环球电镀网
当前位置: 首页 » 电镀技术 » 电镀工艺 » 正文

铜件Au-Fe合金电镀主要工艺条件对镀层沉积速度及其性能的影响

放大字体  缩小字体发布日期:2012-05-18  浏览次数:1670
核心提示:为获得性能良好的Au-Fe合金镀层,在以KAu(CN)2,FeSO4,KCN及柠檬酸钾为主要成分的镀液中对铜件进行电镀,沉积出了装饰性Au-Fe合金镀层。

杨富国1,卢展煜1,阮善菊2

(1.佛山科学技术学院环境与土木建筑学院,广东佛山528000;2.马鞍山市环境科学研究所,安徽马鞍山243000)

[摘要]为获得性能良好的Au-Fe合金镀层,在以KAu(CN)2,FeSO4,KCN及柠檬酸钾为主要成分的镀液中对铜件进行电镀,沉积出了装饰性Au-Fe合金镀层。采用扫描电镜、原子吸收光谱以及弯曲、热浸和人工汗试验研究了KAu(CN)2浓度、FeSO4浓度、镀液pH值及温度对Au-Fe合金沉积速度的影响和镀层的性能。结果表明:12g/LKAu(CN)2,4g/LFeSO4,温度40℃,pH值为3.6的工艺条件下所得的Au-Fe合金镀层的结合力和耐蚀性较好;该工艺条件下,Au-Fe合金沉积速度为16.36μm/h。

[关键词]Au-Fe合金;铜件;电镀;工艺条件;镀层性能

[中图分类号]TQ153.2[文献标识码]A[文章编号]1001-1560(2011)12-0043-02

0·前言

黄金镀层不仅具有高贵典雅的金黄色,还有光亮如镜的浅黄、粉红、橘红等多种色泽,在空气中不变色,具有良好的耐蚀、耐磨性能,被广泛用于首饰、餐具、人造珠宝、奖牌、化妆容器、眼镜、钟表、家具、浴具及各类装饰品中[1~5]。长期以来,电沉积金合金(95.83%金)多为Au-Ni,Au-Co合金,但金属Ni对人体皮肤有刺激作用,金属Co价格贵。当外层为Au-Fe合金时,饰件不会引起皮肤过敏且抗色变能力强。

从节约资源及开发高性能材料需要出发,本工作以铜件为基体,通过考察KAu(CN)2浓度、FeSO4浓度、镀液pH值及温度对铜件电镀Au-Fe合金的影响,优化了工艺条件,以期对实际生产提供参考。

1·试验

1.1基材处理

基材为铜合金(70%Cu+30%Zn),尺寸为20mm×30mm×1mm。前处理:碱洗(20g/LNaOH,25g/LNa2CO3,50g/LNa3PO4·12H2O)→水洗→浸蚀(盐酸、水体积比为1∶1)→水洗。

1.2Au-Fe合金电镀

基础镀液:4~20g/LKAu(CN)2,2~6g/LFeSO4,0.3~0.6g/LKCN(配位剂),100~120g/L柠檬酸钾(pH缓冲剂),0.1~0.2g/L十二烷基磺酸钠,pH值3.0~4.0,所用试剂均为分析纯。工艺参数:电流密度1~3A/dm2,温度30~50℃,时间6min。阳极为Ti网,电源为TPR-15-10型直流电源。

1.3测试分析

用MITSUBISHICP700型金相显微镜测定Au-Fe合金镀层的厚度,并按v(沉积)=δ(沉积)/t(沉积)计算镀层沉积速度:将77%(体积分数,下同)环氧树脂、8%乙二胺、15%苯二甲酸二丁酯配成胶状物,将待测试样垂直浸入其中,取出凝固后用金刚砂布、03~05号金相砂纸依次打磨至平整。

用GBC908型原子吸收光谱仪测定镀液中Au+和Fe2+的含量。镀层结合力、热浸及人工汗试验参照文献[6]进行。

2·结果与讨论

2.1KAu(CN)2浓度对Au-Fe合金沉积速度的影响固定镀液中FeSO4浓度为4g/L,镀液pH值为3.6,温度为40℃,改变镀液中KAu(CN)2的浓度,电流密度2.0A/dm2,电镀6min。沉积速度随KAu(CN)2浓度的变化曲线见图1。由图1可知,Au-Fe合金沉积速度随KAu(CN)2浓度的升高逐渐增大:当KAu(CN)2浓度小于8g/L时,合金沉积速度小于15.50μm/h;当KAu(CN)2浓度大于16g/L时,合金沉积速度大于17.23μm/h;KAu(CN)2浓度在8~16g/L之间,合金沉积速度比较均匀。足够的主盐可以保证Au+的充分补给,维持比较高的沉积速度,但KAu(CN)2浓度太高会增加成本,故KAu(CN)2浓度在8~16g/L比较合理。


2.2FeSO4浓度对Au-Fe合金沉积速度的影响

固定KAu(CN)2浓度为12g/L,其他条件同上。Au-Fe合金沉积速度随FeSO4浓度的变化曲线见图2。由图2可知,随着FeSO4浓度的升高,Au-Fe合金沉积速度缓慢增加:当FeSO4质量浓度小于3g/L时,沉积速度小于16.15μm/h;当FeSO4浓度大于5g/L时,沉积速度大于16.78μm/h。为了保证合金中Au的含量为95.83%(23K),FeSO4浓度在3~5g/L比较合理。

 

2.3镀液pH值对Au-Fe合金沉积速度的影响

固定FeSO4浓度为4g/L,其他条件同上。用柠檬酸和柠檬酸钾调节镀液pH值,Au-Fe沉积速度随pH值的变化曲线见图3。由图3可知,随着镀液pH值增大,Au-Fe合金沉积速度逐渐增加:当pH值小于3.4时,合金沉积速度小于16.23μm/h;当pH值大于3.8时,合金沉积速度大于16.91μm/h。pH值过高会加速Fe2+氧化,导致Au-Fe合金镀层质量恶化,在生产中必须及时调整和维护,使其控制在3.4~3.8,以获得良好的镀层。

 

 

 

2.4镀液温度对Au-Fe合金沉积速度的影响

镀液pH值取3.6,其他条件同上。Au-Fe合金沉积速度随镀液温度的变化曲线见图4。由图4可知,随着镀液温度升高,Au-Fe合金沉积速度增大:当温度低于35℃时,反应较慢,Au-Fe合金周边发暗,合金沉积速度小于16.23μm/h;当温度高于45℃时,反应过快,Au-Fe合金表面发雾,合金沉积速度大于17.12μm/h;温度为35~45℃时,合金镀层光亮平滑,质量优良。

 

 

2.5镀层性能

在12g/LKAu(CN)2,4g/LFeSO4,pH值3.6,温度40℃,电流密度2.0A/dm2的条件下电镀时间6min(测得其镀速为16.36μm),所得镀层试样在烘箱中加温至200℃,恒温10min,再在室温水中骤冷,镀层无鼓泡现象。将镀层一侧弯曲90°,用胶带法检测,镀层无脱落,可见Au-Fe合金镀层与铜基体的结合良好。人工汗试验显示,镀层不生锈,说明镀层质量稳定。上述较佳条件下制备的Au-Fe合金层的SEM形貌见图5,由图5可以看出,镀层与基体之间没有裂纹,说明Au-Fe合金镀层与铜基体结合良好。

 

 

3·结论

铜件电镀Au-Fe合金的较佳工艺:12g/LKAu(CN)2,4g/LFeSO4,pH值3.6,温度40℃。在该工艺条件下,Au-Fe合金沉积速度为16.36μm/h,镀层表现出良好的结合力和耐蚀性。

[参考文献]

[1]刘欣,胡立雪,罗驰.电化学制备金锡合金薄膜技术研究[J].微电子学,2010,40(3):430~433.

[2]潘剑灵,梁成浩.亚硫酸盐电镀Au-Cu合金工艺研究[J].电镀与精饰,2008,30(11):38~40.

[3]肖耀坤,许耀生,翁惠燕.银及金合金基体镀金和铑的工艺探讨[J].电镀与涂饰,1997,16(3):12~15.

[4]曹人平,肖士民.无氰镀金工艺的研究[J].电镀与环保,2006,26(1):11~14.

[5]侯婷,郭志猛,王立生,等.电硫密度对紫铜基体电沉积Fe-W合金的影响[J].材料保护,2011,44(1):16~18.

[6]杨富国,方正,吴振玉,等.电沉积钯镍合金的组成与性能[J].材料保护,2001,34(9):14~15.

 

网站首页 | 网站地图 | 友情链接 | 网站留言 | RSS订阅 | 豫ICP备16003905号-2
knee length prom dresses ralph lauren polo shirts for cheap swiss replica rolex long sleeve evening dresses replicas rolex