金及其合金電鍍添加劑典型配方簡介
時間:2006-07-24
【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，已經不適應現代科學技術的發展了。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 了表面鍍金學的發展方向。兩年過去了，金及其合金電鍍有了長足的發展。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，已經成為當今電鍍工業中最為關注的技術。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含硫絡合劑［２］，具有溶解好、穩定 性強、蒸汽壓低、無臭味等明顯特點，獲得了廣泛的注意。
據介紹，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 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) 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 60g/L
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45℃，陰極電流密度2A/dm２，鍍速1μm/min。
(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，還不會發生金與此種雜質共沉積現象。
配方3：［4］
主鹽(氰化金鉀)
導電鹽
晶粒控制劑(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、晶粒控制劑及操作條件均未刊出，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中，其最大優點不含毒性鎘，皮膚與鍍液接觸 無過敏現象。
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 1～3g/L
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；高純度電子工業鍍金液JSAu-8400、9305；中性、24K裝飾性薄金液Flash Au-1；電子工業鍍金液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點還在發揮作用。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成稀土添加劑，在數量上非常 少，在價格上又偏高，影響了仿金工業的進一步發展。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、操作規范、工序環境、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。
參 考 文 獻
1吳水清.表面鍍金學的理論研究.表面技術，1998；27(5)：1～5
2(歐洲專利)EP 907，767，19990414
3(法國專利)DE 4，406，434，19950810
4(日本專利)JP96，402 471，19960313
5(英國專利)GB 2，306，508，19990428
6(日本專利)JP95，331，452，19991219
7楊勝奇.電鍍仿金稀土添加劑的研制.電鍍與環保，1999；19(1)：21～22
8陳湘靈.肖耀坤.老化鍍金液回用工藝探討.電鍍與環保，1998；18(6)：16～１７
9高巧明.金鍍層的退除.表面技術.2000；29(2)：42～43
