结晶细致，平整性好，镀银层的纯度高，而且不含剧毒氰化物，对环境友好。为了验证本专利技术的技术效果，申请人进行了如下实验：一、主盐主络合剂配比，分别用含25g/L、30g/L、35g/L、40g/L、45g/L、50g/L、55g/LAg+离子的溶液与丁二酰亚胺进行按照1：1、1：2、1：3、1：4、1：5和1：6进行不同络合比实验；通过霍尔槽实验分析电流密度范围，并通过小槽实验所得的镀片分析表面形貌、沉积速率、镀层与基材结合力以及镀层光泽度等，测得Ag+离子含量在40~50g/L，并且与丁二酰亚胺摩尔比在1：3时使镀层形貌最好，电流密度范围较大。二、导电盐筛选Ag+离子含量在45g/L，丁二酰亚胺在80g/L时，通过加入硫酸钾、硝酸钾、焦磷酸钾、碳酸钾和氯化钾作为导电盐；通过霍尔槽实验分析电流密度范围，并通过小槽实验所得的镀片分析表面形貌、镀层与基材结合力，沉积速率、镀层光泽度等，测得加入50~80g/L焦磷酸钾时镀层形貌最好，电流密度范围较大。三、辅助络合剂用量确定选将不同用量的配位剂5,5-二甲基乙内酰脲（DMH）加入丁二酰亚胺镀银溶液中；通过霍尔槽实验分析电流密度范围，并通过小槽实验所得的镀片分析表面形貌、沉积速率、镀层与基材结合力，镀层光泽度等，测得5,5-二甲基乙内酰脲（DMH）的用量为5~20g/L时，镀层形貌最好，电流密度范围较大。四、添加剂的筛选电镀过程中常将2.2-联吡啶、PPS、聚乙烯亚胺、HD-M、苯骈三氮唑、1,4-丁炔二醇或PPSOH作为添加剂，选取其中镀层光泽度效果较好的2.2-联吡啶、PPS和苯骈三氮唑，并分别加入丁二酰亚胺镀银溶液中，通过霍尔槽实验分析电流密度范围，通过小槽实验所得的镀片分析表面形貌、镀层光泽度等，测得加入80~100mg/L2.2-联吡啶时镀层光泽度达到最大252Gs；加入5~7mg/LPPS时，镀层光泽度达到最大值210Gs；加入10~30mg/L苯骈三氮唑时，镀层光泽度达到最大值226Gs，根据检测结果2.2-联吡啶作为添加剂时，镀层光泽度最佳。五、正交实验优化配方选择镀液硝酸银、丁二酰亚胺、焦磷酸钾和DMH的含量为因素，以镀层光泽度及沉积速率为指标，按L9(34)表进行正交实验，以优化镀液组成；正交实验结果和极差分析得出因此确定镀液各成分含量为：硝酸银45g/L，丁二酰亚胺80g/L，焦磷酸钾70g/L，DMH15g/L。六、工艺条件的确定（1）pH影响采用40g/L氢氧化钾（KOH）和10%的硝酸溶液调节镀液的pH；通过霍尔槽实验分析电流密度范围，并通过小槽实验所得的镀片分析表面形貌、沉积速率、镀层与基材结合力，镀层光泽度等，测得pH在9.0~10.0镀层形貌最好，电流密度范围较大。（2）温度影响镀液温度对镀层光泽度、电流密度上限的影响较大，将镀液pH控制在9.0~9.5范围内，并固定镀液各组分含量和其他工艺条件不变，在不同温度下进行实验；通过霍尔槽实验分析电流密度范围，并通过小槽实验所得的镀片分析表面形貌、沉积速率、镀层与基材结合力以及镀层光泽度等。最后发现温度在20~30℃镀层形貌最好，电流密度范围较大。（3）阴极电流密度的影响阴极电流密度对镀层光泽度、表面形貌的影响较大，将镀液pH控制在9.0~9.5范围内，控制温度在20～30°C范围内，并固定镀液各组分含量和其他工艺条件不变，探究阴极电流密度的影响，通过小槽实验所得的镀片分析表面形貌、镀层与基材结合力以及镀层光泽度等。最后发现阴极电流密度在0.3～0.5A/dm2时镀层形貌最好，电流密度范围较大。对实验所得的电镀银产品的银镀层元素进行能谱元素分析，分析结果见下表：综上所述，本专利技术的电镀银溶液稳定性高,进行镀银加工时电镀液电流密度范围宽、电流效率高,加工时间短、加工效率较高、镀层与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无氰电镀银溶液，其特征在于：所述溶液包括硝酸银、丁二酰亚胺、焦磷酸钾、5,5‑二甲基乙内酰脲、氢氧化钾和水。

【技术特征摘要】
1.一种无氰电镀银溶液，其特征在于：所述溶液包括硝酸银、丁二酰亚胺、焦磷酸钾、5,5-二甲基乙内酰脲、氢氧化钾和水。2.根据权利要求1所述的一种无氰电镀银溶液，其特征在于：所述溶液中硝酸银用量为20~70g/L，丁二酰亚胺用量为60~240g/L，焦磷酸钾用量为50~120g/L，5,5-二甲基乙内酰脲用量为5~60g/L，氢氧化钾用量为15~65g/L。3.根据权利要求1所述的一种无氰电镀银溶液，其特征在于：所述溶液中硝酸银用量为30~60g/L，丁二酰亚胺用量为70~200g/L，焦磷酸钾用量为60~110g/L，5,5-二甲基乙内酰脲用量为10~50g/L，氢氧化钾用量为25~55g/L。4.根据权利要求2所述的一种无氰电镀银溶液，其特征在于：所述溶液中硝酸银用量为40~50g/L，丁二酰亚胺用量为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘定富，施力匀，沈岳军，杨晨，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州,52