环球电镀网
当前位置: 首页 » 电镀技术 » 电镀标准 » 正文

金及其合金抛光技术的研究进展:金及其合金的电化学抛光(二)

放大字体  缩小字体发布日期:2012-04-18  浏览次数:1100

关 键 词:金,合金,抛光,技术,研究

作    者:

内  容:

无氰电解液

 

   1992年,联合国环境发展大会将“清洁生产”写入了《21世纪国际行动议程》。l993年10月1日,在我国实行的公共安全行业标准中,氰化物被列为A类剧毒物质。2003年,我国正式实施《中华人民共和国清洁生产促进法》。无氰电解液的开发成为必然的趋势。

 

1.硫脲型电解液

 

   除了氰化物外,硫脲是金的一种很好的配位剂。硫脲型电解液与氰化物电解液相比,对人体和环境的危害较小,多用来取代剧毒的氰化物进行金及其合金的抛光,并且通过研究工作者的努力探索,其抛光效果也日渐提高。这类电解液除了用于金及其合金的抛光外,还可通过改变部分条件而用于银、铂等其他贵金属的抛光,也可用来电解退除不锈钢或铁基体上的金、银、铜以及合金镀层[2]。硫脲型电解液因其具有较多优良性质,已成为现今研究的热点之一。

 

   据报道[l2],最早公开的无氰配方就是Reichert[13]在1954年提出的硫脲的酸溶液。研究发现,硫脲的酸溶液可以在阳极试样表面生成一层膜,这层黏性薄膜是由难溶性含金硫脲配合物沉淀生成的。酸可以是有机酸,也可以是无机酸,其中效果较好的是硫酸。Reichert选用了25 g/L硫脲、3 mL/L浓硫酸和l0 g/L酒石酸,对金合金(Au 58.5%,Ag 10%,Cu 27.9%,Zn 3.6%)进行了抛光。操作条件为:温度20~45℃,电流密度l.5~3.5 A/dm2,电压2.0~4.5 V。通电5 min后,得到了高光亮表面,且无需后处理。另外,抛光带有花纹的金戒指时,不仅表面光亮,还去除了毛刺。在电解液中加入大量的还原糖,如果糖、麦牙糖、葡萄糖、乳糖和蔗糖等,有利于抑制硫脲的氧化分解[l4]。

 

   随着研究工作的深入,也有人提出更为宽泛的电解液[15]溶液基于一种含有离子化氢的有机化合物,可以从硫脲、巯基丙氨酸、蛋氨酸、丙氨酸或氨基乙酸及其衍生物中选取。前3种化合物都含有C—S键,后2种含有C--N键,不含S。相关研究者认为S的存在对金及其合金的抛光有利,应优先选择含S的化合物。

 

   金合金中元素种类的增加和含量的变化,使得抛光的难度增大,工艺变得复杂。Fischef[16]指出,抛光金合金时应加入少量包含至少一种合金成分的金属化合物。这种金属元素没有金贵重,其电动序排在金的前面,并以它们的盐的形式加入,其中Cu的硫脲盐效果最好。

 

   自Reichert报道了硫脲型电解液以来,相继有很多研究工作者在这方面进行了大量的研究[2,8,13-14,17-21],开发出一系列具体的抛光工艺,部分配方及工艺参数列于表1。

 

表1金及其合金的硫脲型电解液的组成及工艺条件

Table l Thiourea electrolyte and oarameters for gold and its alloys

1)此处为质量浓度,单位g/L。

 

2.混合酸型电解液

 

   研究工作者开发出以硫酸、盐酸和磷酸中的一种或几种溶液合理配比的金及其合金抛光工艺。混合酸型电解液与硫脲型电解液相比,组分较少,价格也较低,但是由于酸的用量较大,对人体的伤害和对环境的污染程度也不容忽视。

 

   Wolf等[22]提出用盐酸和硫酸的混合溶液对金及其合金进行抛光。具体方法是:在500 mL水中加入盐酸和硫酸各30 mL,电流密度为30~135 A/cm2,电压为30~42V。

 

   林正藏[23]在专利中提出了适用于金、银、铂等贵金属电化学抛光的电解液:盐酸、磷酸和水的体积比为(0.5~5.0):(0.5~3.0):(5.0~2.0)。抛光针灸用的金合金针(Au 10%、Ag 30%i Cu l4%、Zn 1%、Pt l0%、Pd35%)的电解液由盐酸、磷酸和水按体积比2:2:1组成。抛光100 S时,得到镜面光泽的效果,在抛光过程中须将阳极试样上下移动。

 

   神藤精一[24]采用硫酸、磷酸和水以体积比(40~90):(50~60):(5~20)配成的混合溶液,在温度20~80℃、电压2~l5 V下,对针状金工件进行抛光。抛光后试样表面均一,光泽度好,耐蚀性得到提高。若二次抛光,效果更好。

   马胜利等[25]选用硫酸基电解液对较高粗糙度(Ra=0.63~1.25μm)的纯金材料表面进行电化学抛光处理。溶液主要组成及工艺参数为:

 

H2S04                           8 mL/L

添加剂OBA-1                    3 mL/L

OBA-2                           8 mL/L

Ja                           2~10A/dm2

U(阳极)                           2~9V

θ                            30~50℃

t(抛光)                   0.5~5.0min

阴阳极间距                   20~25 mnl

阴阳极表面积比                    l0:l

   18.8不锈钢双阴极   50mm×50 mm×3 mm

 

   结果表明,该电解液能使纯金表面粗糙度下降2级,并呈现鲜艳的金黄色外观,亮度也明显提高。将硫酸基电解液和氰化物型电解液对纯金的抛光效果进行对比,发现硫酸基电解液更适用于较高粗糙度(Ra=0.63~1.25μm)的纯金材料,对低粗糙度(Ra<0.16μm)纯金的表面光亮度的提高不如氰化物型电解液的效果明显。这是由于原始表面粗糙度不同,其抛光机制也不相同而造成的。

 

3.氯化物型电解液

 

   金也可以以三价的形式与氯离子形成稳定的[AuCl4]-配位体。当抛光液中存在AuCl3或[AuCl4]-时,金的溶解速度较慢,容易形成短时间的钝化状态。在溶液中加入一些金粉,此时形成具有一定机械抛光作用的机械一电化学抛光作用,更容易获得平滑而光亮的表面。金的氯化物型电解液的组成及工艺条件如下[2]:

 

   金(以HauCl4的形式加入)        6 g/L

   HCI(p=1.18 g/L)           200 mL/L

   甘油                         800mL/L

   硅酮                          2 mL/L

   金粉                           3 g/L

   阴极材料                         钢板

   U(电解槽)                         6V

   Ja                          40 A/dm2

   θ                             50℃

   t(抛光)                       数分钟

 

金及其合金抛光技术的研究进展:前言

金及其合金抛光技术的研究进展:金及其合金的机械抛光

金及其合金抛光技术的研究进展:金及其合金的化学抛光

金及其合金抛光技术的研究进展:金及其合金的电化学抛光(一)

金及其合金抛光技术的研究进展:结论

 

注:本站部分资料需要安装PDF阅读器才能查看,如果你不能浏览文章全文,请检查你是否已安装PDF阅读器!

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