[發(fā)明專利]一種無氰電鍍納米晶銅用電鍍液及其使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710195613.9
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN106835212B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周凱;劉斌;姚義俊;朱一博;孫晨陽
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: C25D3/38
• 分類號: C25D3/38
• 代理公司: 南京匯盛專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮;杭清濤

本發(fā)明公開了一種無氰電鍍納米晶銅用電鍍液及其使用方法。無氰電鍍納米晶銅用電鍍液中五水硫酸銅的含量為180－220g/L，檸檬酸鈉為188－352g/L和硫酸銨為45g/L，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH值為7.6－10.5。該發(fā)明中使用的檸檬酸鹽無毒，對環(huán)境無污染，成本低廉。本發(fā)明所提出的電解液配方和使用工藝操作簡單、易于實施、產(chǎn)物力學(xué)強度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬電鍍技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種無氰電鍍納米晶銅用電鍍液及其使用方法。

背景技術(shù)

氰化物鍍銅是長期以來廣泛應(yīng)用的電鍍銅工藝。這種工藝比較成熟、操作簡單，電鍍出來的銅層平整、結(jié)晶顆粒小。但是氰化物毒性巨大，而且在電鍍過程中用量大，如果對電鍍廢棄物的處理不當(dāng)對環(huán)境會造成嚴(yán)重的污染。為了解決這些問題，已經(jīng)有很多無氰鍍銅工藝被開發(fā)出來。常見的有焦磷酸鹽鍍銅、丙三醇鍍銅、三乙醇胺鍍銅、檸檬酸鹽鍍銅和乙二胺四乙酸鹽鍍銅等。這些電鍍工藝一般都是工作在堿性條件下。在堿性條件下電鍍或者電沉積銅，需要選擇合適的絡(luò)合劑。

當(dāng)結(jié)晶顆粒達(dá)到納米量級時金屬的力學(xué)性能將得到極大地提高，所以在電沉積銅時減小結(jié)晶顆粒能夠顯著提高鍍層的力學(xué)強度。在電沉積銅過程中可以利用絡(luò)合劑與水溶液中的銅離子絡(luò)合，增加陰極過電位使成核速率增加從而使結(jié)晶細(xì)致，獲得納米晶體。有文獻(xiàn)報道（吉林大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版），2007年第37卷第5期1074-1077）在堿性下用乙二胺作為主要絡(luò)合物可以電沉積出納米晶銅。但是乙二胺常溫下為液態(tài)，易燃，對環(huán)境有害，對水體可造成污染。中國專利CN102978669A描述了一種以乙二胺四乙酸二鈉或乙二胺四乙酸二鉀為主要絡(luò)合劑電鍍銅的方法。但是該方法中所使用的主鹽硫酸銅或堿式碳酸銅的濃度太低不利于獲得細(xì)晶粒鍍層，而且該方法的電解廢液中主絡(luò)合劑的自然降解十分緩慢。中國專利CN106011954A公開一種用丁二酰亞胺為主要絡(luò)合劑的電鍍銅配方。但是同樣存在上述問題，另外丁二酰亞胺價格較貴，大規(guī)模生產(chǎn)成本較高。中國專利CN106065486A提出了一種以檸檬酸鈉為絡(luò)合劑的電鍍實施方案。該方案使用單一的絡(luò)合劑和恒壓方式電鍍不利于電鍍參數(shù)的調(diào)節(jié)和結(jié)晶細(xì)化，而且主鹽溶度較低也不利于鍍層力學(xué)強度的提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種無氰電鍍納米晶銅用電鍍液。

本發(fā)明的另一目的是提供一種使用該電鍍液進(jìn)行無氰電鍍納米晶銅的方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種無氰電鍍納米晶銅用電鍍液，其中五水硫酸銅的含量為180－220g/L，檸檬酸鈉（Na₃C₆H₅O₇·2H₂O）為235－352g/L，并且兩者的摩爾比保持為1：1，硫酸銨（(NH₄)₂SO₄）為45g/L，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值為8.7－10.5。

本發(fā)明進(jìn)一步的設(shè)計方案中，上述電鍍液中還包括硫脲0.01g/L和十二烷基硫酸鈉0.05g/L。

一種無氰電鍍納米晶銅的方法，具體操作步驟如下：

1）按照五水硫酸銅180－220g/L的量稱取五水硫酸銅（CuSO₄·5H₂O），配制成硫酸銅溶液。

2）向步驟1得到的硫酸銅溶液中加入主絡(luò)合劑檸檬酸鈉（Na₃C₆H₅O₇·2H₂O）以及硫酸銨（(NH₄)₂SO₄），攪拌溶解，其中檸檬酸鈉的濃度為235－352g/L，并且兩者的摩爾比保持為1：1，硫酸銨的濃度為45g/L。