一種噁嗪染料體系酸性鍍銅的電鍍液及電鍍方法技術

本發明專利技術公開了一種噁嗪染料體系酸性鍍銅的電鍍液及電鍍方法。該電鍍液包括含量為190～220g/L的CuSO4·5H2O、含量為50～70g/L的H2SO4、含量為0.050～0.080g/L的氯離子、含量為0.25～0.45g/L的噁嗪染料、含量為0.01～0.02g/L的聚二硫二丙烷磺酸鹽、含量為0.003～0.006g/L的四氫噻唑硫酮、含量為0.05～0.10g/L的聚乙二醇、含量為0.01～0.02g/L的聚乙烯亞胺烷基化合物和含量為0.02～0.04g/L聚乙烯亞胺烷基鹽。本發明專利技術鍍液以噁嗪染料為整平劑，以四氫噻唑硫酮作為光亮劑，以聚二硫二丙烷磺酸鹽作為晶粒細化劑，復配聚乙烯亞胺烷基鹽和聚乙烯亞胺烷基化合物作為延展劑，以聚乙二醇為潤濕劑，由此使得鍍液具有較好的穩定性，采用該鍍液在酸性條件下電鍍獲得的鍍層的整平性良好和走光能力較高。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電鍍銅工藝的
，尤其涉及一種噁嗪染料體系酸性鍍銅的電鍍 液及電鍍方法。
技術介紹
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。 酸性鍍銅作為一種應用最為廣泛的鍍銅工藝之一，它一般以硫酸和硫酸銅為基礎 配方，它具有以下一些主要優點：（1)鍍層與基體金屬結合力好，強度高；（2)鍍層韌性好； (3)深鍍性能好，整平性好；(4)易拋光，導電性能良；（5)易焊接；(6)在裝飾性電鍍中可選 用特定添加劑得到光亮效果，或鍍出凹凸黑體字；（7)鍍層上容易繼續鍍銅或鍍其他金屬。 現有酸性鍍銅普遍存在鍍液的穩定性較差，鍍層整平性不佳和走光能力較低的技 術缺陷，這些嚴重制約了酸性鍍銅的工業化應用。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術一方面提供一種噁嗪染料體系酸性鍍銅的電鍍液，該電鍍液的 鍍液穩定性較好，鍍層整平性良好和走光能力較高。 -種噁嗪染料體系酸性鍍銅的電鍍液，包括含量為190~220g/L的CuS04 · 5H20、 含量為50~70g/L的H2S04、含量為(λ050~(λ080g/L的氯離子、含量為(λ25~(λ45g/L 的噁嗪染料、含量為〇. 01~〇.〇2g/L的聚二硫二丙烷磺酸鹽、含量為0.003~0.006g/L的 四氫噻唑硫酮、含量為0.05~0.10g/L的聚乙二醇、含量為0.01~0.02g/L的聚乙烯亞胺 烷基化合物和含量為〇. 02~0. 04g/L聚乙烯亞胺烷基鹽。 其中，包括含量為204g/L的CuS04 · 5H20、含量為58g/L的H2S04、含量為0· 062g/ L的氯離子、含量為0. 38g/L的噁嗪染料、含量為0. 016g/L的聚二硫二丙烷磺酸鹽、含量為 0. 0042g/L的四氫噻唑硫酮、含量為0. 072g/L的聚乙二醇、含量為0. 014g/L的聚乙烯亞胺 烷基化合物和含量為〇.〇33g/L聚乙烯亞胺烷基鹽。 其中，所述噁嗪染料為尼羅藍；所述聚乙二醇分子量為2000~8000。 以上電鍍液的技術方案中，選用噁嗪染料為整平劑。噁嗪染料指分子結構中含 有噁嗪基團的染料的總稱。噁嗪基團為蒽分子結構中的中間環的2個次甲基分別被氮原 子和氧原子所取代。噁嗪染料可以為尼羅藍。尼羅藍全稱為硫酸耐爾藍，化學名為5-氨 基-9-(二乙基氨基）苯并吩惡嗪-7-翁硫酸鹽，其CAS號為3625-57-8。本專利技術所 用之尼羅藍系上海藍季科技發展有限公司所生產。整平劑的作用機制具體如下：為了使原 本凹凸不平的基體變得平整光亮，就必須使電鍍過程中凹陷處的沉積速度大于凸處的沉積 速度，這一過程的實現叫做整平，它是靠在鍍液中加入整平劑而實現的。整平劑能夠被吸附 在陰極上，并且會因還原而被消耗，有阻礙金屬離子的電沉積的作用。由于微觀上的凹陷處 的擴散傳質速度比凸處要慢，因此，凹處的整平劑耗盡以后沒有得到及時補充，以致吸附的 量比較少，因而對沉積的阻化作用較小，沉積速度較快；凸起處的情況則與凹陷處的正好相 反。因此，凹陷處的鍍層生長就會比凸處快，基體原來的微觀凹凸差距逐漸被縮小，以致最 后消除，從而達到對鍍層表面的整平。 以四氫噻唑硫酮作為光亮劑。光亮劑具有一定的增大極化的作用，它通過吸附作 用，抑制銅單質沉積時局部生長，促進結晶的微細化，使得晶粒的尺寸小于可見波長，并且 具有一定的排列定向，由此形成于平行于表面的結構面，從而達到使得入射到表面的可見 光不發生漫反射。四氫噻唑硫酮又名2-巰基-2-噻唑啉，其CAS號為96-53-7。本專利技術所 用之四氫噻唑硫酮系金湖縣天緣化工有限公司所生產。 以聚二硫二丙烷磺酸鹽作為晶粒細化劑。它可以導致產生位錯和成核增加的因素 都可起到細化品粒的作用。品粒細化劑通過增大極化，產生高過電位保證高的吸附原了飽 和度，或者通過本身在表面吸附引起吸附原了進入品格的無序性增加，從而阻礙吸附原了 向成長中心擴散。 以聚乙烯亞胺烷基鹽和聚乙烯亞胺烷基化合物作為延展劑。延展劑消除鍍層內應 力，提高鍍層的延展性。延展性指金屬或其它的膜層不發生裂紋而表現出的彈性或塑性變 形能力。除此之外，聚乙烯亞胺烷基鹽還其光亮劑的作用，可提高中低電流密度鍍層光亮 度。本專利技術中所用聚乙烯亞胺烷基鹽為微黃色液體，pH為5~7,為江蘇夢得電鍍化學品有 限公司所生產。本專利技術所用之聚乙烯亞胺烷基化合物含量為50%，外觀為淡黃色液體，pH 為4~6,其系江蘇夢得電鍍化學品有限公司所生產。 以聚乙二醇為潤濕劑。潤濕劑可提高鍍液的潤濕效果，消除鍍層的針孔，改善鍍 層質量。聚乙二醇還可作載體，整平劑借助載體才能發揮其整平性的作用。除此之外，聚 乙二醇在氯離子的存在下可以與二價銅離子配位形成絡合物以使得銅沉積電位負移，從而 利于銅離子的沉積。本專利技術所用聚乙二醇為江蘇海安石油化工廠所生產，規格為PEG2000、 PEG3000、PEG4000、PEG6000和PEG8000,優選為PEG6000,其平均分子量為6000,分子量分布 范圍為5400~6600。 以氯離子為活化劑，對二價銅離子的電沉積起到催化作用；而且，只有在氯離子存 在時，陽極銅板才能夠正常地溶解，否則，陽極端會出現因不完全溶解而產生的銅粉。氯離 子含量較低時，絡離子主要是dsp2型，二價銅離子還原為銅單質需要的活化能增加，對二 價銅離子的分部還原產生不良影響，增大了二價銅離子直接變為Cu的可能性，導致鍍層容 易出現條紋，此外還伴有燒焦與針孔。原因是dsp2型的過于穩定，導致極化值過大；含量 太高時，絡合物為sp3d2型，對Cu2++e=Cu+與Cu++e=Cu均起到了抑制作用，使陰極極化 作用下降，阻礙了Cu2+的電沉積，鍍層的光亮性減弱、低區甚至不亮。此時，陽極也會發生鈍 化，電流隨之下降，陽極表面的黑膜會轉變為灰白色。總之，氯離子的作用是平衡陰極的電 子反應、調和能量轉換，從而調節陰極極化和二價銅離子還原成一價銅離子的反應速度。 以CuS04 · 5H20為主鹽，以H2S04作為導電鹽。H2S04可以一直二價銅離子的水解， 還可以提供鍍液所需的酸性條件。酸性鍍銅的電沉積銅的反應歷程為分兩步的反應，首先 二價銅離子還原為一價銅離子，然后一價還原為銅金屬單質。 本專利技術另一方面提供一種電鍍方法，該方法可以使采用穩定性較好的該電鍍液電 鍍獲本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種噁嗪染料體系酸性鍍銅的電鍍液，其特征在于，包括含量為190～220g/L的CuSO4·5H2O、含量為50～70g/L的H2SO4、含量為0.050～0.080g/L的氯離子、含量為0.25～0.45g/L的噁嗪染料、含量為0.01～0.02g/L的聚二硫二丙烷磺酸鹽、含量為0.003～0.006g/L的四氫噻唑硫酮、含量為0.05～0.10g/L的聚乙二醇、含量為0.01～0.02g/L的聚乙烯亞胺烷基化合物和含量為0.02～0.04g/L聚乙烯亞胺烷基鹽。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：石明，
申請(專利權)人：無錫永發電鍍有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32