[发明专利]基于生物碱复合配位的一价金无氰镀金电镀液及其应用

说明书

本发明公开了基于生物碱复合配位的一价金无氰镀金电镀液及其应用，电镀液包括一价金盐、配位剂Ⅰ、配位剂Ⅱ、pH缓冲剂(兼导电盐)、润湿剂和添加剂。其中，以含有一价金的亚硫酸钠为主盐，以亚硫酸钠为配位剂Ⅰ，生物碱为配位剂Ⅱ，以磷酸氢二钾、四硼酸钠、柠檬酸和柠檬酸钾的混合物为pH缓冲剂(兼导电盐)，以聚氧有机物为润湿剂，以杂环有机化合物为添加剂。本发明的无氰镀金液稳定，长时间放置，仍旧澄清透明；抗置换能力强，新鲜镍片置于镀液中5min也不会出现置换金层的现象；均镀能力好，在规定的电镀条件下，所获镀金层与基底结合力良好、外观光亮金黄。

技术领域

本发明无氰电镀金技术领域，具体涉及基于生物碱复合配位的一价金无氰镀金电镀液及其应用。

背景技术

金是金黄色金属，硬度低，延展性好，化学稳定性极高，同时具有优良的导电性和导热性。电镀金工艺已广泛应用于电器、接插件、印制电路板、集成电路等电子元件及装饰、精饰领域。

金常见的氧化态为三价和一价。在电还原过程中，三价金首先获得两个电子还原为一价金，再获得一个电子变为单质金；而一价金获得一个电子，无需电还原中间步骤，直接还原为单质金。在不含配位剂的水溶液中，一价金容易发生歧化反应，不能稳定存在，而三价金却较一价金稳定。因此，一价金往往会选择合适的配位剂与之配位而使其稳定存在。相较不含配位剂的三价金溶液，由于一价金溶液中配位剂的存在，金的还原过电位提高，不仅金镀层结晶更为细致，而且金镀层中不易夹杂一价金化合物。

根据软硬酸碱理论，金离子属于软酸，而含有N、O、S原子的物质通常属于软碱，两者极易通过强相互作用力而结合在一起。最常用的配体为氰根离子，氰化镀金是一成熟的电镀工艺。氰根离子与一价金的配位能力极强，其配位稳定常数可达10³⁸。到目前为止，绝大多数的工业生产中，仍然在采用氰化镀金工艺。然而，氰化物是剧毒物质，在生产、运输、加工以及废水处理上存在很大的安全与环境隐患。这就迫使研究者对无氰镀金进行研究和开发。

有研究表明，以亚硫酸根为主配位剂，糖精类物质为辅助配位剂的无氰镀金工艺，其特征在于提高了镀液的稳定性，但电流密度为0.05～0.25A/dm²，不能满足工业加工需求。

中国专利(CN 105441997 A)公开了一种葡萄糖酸无氰镀金的脉冲电镀液及其电镀方法，以谷氨酸为配位剂及以喹啉酸为助配位剂，直接与三氯化金提供的三价金配位，阴极电流效率高，镀液在碱性条件下电镀获得的镀层的孔隙率低。但上述无氰镀金工艺由于直接使用三价金作为主盐，电镀过程中，电流利用率较低且镀层中可能夹杂一价金中间还原价态化合物。

中国专利(CN 101838828 A)公开了一种基于嘌呤类化合物及其衍生物的无氰镀金电镀液及多种适用于该镀金体系的添加剂，其中添加剂为蛋氨酸、L-半胱氨酸、2-硫代巴比妥酸、硫酸铜、硝酸铅、硒氰化钾、酒石酸锑钾中的一种或者几种，其优点在于镀液毒性低或无毒，镀液稳定性好，可操作电流密度范围也宽，但是，镀液选择使用三价金作为主盐；镀液pH为10～13下电镀，一方面一价金离子在强碱性下不稳定，另一方面在较强碱性条件易腐蚀仪器设备。

中国专利(CN 105316718 A)公开了一种以亚硫酸盐为主配位剂，以碱金属巯基丙磺酸盐为辅助配位剂的亚硫酸盐无氰镀金的脉冲电镀液及电镀方法，碱性条件下电镀获得的镀层的孔隙率低，光亮度高。但上述无氰镀金工艺中，主配位剂和辅助配位剂均含硫，且使用总量较大，所获镀层易夹杂硫且可能会发脆。

总之，现阶段的无氰镀金工艺虽然都有着各自的特点，但同时也存在着不能满足电镀加工的需要的缺陷。因此，发明综合性能突出的无氰镀金工艺有着重大的实际意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了基于生物碱复合配位的一价金无氰镀金电镀液及其应用，解决了上述背景技术中薄金电镀、电镀液不稳定、镀层硫夹杂、应力发脆等问题。