[发明专利]离子渗析化学镀金属层方法

说明书

技术领域

本发明属于化学镀金属层领域，特别涉及一种离子渗析化学镀金属层方法。

背景技术

化学镀金属层与电镀金属层相比，具有某些优势。比如化学镀金属层均匀性好，孔隙率小。特别是化学镀镍，作为一种功能镀层，其耐蚀性和耐磨性比电镀镍层要好，因此化学镀镍在机械电子等行业中获得了很多应用。

目前常规的化学镀金属层技术，是将待镀金属的盐与还原剂溶于同一容器中配制成一定浓度比的镀液，同时为了保证镀液的稳定性，施镀的工艺性，在镀液中还会加入适量的稳定剂、缓冲剂、络合剂、促进剂等。李宁等人在《化学镀镍基合金理论与技术》(哈尔滨工业大学出版社，2000)一书中论述了化学镀镍的热力学与动力学问题以及化学镀镍的镀液配置和维护问题。Schlesinger，Paunovic主编，范宏义等译的《现代电镀》(原著第四版)(化学工业出版社，2006)一书中，论述了化学镀各种主要金属镀层的理论和工艺问题，该书列举了典型的分别用次磷酸钠和硼氢化钠作还原剂化学镀镍、用次磷酸钠作还原剂化学镀铜、用次磷酸钠作还原剂化学镀钴镍合金与钴镍锌合金、用次磷酸盐做还原剂化学镀钯及钯合金、硼氢化物作还原剂化学镀金的镀液组成。

在化学镀的过程中，待镀金属离子被还原剂还原，金属离子在基体表面沉积，而镀液中的其他离子和反应生成的离子会在镀液中累积，会造成镀液性能下降，特别是提供镀层金属离子的主盐中的阴离子对镀层质量是有害的。为保证镀液性能，人们开发了一些镀液再生技术如用电渗析处理劣化的镀液以除去累积的有害离子。化学镀液的复杂性不仅使其成本增加，而且后处理难度也加大。

离子交换膜是一种含离子交换基团的、对溶液中的离子具有选择透过能力的高分子膜，如阳离子交换膜可以选择性的使溶液中的阳离子透过而阻挡阴离子透过。《中国材料工程大典》第七卷《高分子材料工程(下)》第七章中论述了离子交换树脂与离子交换膜的结构、性能和制备方法。Yoshinobu Tanaka在Ion Exchange Membranes：Fundamentals and Applications(Elsevier，2007)一书中论述了Donnan渗析过程。离子交换膜两侧溶液中与离子交换膜中离子交换基团带有相反电荷的离子(称为反离子)可以发生交换，其驱动力为两侧反离子的活度比差，阳离子交换膜两侧溶液中的阳离子会发生Donnan渗析过程。

发明内容

为克服传统化学镀金属层技术存在的镀液寿命短，废弃镀液后处理难度大的问题，本发明提出的离子渗析化学镀金属层技术，具有简化化学镀金属层镀液配制和维护，维持工艺稳定和提高镀层质量的有益效果。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案。分别设置主盐槽和反应槽，主盐槽与反应槽以阳离子交换膜隔开，离子交换膜与槽体连接处进行良好密封，主盐槽与反应槽中的溶液不会发生渗漏。这样每个槽中的离子只能通过阳离子交换膜才能进入到另一个槽中。将含有镀层金属离子的盐溶于主盐槽中配制成一定浓度的水溶液，将用于还原镀层金属离子的离子型还原剂溶于反应槽中配制成一定浓度的水溶液，主盐槽中的金属离子可以通过阳离子交换膜进入反应槽中，而主盐槽中的阴离子不能进入反应槽中，反应槽中还原剂的阳离子和反应生成的氢离子(比如用次磷酸钠作还原剂时，反应会产生大量的氢离子)进入主盐槽中以维持主盐槽的电中性。在反应槽中还原金属离子的热力学条件相对于将还原剂与主盐直接混合并没有发生变化，因此渗析到反应槽中的金属离子可以被还原剂还原，控制反应槽中的温度、pH值、还原剂浓度等条件，将按照现有技术进行镀前处理的基体放入反应槽中，就能在基体表面沉积出金属层。