[發明專利]一種EDTA鹽無氰鍍銅的電鍍液及電鍍方法

在審

• 申請號: 201310557212.5
• 申請日: 2013-11-08
• 公開（公告）號: CN104630846A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 曾雄燕
• 申請（專利權）人: 無錫市雪江環境工程設備有限公司
• 主分類號: C25D3/38
• 分類號: C25D3/38;C25D5/18
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 楊晞

技術領域

本發明涉及電鍍銅工藝的技術領域，尤其涉及一種EDTA鹽無氰鍍銅的電鍍液及電鍍方法。

背景技術

銅具有良好的導電性和導熱性，較為柔軟，容易拋光，易溶于硝酸，也易溶于加熱的濃硫酸中，在鹽酸和稀硫酸中作用很慢。在空氣中易于氧化(尤其在加熱條件下)，氧化后將失掉本身的顏色和光澤，在潮濕空氣中與二氧化碳或氧化物作用生成一層堿式碳酸銅，當受到硫化物作用時，將生成棕色或黑色薄膜。

由于銅電位較正，因而它很容易在其它金屬上沉積。以銅作為底層，連同光亮鎳和微裂紋鉻一起使用時，能得到非常良好的抗蝕性鍍層。銅鍍層能有效地保護鋅壓鑄件不受酸性鍍鎳溶液的浸蝕而溶解，并由此防止了置換鍍，當電鍍鋅壓鑄件時，銅作為底層是必不可少的。同樣，鋼件鍍鎳鉻之前鍍銅，容易被拋光到很高的表面光度，從而可以降低某些鋼件的磨光及拋光成本。所以，銅鍍層通常用來作為金、銀、鎳及鉻鍍層的底層。另外，由于具有良好的導電性，銅鍍層也廣泛的應用于印刷線路板上。銅能有效地阻止碳、氮的擴散滲透，低孔隙率的銅鍍層作為一種阻擋層，也廣泛應用于鋼基體零件的滲氮和滲碳工藝。

氰化鍍銅鍍液的均鍍能力及整平能力好，鍍層結晶細致、與基體的結合力好，技術成熟，工藝操作簡單，長期以來已廣泛應用于各種金屬基體材料的打底鍍層。但是氰化物的毒性大，致死量僅為50mg，我國已經出臺相關法令政策禁比使用氰化物電鍍。因而，無氰鍍銅成為未來電鍍銅發展的一個趨勢。

現有無氰鍍銅普遍存在鍍液的性能不夠理想，鍍層質量不強的技術缺陷，這些嚴重制約了無氰鍍銅在工業上完全取代有氰鍍銅。

發明內容

有鑒于此，本發明一方面提供一種EDTA鹽無氰鍍銅的電鍍液，該電鍍液的鍍液性能優異，鍍層質量良好。

一種EDTA鹽無氰鍍銅的電鍍液，包括含量為15～25g/L的Cu₂(OH)₂CO₃、含量為120～160g/L的EDTA鹽、含量為20～40g/L的二乙撐三胺和含量為2～8g/L的硝酸鹽。

其中，所述EDTA鹽為EDTA二鈉和/或四鈉。

其中，包括含量為22g/L的Cu₂(OH)₂CO₃、含量為150g/L的EDTA二鈉、含量為32g/L的二乙撐三胺和含量為4g/L的硝酸鹽。

其中，所述硝酸鹽為硝酸銨。

以上電鍍液的技術方案中，選用EDTA為配位劑。EDTA中文名字叫乙二胺四乙酸。EDTA是以氨基二乙酸基團為基體的有機絡合劑，有六個可與金屬離子形成配位鍵的原子，即兩個氨基氮和四個竣基氧，氮、氧原子都有孤對電子，能與金屬離子形成配位鍵。它能與中心離子形成五元環的鰲合物，是一種配位能力很強的鰲合劑。二價銅的標準電極電位為＋0.340V，簡單銅離子鍍液的極化程度較低，銅的放電速度很快。若采用簡單鹽鍍液進行電鍍得到的鍍層粗糙、結合力不好。加入EDTA，它能與二價銅離子配位形成穩定的絡合離子，絡合離子在陰極沉積時的放電電位較簡單的二價銅離子更負，即極化程度更大。因而，絡合離子放電更為平穩，使得鍍層的更為細致平整。

選用二乙撐三胺作為輔助配位劑。二乙撐三胺優選為檸檬酸鉀、檸檬酸鈉或硝酸銨。二乙撐三胺可與EDTA一起與二價銅離子形成混合配位體的絡合離子。二乙撐三胺可改善鍍液的分散能力，增強鍍液的緩沖作用，促進陽極溶解，增大容許電流密度和提高鍍層的光亮度。二乙撐三胺進一步優選為硝酸銨。硝酸銨含有的銨離子能改善鍍層外觀。

選用硝酸鹽作為導電鹽。硝酸鹽可以提高工作電流密度的上限、減少針孔、降低鍍液的操作溫度、提高分散能力，但明顯降低電流效率。硝酸鹽優選為硝酸銨，硝酸銨比加入硝酸鉀或硝酸鈉能有效地提高容許的電流密度和改善鍍層質量。

選用Cu₂(OH)₂CO₃（堿式碳酸銅）為銅主鹽。Cu₂(OH)₂CO₃含有的氫氧根可維持鍍液的堿性環境，碳酸根可改善鍍層的晶體結構。相比于硫酸銅和硝酸銅的銅主鹽，Cu₂(OH)₂CO₃不會給鍍液引入陰離子雜質，這是因為氫氧根為鍍液堿性環境所必需，碳酸根在酸性條件下以二氧化碳的形式逸出。以此，避免了硫酸根和硝酸根的過量造成的鍍層結合力的下降。

本發明另一方面提供一種電鍍方法，該方法可以使由性能優異的鍍液電鍍獲得的鍍層質量良好。