一種鍍鉍電鍍液及鉍薄膜的脈沖電鍍方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及種鍍鉍電鍍液，本發(fā)明還涉及一種鉍薄膜的脈沖電鍍方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來迅速發(fā)展起來脈沖電鍍技術(shù)已充分展現(xiàn)出許多傳統(tǒng)電鍍方法所不可比擬的優(yōu)越性，脈沖電鍍工藝能夠使鍍層結(jié)晶細化、排列緊密、孔隙減少、硬度增加。鑒于以上優(yōu)點而被廣泛用于各類單金屬或合金鍍層薄膜的電化學(xué)制備。
[0003]電鍍液分含氰化物鍍液和無氰鍍液，其中含氰電鍍液穩(wěn)定可靠、電流效率高、有良好的分散能力和覆蓋能力，所得鍍層結(jié)晶細致且光亮，被世界各國所普遍采用。但由于氰化物毒性強，在作業(yè)環(huán)境、廢液處理方面存在很多問題，特別是隨著人們環(huán)保意識的提高，低毒性的無氰電鍍技術(shù)正逐漸得到世界各國的高度重視，所以無氰鍍液體系的研究推廣已勢在必行。
[0004]鉍是過渡態(tài)的斜方晶系金屬，既具有共價鍵，又具有金屬鍵，這種結(jié)構(gòu)使其具有一系列特殊的物理化學(xué)特性，被廣泛地應(yīng)用于易熔合金、冶金添加劑、制藥、化學(xué)制品、半導(dǎo)體、超導(dǎo)材料、電鍍、電池等多個領(lǐng)域。常溫下鉍在干、濕條件下都具有抗氧化性，無氧時鉍不溶于鹽酸，不受H2S和冷的稀硫酸作用，所以電鍍鉍可作裝飾性或保護性鍍層。近年來，隨著鉍工業(yè)的發(fā)展，以及人們對環(huán)境保護的重視，綠色、環(huán)保、無鉛化潮流將為鉍系列產(chǎn)品深加工提供良好的發(fā)展前景。目前關(guān)于鉍薄膜制備方法的報道幾乎沒有，因此，研究制備鉍薄膜對“綠色金屬”鉍的開發(fā)應(yīng)用及新材料研究具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是針對技術(shù)現(xiàn)狀提供一種環(huán)保的鍍鉍電鍍液。
[0006]本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供一種鉍薄膜的脈沖電鍍方法。
[0007]本發(fā)明解決上述第一個技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種鍍鉍電鍍液，其特征在于，包括如下濃度的組分:甲基磺酸祕60?70g/L、酒石酸鉀鈉100?150g/L、朽1檬酸鈉10?25g/L、酒石酸銻鉀或乙二胺四乙酸二鈉0.15?0.20g/L、葡萄糖酸鈉40?50g/L、穩(wěn)定劑5?7ml/L，其余為溶劑A，所述溶劑A為水；
[0008]所述穩(wěn)定劑包括聚乙二醇2?5g/L、維生素C 2?4g/L、次亞磷酸鈉15?20g/L，其余為溶劑B，所述溶劑B為水。
[0009]本發(fā)明采用無氰鍍液體系、綠色環(huán)保、且性能穩(wěn)定，選用甲基磺酸鉍作為鍍液主鹽，葡萄糖酸鈉為導(dǎo)電鹽，以酒石酸鹽為主配位劑，降低了鍍液中游離態(tài)的Bi3+離子的存在，解決了鉍鹽的易水解問題。從而使得鍍液能夠在PH值為7.5?11.5的條件下穩(wěn)定存在，同時也提高了陰極極化能力。
[0010]其中，所述穩(wěn)定劑通過如下步驟制備而得，將次亞磷酸鈉溶于水中，在攪拌下加入維生素C ;將聚乙二醇溶于熱水中，然后冷卻至室溫；在攪拌下把聚乙二醇溶液加到次亞磷酸鈉和維生素C的混合溶液中，得到所述的穩(wěn)定劑。
[0011]其中，所述鍍鉍電鍍液還包括表面活性劑0.008?0.012g/L，所述表面活性劑為十一■燒基硫酸納。
[0012]本發(fā)明解決上述第二個技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種使用上述的鍍鉍電鍍液的鉍薄膜的脈沖電鍍方法，包括如下步驟:
[0013]a.按配比配制電鍍液；
[0014]b.脈沖電鍍，將電鍍液注入電鍍設(shè)備中，以銅片為陰極、純金板為陽極，進行電鍍，沉積在陰極銅片表面的膜即制得的鉍薄膜，電鍍的工藝條件為，電流密度為0.6?
0.8A/dm2、頻率為600?650Hz、占空比為1:8?1:10、電鍍液溫度為30?40°C、pH值為8 ?10。
[0015]其中，所述陰極與陽極之間的間隔距離為6?7cm。
[0016]其中，所述電鍍用電源為單脈沖電鍍電源。
[0017]其中，所述陽極中金的質(zhì)量百分含量彡99.99%。
[0018]其中，步驟a中所述溶劑A為蒸餾水或去離子水。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明鍍鉍電鍍液穩(wěn)定性較好、使用壽命長，并且具有較高的分散及覆蓋能力，導(dǎo)電性能強；脈沖電源的使用，降低了濃差極化，提高了電流效率；采用本發(fā)明可以制備出表面致密平整、孔隙率低、結(jié)合力好、薄膜厚度可以在5μπι以上的鉍薄膜材料。另外，本發(fā)明制備工藝簡單、容易操作、實用性強。鉍作為可安全使用的“綠色金屬”，優(yōu)質(zhì)的鉍薄膜在電子材料與元器件工業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。
【具體實施方式】
[0020]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0021]實施例1
[0022]—種脈沖電鍍工藝制備鉍薄膜的方法，包括下列步驟:
[0023]a、配制電鍍液，主要按甲基磺酸鉍60g/L、酒石酸鉀鈉100g/L、檸檬酸鈉10g/L、酒石酸銻鉀0.15g/L、葡萄糖酸鈉40g/L、十二烷基硫酸鈉0.008g/L、穩(wěn)定劑5ml的組成和含量，取各組分、與溶劑A水混合，用氫氧化鉀水溶液(可以是質(zhì)量百分比濃度為40%的氫氧化鉀水溶液，后同)調(diào)節(jié)混合溶液的PH值為7.5?8.5，制得電鍍液；
[0024]電鍍液中的穩(wěn)定劑按聚乙二醇2g/L、維生素C 2g/L、次亞磷酸鈉15g/L的組成和含量，取各組分、與溶劑B水混合；而且穩(wěn)定劑通過如下步驟制備而得，將次亞磷酸鈉溶于水中，在攪拌下加入維生素C ;將聚乙二醇溶于熱水中，然后冷卻至室溫；在攪拌下把聚乙二醇溶液加到次亞磷酸鈉和維生素C的混合溶液中，得到穩(wěn)定劑；
[0025]b、脈沖電鍍，將電鍍液注入電鍍設(shè)備中，以銅片為陰極、純金板為陽極，在電流密度為0.6A/dm2、頻率為600Hz、占空比為1:8、電鍍液溫度為30°C、極間距為6cm、pH值為
7.5?8.5的工藝條件下進行電鍍，沉積在陰極銅片表面的膜即制得的鉍薄膜。
[0026]所得鉍薄膜經(jīng)檢測，表面致密平整、孔隙率低、結(jié)合力好，厚度可以在5 μπι以上。
[0027]實施例2
[0028]—種脈沖電鍍工藝制備鉍薄膜的方法，包括下列步驟:
[0029]a、配制電鍍液，主要按甲基磺酸鉍65g/L、酒石酸鉀鈉130g/L、檸檬酸鈉20g/L、酒石酸銻鉀0.18g/L、葡萄糖酸鈉45g/L、穩(wěn)定劑6ml的組成和含量，取各組分、與溶劑A水混合，用氫氧化鉀水溶液調(diào)節(jié)混合溶液的pH值為8.5?9.5，制得電鍍液；
[0030]電鍍液中的穩(wěn)定劑按聚乙二醇3.5g/L、維生素C 3.0g/L、次亞磷酸鈉18g/L的組成和含量，取各組分、與溶劑B水混合；而且穩(wěn)定劑通過如下步驟制備而得，將次亞磷酸鈉溶于水中，在攪拌下加入維生素C ;將聚乙二醇溶于熱水中，然后冷卻至室溫；在攪拌下把聚乙二醇溶液加到次亞磷酸鈉和維生素C的混合溶液中，得到穩(wěn)定劑；
[0031 ] b、脈沖電鍍，將電鍍液注入電鍍設(shè)備中，以銅片為陰極、純金板為陽極，在電流密度為0.7A/dm2、頻率為620Hz、占空比為1:9、電鍍液溫度為35°C、極間距為7cm、pH值為
8.5?9.5的工藝條件下進行電鍍，沉積在陰極銅片表面的膜即制得的鉍薄膜。
[0032]所得鉍薄膜經(jīng)檢測，表面致密平整、孔隙率低、結(jié)合力好，厚度可以在5 μπι以上。
[0033]實施例3
[0034]—種脈沖電鍍工藝制備鉍薄膜的方法，包括下列步驟:
[0035]a、配制電鍍液，主要按甲基磺酸鉍70g/L、酒石酸鉀鈉150g/L、檸檬酸鈉25g/L、葡萄糖酸鈉50g/L、EDTA (乙二胺四乙酸二鈉)0.2g/L、穩(wěn)定劑7ml的組成和含量，取各組分、與溶劑A水混合，用氫氧化鉀水溶液調(diào)節(jié)混合溶液的pH值為9.5?11.5，制得電鍍液；
[0036]電鍍液中的穩(wěn)定劑按聚乙二醇5g/L、維生素C 4g/L、次亞磷酸鈉20g/L的組成和含量，取各組分、與溶劑B水混合；而且穩(wěn)定劑通過如下步驟制備而得，將次亞磷酸鈉溶于水中，在攪拌下加入維生素C ;將聚乙二醇溶于熱水中，然后冷卻至室溫；在攪拌下把聚乙二醇溶液加到次亞磷酸鈉和維生素C的混合溶液中，得到穩(wěn)定劑；
[0037]b、脈沖電鍍，將電鍍液注入電鍍設(shè)備中，以銅片為陰極、純金板為陽極，在電流密度為0.8A/dm2、頻率為650Hz、占空比為1:10、電鍍液溫度為40°C、極間距為7cm、pH值為
9.5?11.5的工藝條件下進行電鍍，沉積在陰極銅片表面的膜即制得的鉍薄膜。
[0038]所得鉍薄膜經(jīng)檢測，表面致密平整、孔隙率低、結(jié)合力好，厚度可以在5 μπι以上。
[0039]以上內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【主權(quán)項】
1.一種鍍鉍電鍍液，其特征在于，包括如下濃度的組分:甲基磺酸鉍60?70g/L、酒石酸鉀鈉100?150g/L、檸檬酸鈉10?25g/L、酒石酸銻鉀或乙二胺四乙酸二鈉0.15?0.20g/L、葡萄糖酸鈉40?50g/L、穩(wěn)定劑5?7ml/L，其余為溶劑A，所述溶劑A為水； 所述穩(wěn)定劑包括聚乙二醇2?5g/L、維生素C 2?4g/L、次亞磷酸鈉15?20g/L，其余為溶劑B，所述溶劑B為水。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍鉍電鍍液，其特征在于:所述穩(wěn)定劑通過如下步驟制備而得，將次亞磷酸鈉溶于水中，在攪拌下加入維生素C ;將聚乙二醇溶于熱水中，然后冷卻至室溫；在攪拌下把聚乙二醇溶液加到次亞磷酸鈉和維生素C的混合溶液中，得到所述的穩(wěn)定劑。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍍鉍電鍍液，其特征在于:所述鍍鉍電鍍液還包括表面活性劑0.008?0.012g/L，所述表面活性劑為十二烷基硫酸鈉。4.一種使用權(quán)利要求1至3中任一項所述的鍍鉍電鍍液的鉍薄膜的脈沖電鍍方法，其特征在于，包括如下步驟: a.按配比配制電鍍液； b.脈沖電鍍，將電鍍液注入電鍍設(shè)備中，以銅片為陰極、純金板為陽極，進行電鍍，沉積在陰極銅片表面的膜即制得的鉍薄膜，電鍍的工藝條件為，電流密度為0.6?0.8A/dm2、頻率為600?650Hz、占空比為1:8?1:10、電鍍液溫度為30?40°C、pH值為8?10。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈沖電鍍方法，其特征在于:所述陰極與陽極之間的間隔距離為6?7cm。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈沖電鍍方法，其特征在于:所述電鍍用電源為單脈沖電鍍電源。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈沖電鍍方法，其特征在于:所述陽極中金的質(zhì)量百分含量彡 99.99%。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脈沖電鍍方法，其特征在于:步驟a中所述溶劑A為蒸餾水或去離子水。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鍍鉍電鍍液及鉍薄膜的脈沖電鍍方法，其中鍍鉍電鍍液包括如下濃度的組分：甲基磺酸鉍60～70g/L、酒石酸鉀鈉100～150g/L、檸檬酸鈉10～25g/L、酒石酸銻鉀或乙二胺四乙酸二鈉0.15～0.20g/L、葡萄糖酸鈉40～50g/L、穩(wěn)定劑5～7ml/L，其余為溶劑A，所述溶劑A為水；所述穩(wěn)定劑包括聚乙二醇2～5g/L、維生素C？2～4g/L、次亞磷酸鈉15～20g/L，其余為溶劑B，所述溶劑B為水。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本鍍鉍電鍍液穩(wěn)定性較好、使用壽命長，并且具有較高的分散及覆蓋能力，導(dǎo)電性能強；脈沖電源的使用，降低了濃差極化，提高了電流效率。
【IPC分類】C25D5/18, C25D3/54
【公開號】CN105220187
【申請?zhí)枴緾N201510727257
【發(fā)明人】徐德生
【申請人】無錫市嘉邦電力管道廠
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年10月30日