一種鍍鉍電鍍液及鉍薄膜的脈沖電鍍方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及種鍍鉍電鍍液，本發(fā)明還涉及一種鉍薄膜的脈沖電鍍方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)脈沖電鍍技術(shù)已充分展現(xiàn)出許多傳統(tǒng)電鍍方法所不可比擬的優(yōu)越性，脈沖電鍍工藝能夠使鍍層結(jié)晶細(xì)化、排列緊密、孔隙減少、硬度增加。鑒于以上優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用于各類(lèi)單金屬或合金鍍層薄膜的電化學(xué)制備。
[0003]電鍍液分含氰化物鍍液和無(wú)氰鍍液，其中含氰電鍍液穩(wěn)定可靠、電流效率高、有良好的分散能力和覆蓋能力，所得鍍層結(jié)晶細(xì)致且光亮，被世界各國(guó)所普遍采用。但由于氰化物毒性強(qiáng)，在作業(yè)環(huán)境、廢液處理方面存在很多問(wèn)題，特別是隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，低毒性的無(wú)氰電鍍技術(shù)正逐漸得到世界各國(guó)的高度重視，所以無(wú)氰鍍液體系的研究推廣已勢(shì)在必行。
[0004]鉍是過(guò)渡態(tài)的斜方晶系金屬，既具有共價(jià)鍵，又具有金屬鍵，這種結(jié)構(gòu)使其具有一系列特殊的物理化學(xué)特性，被廣泛地應(yīng)用于易熔合金、冶金添加劑、制藥、化學(xué)制品、半導(dǎo)體、超導(dǎo)材料、電鍍、電池等多個(gè)領(lǐng)域。常溫下鉍在干、濕條件下都具有抗氧化性，無(wú)氧時(shí)鉍不溶于鹽酸，不受H2s和冷的稀硫酸作用，所以電鍍鉍可作裝飾性或保護(hù)性鍍層。近年來(lái)，隨著鉍工業(yè)的發(fā)展，以及人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，綠色、環(huán)保、無(wú)鉛化潮流將為鉍系列產(chǎn)品深加工提供良好的發(fā)展前景。目前關(guān)于鉍薄膜制備方法的報(bào)道幾乎沒(méi)有，因此，研究制備鉍薄膜對(duì)“綠色金屬”鉍的開(kāi)發(fā)應(yīng)用及新材料研究具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)技術(shù)現(xiàn)狀提供一種環(huán)保的鍍鉍電鍍液。
[0006]本發(fā)明所要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種鉍薄膜的脈沖電鍍方法。
[0007]本發(fā)明解決上述第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種鍍鉍電鍍液，包括如下濃度的組分:硫酸鉍30?100g/L、酒石酸鉀鈉60?200g/L、檸檬酸鉀20?50g/L、酒石酸銻鉀或乙二胺四乙酸二鈉0.10?0.25g/L、氯化鉀30?60g/L、穩(wěn)定劑2?8ml/L，其余為溶劑A，所述溶劑A為水;
[0008]所述穩(wěn)定劑包括聚乙二醇1.5?6g/L、維生素C 1.0?5.0g/L、次亞磷酸鈉6?25g/L，其余為溶劑B，所述溶劑B為水。
[0009]本發(fā)明采用無(wú)氰鍍液體系、綠色環(huán)保、且性能穩(wěn)定，選用硫酸鉍作為鍍液主鹽，氯化鉀為導(dǎo)電鹽，以酒石酸鹽為主配位劑，降低了鍍液中游離態(tài)的Bi3+離子的存在，解決了鉍鹽的易水解問(wèn)題。從而使得鍍液能夠在pH值為7.5?11.5的條件下穩(wěn)定存在，同時(shí)也提高了陰極極化能力。
[0010]優(yōu)選的，所述穩(wěn)定劑通過(guò)如下步驟制備而得，將次亞磷酸鈉溶于水中，在攪拌下加入維生素C ;將聚乙二醇溶于熱水中，然后冷卻至室溫；在攪拌下把聚乙二醇溶液加到次亞磷酸鈉和維生素C的混合溶液中，得到所述的穩(wěn)定劑。
[0011]作為改進(jìn)，所述鍍鉍電鍍液還包括表面活性劑0.005?0.015g/L，所述表面活性劑為十—燒基硫酸納。
[0012]本發(fā)明解決上述第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種使用上述的鍍鉍電鍍液的鉍薄膜的脈沖電鍍方法，包括如下步驟:
[0013]a.按配比配制電鍍液；
[0014]b.脈沖電鍍，將電鍍液注入電鍍?cè)O(shè)備中，以銅片為陰極、純金板為陽(yáng)極，進(jìn)行電鍍，沉積在陰極銅片表面的膜即制得的鉍薄膜，電鍍的工藝條件為，電流密度為0.55?0.85A/dm2、頻率為500?700Hz、占空比為1:7?1:11、電鍍液溫度為25?50°C、pH值為7.5 ?11.5。
[0015]本發(fā)明以脈沖電沉積的方法，通過(guò)控制脈沖參數(shù)以及改變鍍液中添加劑的成分，對(duì)鉍鍍層性能實(shí)施有效的控制，制備出的鉍薄膜具有表面平滑光亮、孔隙率低、結(jié)合力好、厚度易控等特點(diǎn)。
[0016]優(yōu)選的，所述陰極與陽(yáng)極之間的間隔距離為5?8cm。
[0017]優(yōu)選的，所述電鍍用電源為單脈沖電鍍電源。
[0018]優(yōu)選的，所述陽(yáng)極中金的質(zhì)量百分含量彡99.99%。
[0019]優(yōu)選的，步驟a中所述溶劑A為蒸餾水或去離子水。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明鍍鉍電鍍液穩(wěn)定性較好、使用壽命長(zhǎng)，并且具有較高的分散及覆蓋能力，導(dǎo)電性能強(qiáng)；脈沖電源的使用，降低了濃差極化，提高了電流效率；采用本發(fā)明可以制備出表面致密平整、孔隙率低、結(jié)合力好、薄膜厚度可以在5μπι以上的鉍薄膜材料。另外，本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單、容易操作、實(shí)用性強(qiáng)。鉍作為可安全使用的“綠色金屬”，優(yōu)質(zhì)的鉍薄膜在電子材料與元器件工業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0022]實(shí)施例1
[0023]一種脈沖電鍍工藝制備鉍薄膜的方法，包括下列步驟:
[0024]a、配制電鍍液，主要按硫酸鉍30g/L、酒石酸鉀鈉100g/L、檸檬酸鉀50g/L、酒石酸銻鉀0.25g/L、氯化鉀50g/L、十二烷基硫酸鈉0.015g/L、穩(wěn)定劑2ml的組成和含量，取各組分、與溶劑A水混合,用氫氧化鉀水溶液(可以是質(zhì)量百分比濃度為40%的氫氧化鉀水溶液，后同)調(diào)節(jié)混合溶液的pH值為7.5?8.5，制得電鍍液；
[0025]電鍍液中的穩(wěn)定劑按聚乙二醇1.5g/L、維生素C 1.0g/L、次亞磷酸鈉6g/L的組成和含量，取各組分、與溶劑B水混合；而且穩(wěn)定劑通過(guò)如下步驟制備而得，將次亞磷酸鈉溶于水中，在攪拌下加入維生素C;將聚乙二醇溶于熱水中，然后冷卻至室溫；在攪拌下把聚乙二醇溶液加到次亞磷酸鈉和維生素C的混合溶液中，得到穩(wěn)定劑；
[0026]b、脈沖電鍍，將電鍍液注入電鍍?cè)O(shè)備中，以銅片為陰極、純金板為陽(yáng)極，在電流密度為0.55A/dm2、頻率為500Hz、占空比為1:7、電鍍液溫度為45°C、極間距為6cm、pH值為
7.5?8.5的工藝條件下進(jìn)行電鍍，沉積在陰極銅片表面的膜即制得的鉍薄膜。
[0027]所得鉍薄膜經(jīng)檢測(cè)，表面致密平整、孔隙率低、結(jié)合力好，厚度可以在5μπι以上。
[0028]實(shí)施例2
[0029]一種脈沖電鍍工藝制備鉍薄膜的方法，包括下列步驟:
[0030]a、配制電鍍液，主要按硫酸鉍80g/L、酒石酸鉀鈉190g/L、檸檬酸鉀50g/L、酒石酸銻鉀0.25g/L、氯化鉀50g/L、穩(wěn)定劑4ml的組成和含量，取各組分、與溶劑A水混合，用氫氧化鉀水溶液調(diào)節(jié)混合溶液的pH值為8.5?9.5，制得電鍍液；
[0031]電鍍液中的穩(wěn)定劑按聚乙二醇4g/L、維生素C 3.0g/L、次亞磷酸鈉15g/L的組成和含量，取各組分、與溶劑B水混合；而且穩(wěn)定劑通過(guò)如下步驟制備而得，將次亞磷酸鈉溶于水中，在攪拌下加入維生素C;將聚乙二醇溶于熱水中，然后冷卻至室溫；在攪拌下把聚乙二醇溶液加到次亞磷酸鈉和維生素C的混合溶液中，得到穩(wěn)定劑；
[0032]b、脈沖電鍍，將電鍍液注入電鍍?cè)O(shè)備中，以銅片為陰極、純金板為陽(yáng)極，在電流密度為0.65A/dm2、頻率為600Hz、占空比為1:8、電鍍液溫度為35°C、極間距為7cm、pH值為
8.5?9.5的工藝條件下進(jìn)行電鍍，沉積在陰極銅片表面的膜即制得的鉍薄膜。
[0033]所得鉍薄膜經(jīng)檢測(cè)，表面致密平整、孔隙率低、結(jié)合力好，厚度可以在5μπι以上。
[0034]實(shí)施例3
[0035]一種脈沖電鍍工藝制備鉍薄膜的方法，包括下列步驟:
[0036]a、配制電鍍液，主要按硫酸鉍100g/L、酒石酸鉀鈉200g/L、檸檬酸鉀50g/L、氯化鉀60g/L、EDTA(乙二胺四乙酸二鈉)0.25g/L、穩(wěn)定劑8ml的組成和含量，取各組分、與溶劑A水混合，用氫氧化鉀水溶液調(diào)節(jié)混合溶液的pH值為9.5?11.5，制得電鍍液；
[0037]電鍍液中的穩(wěn)定劑按聚乙二醇6g/L、維生素C 5.0g/L、次亞磷酸鈉25g/L的組成和含量，取各組分、與溶劑B水混合；而且穩(wěn)定劑通過(guò)如下步驟制備而得，將次亞磷酸鈉溶于水中，在攪拌下加入維生素C ;將聚乙二醇溶于熱水中，然后冷卻至室溫；在攪拌下把聚乙二醇溶液加到次亞磷酸鈉和維生素C的混合溶液中，得到穩(wěn)定劑；
[0038]b、脈沖電鍍，將電鍍液注入電鍍?cè)O(shè)備中，以銅片為陰極、純金板為陽(yáng)極，在電流密度為0.75A/dm2、頻率為700Hz、占空比為1:9、電鍍液溫度為45°C、極間距為8cm、pH值為
9.5?11.5的工藝條件下進(jìn)行電鍍，沉積在陰極銅片表面的膜即制得的鉍薄膜。
[0039]所得鉍薄膜經(jīng)檢測(cè)，表面致密平整、孔隙率低、結(jié)合力好，厚度可以在5μπι以上。
[0040]以上內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鍍鉍電鍍液，其特征在于，包括如下濃度的組分:硫酸鉍30?100g/L、酒石酸鉀鈉60?200g/L、檸檬酸鉀20?50g/L、酒石酸銻鉀或乙二胺四乙酸二鈉0.10?0.25g/L、氯化鉀30?60g/L、穩(wěn)定劑2?8ml/L，其余為溶劑A，所述溶劑A為水； 所述穩(wěn)定劑包括聚乙二醇1.5?6g/L、維生素C 1.0?5.0g/L、次亞磷酸鈉6?25g/L,其余為溶劑B，所述溶劑B為水。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍鉍電鍍液，其特征在于:所述穩(wěn)定劑通過(guò)如下步驟制備而得，將次亞磷酸鈉溶于水中，在攪拌下加入維生素C ;將聚乙二醇溶于熱水中，然后冷卻至室溫；在攪拌下把聚乙二醇溶液加到次亞磷酸鈉和維生素C的混合溶液中，得到所述的穩(wěn)定劑。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍鉍電鍍液，其特征在于:所述鍍鉍電鍍液還包括表面活性劑0.005?0.015g/L，所述表面活性劑為十二烷基硫酸鈉。4.一種使用權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的鍍鉍電鍍液的鉍薄膜的脈沖電鍍方法，其特征在于，包括如下步驟: a.按配比配制電鍍液； b.脈沖電鍍，將電鍍液注入電鍍?cè)O(shè)備中，以銅片為陰極、純金板為陽(yáng)極，進(jìn)行電鍍，沉積在陰極銅片表面的膜即制得的鉍薄膜，電鍍的工藝條件為，電流密度為0.55?0.85A/dm2、頻率為500?700Hz、占空比為1:7?1:11、電鍍液溫度為25?50°C、pH值為7.5?11.5。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈沖電鍍方法，其特征在于:所述陰極與陽(yáng)極之間的間隔距離為5?8cm。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈沖電鍍方法，其特征在于:所述電鍍用電源為單脈沖電鍍電源。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈沖電鍍方法，其特征在于:所述陽(yáng)極中金的質(zhì)量百分含量彡 99.99%。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈沖電鍍方法，其特征在于:步驟a中所述溶劑A為蒸餾水或去離子水。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鍍鉍電鍍液及鉍薄膜的脈沖電鍍方法，其中鍍鉍電鍍液包括如下濃度的組分：硫酸鉍30～100g/L、酒石酸鉀鈉60～200g/L、檸檬酸鉀20～50g/L、酒石酸銻鉀或乙二胺四乙酸二鈉0.10～0.25g/L、氯化鉀30～60g/L、穩(wěn)定劑2～8ml/L，其余為溶劑A，所述溶劑A為水；所述穩(wěn)定劑包括聚乙二醇1.5～6g/L、維生素C1.0～5.0g/L、次亞磷酸鈉6～25g/L，其余為溶劑B，所述溶劑B為水。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本鍍鉍電鍍液穩(wěn)定性較好、使用壽命長(zhǎng)，并且具有較高的分散及覆蓋能力，導(dǎo)電性能強(qiáng)；脈沖電源的使用，降低了濃差極化，提高了電流效率。
【IPC分類(lèi)】C25D3/54, C25D5/18
【公開(kāi)號(hào)】CN105483771
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410469807
【發(fā)明人】潘增炎
【申請(qǐng)人】無(wú)錫楊市表面處理科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2014年9月15日