[发明专利]一种络合剂及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种化合物，具体的说是涉及一种络合剂及其制备方法和用途，属于化工技术领域。

背景技术

络合剂为能与金属离子形成络合离子的化合物，在电镀溶液中，除少数电镀液，如酸性溶液镀铁、镀镍、镀铬、镀铜没有使用或不必使用络合剂外，其他大多数电镀液，如碱性溶液镀银、镀金、镀铜、镀锌、镀锡、镀铜锡合金等都需要使用络合剂。

常用的络合剂如氰化物，由于氰离子具有优秀的络合能力，氰化电镀是最好的电镀方式，广泛应用于电镀行业，但是氰化电镀要用到NaCN、KCN、CuCN等是剧毒化合物，它对人的致死量仅为0.005g，氰化物既危害操作者的身体健康，同时又污染环境，而且废水难于治理，其污水处理费用极高，因此为了保护环境，减少公害，亟待开发一种替代氰化物的络合剂用于无氰电镀工艺。

目前无氰电镀工艺及用到的无氰络合剂主要有以下几种：1.焦磷酸盐镀铜：以焦磷酸钾作为络合剂，焦磷酸钾具有较好的络合性能，铜离子与焦磷酸根形成的络合物稳定常数K₁=6.7，K₂=9.0，以焦磷酸钾做络合剂的电镀液质量稳定，可采用的工艺范围较宽，但不足在于：钢铁基体上不能直接进行电镀，否则基体表面会产生置换导致结合力不好，因此，以焦磷酸钾做络合剂的电镀液的应用范围有限；2.柠檬酸盐镀铜：柠檬酸络合能力较强，能与铜离子在镀液中生产非常稳定的物质，铜离子与柠檬酸根的络合物稳定常数K₂=19.30，采用该工艺镀铜铁基体表面不会出现置换现象，不足之处是：以柠檬酸做络合剂的电镀液质量不够稳定，电镀液的分散性有待提高，电镀液在高温时会变质；3.HEDP镀铜：HEDP是一种有机膦酸盐，具有良好的络合能力，在与多种金属作用时，都能形成比较稳定的物质，由HEDP作为络合剂制得的电镀液质量稳定，电镀液分散性好，不足之处是：实际生产中发现该电镀液的工艺电流密度范围窄，镀层易产生铜粉，镀液中的铁杂质会降低沉积速率，使得镀层与基体的结合力变差，因此由HEDP作为络合剂制得的电镀液并未得到广泛的应用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的无氰络合剂的不足，提供一种络合剂，该络合剂络合能力强，与铜离子的络合稳定常数可达10^26～27。

本发明的另一个目的是提供一种络合剂的制备方法，该制备方法操作简单，制得的络合剂质量稳定，纯度高。

本发明还有一个目的是提供一种络合剂的用途，该络合剂用于电镀液的制备，可以提高电镀液对金属的络合能力，由该络合剂制得的电镀液质量稳定，电镀液分散性好，可采用的工艺电流密度范围较宽，电镀液的应用范围广。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种络合剂，所述络合剂的通式为M_xH_yP_nO_3n+1R_z，其中M为碱金属离子和NH4+中的任意一种或多种；R为酰基；x、n和z均为正整数，y为0或正整数，x+y+z=n+2。

下面以几个例子以解释上述技术方案：

a：当x=1，y=1时，z=n，络合剂的通式为MHP_nO_3n+1R_n，其结构式如式（1）所示：

结构式（1）；

b：当x=n，y=0时，z=2，络合剂的同时为M_nP_nO_3n+1R₂，其结构式如式（2）所示：

结构式（2）；

c：当x=1，y=n-1时，R=2，络合剂的通式为MH_n-1P_nO_3n+1R₂，其结构式如式（1）所示：

结构式（3）

作为优选，所述络合剂的通式为M_xH_yP_nO_3n+1R，其中M为Na⁺、K⁺和NH4+中的任意一种或多种；R为酰基；x和n均为正整数，y为0或正整数，x+y=n+1。

下面以几个例子以解释上述技术方案：

d：当y=0时，x=n+1，络合剂的通式为M_n+1P_nO_3n+1R，其结构式如式（4）所示：

结构式（4）；