Vad är kemisk guldplätering och hur fungerar det?
Kemisk guldplätering: Tekniker, lösningar och tillämpningar för smycken
Inledning:
Vad är kemisk guldplätering? Det är en process som används för att lägga på ett tunt lager guld på olika material, vilket förbättrar deras utseende och hållbarhet. Hur går det till? Kemisk guldplätering innebär att man använder speciallösningar med guldjoner och reduktionsmedel. Traditionella metoder använder ofta cyanid, men det finns även cyanidfria alternativ. Varför välja kemisk guldplätering? Den ger en jämn och högkvalitativ yta som är idealisk för smycken och andra dekorativa föremål. Oavsett om du är smyckestillverkare, designer eller återförsäljare kan du förhöja dina produkter genom att förstå dessa tekniker.
Innehållsförteckning
Avsnitt I Cyanid Kemisk Guldplätering
1. Översikt
Med den höga densiteten hos elektroniska komponenter, komplexiteten i linjedesign, mikrofabricering av kretsar och oberoende av elektriska egenskaper har kemisk guldplätering, som löser komplexiteten i pläteringsprocessen, blivit ett oundvikligt sätt att guldplätera. Kemisk guldplätering har dock följande nackdelar:
① Långsam hastighet;
② Begränsade användningsförhållanden och driftområde, vilket ökar svårigheten att hantera;
③ Materialytan måste vara helt ren;
④ Pläteringslösningens livslängd är kort (benägen för självredoxreaktioner);
⑤ Pläteringstjockleken är mycket känslig för omrörningsförhållandena.
Därför måste kemisk guldplätering utföras med hjälp av specialutrustning. Den vanliga kemiska guldpläteringslösningens sammansättning visas i tabell 1-24, framställd genom att kombinera olika guldkoordinationssalter och reduktionsmedel.
Tabell 1-24 Typer av guldkoordinationssalter och reduktionsmedel i kemisk guldpläteringslösning
| Reduktionsmedel | KAu(CN)2 | KAu(CN)4 | Na3Au(SO2)2 | HAuCl4 - 3H2O | HAuCl4 ・ 3H2O | AuCN | KAu(CN)4 | KAu ・ O2 | KAu(OH)4 | AuI | Inte specifikt |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Natriumhypofosfit | 57,58 | 71 | 77 | ||||||||
| Formaldehyd | 71 | 78 | |||||||||
| Biazid | 59 | 71 | 76 | 78 | |||||||
| Borhydrid | 60,61 | 72 | 78 | 79 | |||||||
| Metylboran | 60 | 69 | 74 | 75 | 79 | 80 | |||||
| Hydroxylamin | 62 | ||||||||||
| Opublicerad | 63 | 73 | 81 | ||||||||
| Tiourea | 64 | ||||||||||
| Ammoniumhydroxid | 65 | ||||||||||
| Kaliumnatriumtartrat tetrahydrat (kombinerat) | 66 | 70 | |||||||||
| N,N-dimetylamid | 82 | ||||||||||
| N,N-dimetylglycin | 67 | ||||||||||
| Ingen | 68 |
Tabell 1-25 Funktioner hos komponenter i kemisk guldpläteringslösning
| Komponent | Ändamål | Föreningens namn |
|---|---|---|
| Guldjon | Leverans av metalliskt guld | KAu(CN)2、KAu(CN)4、AUCN、 Na3Au(SO2)2. HAuCl4 - 3H2O、KAu ・ O2 |
| Reduktionsmedel | Reduktionsmedel för gulddeponering | Kaliumnatriumtartrat tetrahydrat, borhydrid, aminboran, formaldehyd, hypofosfit, N,N-dimetylglycin, askorbinsyra |
| Organiska kelatbildande medel | Buffertverkan för att förhindra snabb guldavsättning | EDTA, kaliumcitrat, vinsyra |
| Stabilisator | Maskera aktiva kärnor för att förhindra nedbrytning av pläteringslösningen | Tiourea, metallcyanid, acetylaceton |
| Aktivator | Den bromsande effekten av det modererande kelatbildande medlet | Bärnstenssyra |
| Buffertagent | Upprätthålla ett visst pH-värde | Fosfater, citrater, tartrater |
| Tensid | Gör de pläterade delarna lätta att väta | Alifatiska sulfonater, alkoholsulfater |
2. Hypofosfitlösning för guldplätering
När basmetallen och guldet i pläteringslösningen genomgår en förskjutningsreaktion joniseras metallen med en lägre elektrokemisk potential lättare än guld. Under reaktionen, när ytan på basmetallen är helt täckt av guld, stoppar reaktionen omedelbart, så endast 0,1 ~ 0,3 μm tunt guldpläteringsskikt kan erhållas. Denna pläteringslösning, eller Brookshires lösning, är en gammal pläteringslösning och är den grundläggande sammansättningen av för närvarande marknadsförda kemiska guldpläteringslösningar. Egenskaper hos pläteringslösningen: basskiktet för guldplätering måste vara nickel för förskjutningsreaktionen; guld kan inte förskjutningspläteras på kopparmaterial.
(1) Sammansättning och villkor för hypofosfit kemisk guldpläteringslösning
Tabell 1-26 visar den typiska sammansättningen av hypofosfit kemisk guldpläteringslösning.
Tabell 1-26 Sammansättning och villkor för kemisk guldpläteringslösning med hypofosfit
| Sammansättning och driftsförhållanden | Serienummer | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| Kaliumguldcyanid/(g/L) | 2 | 2 | 20 | 2 | 2 |
| Natriumhypofosfit/(g/L) | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| Kaliumcyanid /(g/L) | 0.2 | 0.2 | 80 | 0.4 ① | 0.2 |
| Temperatur/°C | 96 | 96 | 96 | 96 | 96 |
| pH-värde | 13.5 | 7.5 | 13.5 | 13.5 | 7.1 |
| Belastningshastighet/(cm2/cm3) | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 |
| Pläteringshastighet/[mg/(cm2- h)] | 9.8 | 9.85 | 12.3 | 8.2 | 3.86 |
(2) Effekten av nickel på deponeringshastigheten för hypofosfitpläteringslösning
I den kemiska guldpläteringslösningen med hypofosfit som reduktionsmedel kan aktiva metalljoner (Ni2+) tillsätts. Metall (nickel) och guld deponeras tillsammans i spårmängder på de pläterade delarnas yta, vilket skapar en stor kemisk drivkraft och ökar guldpläteringshastigheten. Principen visas i modelldiagrammet i figur 1-25.
Tabell 1-27 Sammansättning och driftförhållanden för guldpläteringslösning med hypofosfit
| Sammansättning och driftsförhållanden | I | II | Sammansättning och driftsförhållanden | I | II |
|---|---|---|---|---|---|
| Kaliumguldcyanid/(g/L) | 2, 5, 7 | 2, 5, 7 | Kaliumcyanid /(g/L) | - | 2 |
| Natriumcitrat/(g/L) | 75 | 75 | H2NNH2 - H2O /(g/L) | - | 2 |
| Natriumhypofosfit/(g/L) | 15 | 15 | pH-värde | 8.5 | 4.3 |
| EDTA-2Na/(g/L) | - | - | Temperatur/℃ | 70, 90 | 70, 90 |
| Natriumklorid/(g/L) | - | 5 |
3. Borhydrid Salt Pläteringslösning
(1) Sammansättning och egenskaper hos kaliumborhydrid Kemisk guldpläteringslösning
År 1969 föreslog Okinaka et al. att man skulle använda en pläteringslösning med borhydridföreningar som reduktionsmedel. Sammansättningen och förhållandena för den kemiska borhydridlösningen för guldplätering visas i tabell 1-28 och egenskaperna hos de guldskikt som pläteras med dessa lösningar visas i tabell 1-29. Tjockleken på de pläteringsskikt som pläterats vid olika tidpunkter med olika pläteringslösningar visas i figur 1-27. De sammanfattande resultaten av reduktionsmedlen kaliumborhydrid och dimetylaminboran visas i tabell 1-30.
Tabell 1-28 Sammansättning och driftförhållanden för kemisk guldpläteringslösning med kaliumborhydrid
| Sammansättning och drift | Serienummer | ||
|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | |
| Kaliumguldcyanid/(g/L) | 0. 02mol/L(5,8g/L) | 0. 03mol/L(8,6g/L) | 0. 005mol/L(1,45g/L) |
| Kaliumcyanid | 0. 2mol/L(13,0g/L) | 0. 2mol/L(13,0g/L) | 0. lmol/L(6,5g/L) |
| Kaliumhydroxid | 0. 2mol/L(11,2g/L) | 0. 2mol/L(22,4g/L) | 0. 2mol/L(11,2g/L) |
| Kaliumborhydrid | 0. 4mol/L(21,6g/L) | 0. 8mol/L(43,1g/L) | 0. 2mol/L(10,8g/L) |
| Temperatur/°C | 75 | 75 | 75 |
Tabell 1-29 Egenskaper hos kemisk guldpläteringslösning med reduktionsmedel kaliumborhydrid
| Natur | Uppgifter | Natur | Uppgifter |
|---|---|---|---|
| Bindningsstyrka | Utmärkt bindningsstyrka för metallskiktet | Porositet | Inga porer större än 1 μm på den enhetliga ytan |
| Utseende | Dovt gul | Renhet | 99. 9% |
| Densitet | Guldhalt 19. 3g/cm3 | Motståndsvärde | 0. 03Ω/cm2 ( Au: 1 μm) |
| Hårdhet | Nup-hårdhet 60〜80 | Lödbarhet | Utmärkt |
Tabell 1-30 Komponenternas funktioner i kemisk guldpläteringslösning med kaliumborhydrid
| Påverkande faktorer | Kaliumborhydrid pläteringslösning | DMAB (dimetylaminoboran) pläteringslösning |
|---|---|---|
| Effekt av guldkoncentration | När guldkoncentrationen når 0,002mol/L stiger utfällningshastigheten kraftigt och minskar därefter. | Utfällningshastigheten ökar linjärt vid en guldkoncentration på 0,01 mol/l, men har ingen effekt däröver. |
| Effekter av kaliumcyanid |
Instabil pläteringslösning om den är under 0,005 mol/l. Guld fälls inte ut över 0,2 mol/l. |
Samma som till vänster |
| Effekt av kaliumborhydrid | BH är inte stabilt vid rumstemperatur. Tillsats av kaliumhydroxid förbättrar badets stabilitet och utfällningshastigheten minskar med ökande koncentration. | DMAB är stabilt vid rumstemperatur, utfällningshastigheten ökar med ökningen av kaliumhydroxid. |
| Koncentration av reduktionsmedel | Ökad utfällningshastighet med ökad koncentration | |
| Effekt av pläteringsbadets temperatur | Öka nederbördshastigheten med 10 ℃ och sönderdelas vid 85 ℃. |
(2) Inverkan av pläteringshastighet och tungmetalljoner
Genom att tillsätta spårmängder av tungmetalljoner (bly, tallium etc.) i den kemiska guldpläteringslösningen ökar deponeringshastigheten avsevärt. Mcintyre förklarade denna effekt på följande sätt. På grund av deponering med låg potential främjar den katalytiska effekten av adsorberade blyatomer, som visas i mekanismerna (1-4) och (1-5), kärnbildning.
Pb2+ + 2e– → Pbannons （1-4）
2Au(CN)2– + Pbannons → 2Au + Pb2+ + 4CN– （1-5）
På grund av den stora skillnaden i arbetsfunktioner mellan koppar, guldmaterial och blyjoner reduceras och deponeras bly vid en potential som är mer positiv än den termodynamiska redoxpotentialen och bildar ett monolager. På grund av den katalytiska reaktionen av adsorberade blyatomer som i (1-4) och (1-5), ) sker reduktionsreaktionen av Au(CN) snabbt, vilket effektivt främjar deponeringen av guld.
Förhållandet mellan blykoncentration och deponeringshastighet i kaliumborhydridreducerande guldpläteringslösning visas i figur 1-28, och pläteringslösningens sammansättning visas i tabell 1-31. Bly tillsätts i form av blynitrat. Figur 1-28 visar att blytillsatsens koncentration i pläteringslösningen endast kan vara cirka 20 ml / L, och att tillsätta mer har ingen effekt.
Tabell 1-31 Sammansättning och driftförhållanden för kaliumborhydridlösning för guldplätering
| Sammansättning och driftsförhållanden | I | II | Sammansättning och driftsförhållanden | I | II |
|---|---|---|---|---|---|
| Kaliumguldcyanid/(g/L) | 2 | 2 | Kaliumcyanid /(g/L) | 10 | 10 |
| Kaliumborhydrid/(g/L) | 2 | 10 | EDTA-2Na/(g/L) | 5 | 5 |
| Kaliumcyanid/(mg/L) | 5 | 5 | Pläteringslösningens temperatur/°C | 75 | 75 |
Tabell 1-32 Sammansättning av BMAB guldpläteringslösning
| Sammansättning och driftsförhållanden | Koncentration | Sammansättning och driftsförhållanden | Koncentration |
|---|---|---|---|
| Kaliumguldcyanid/(g/L) | 2 | Kaliumcyanid /(g/L) | 30 |
| BMAB/(g/L) | 10 | EDTA-2Na/(g/L) | 5 |
| Kaliumcyanid/(mg/L) | 5 | рH | 13.6 |
Tabell 1-33 Sammansättning av kemisk kaliumguld(III)cyanidlösning för guldplätering
| Sammansättning | Parametrar | Sammansättning | Parametrar |
|---|---|---|---|
| KAu(CN)4/(g/L) | 4 | KOH/(mg/L) | 11.2 |
| KBH4/(g/L) | 3 | Temperatur/℃ | 70 |
| PbCl2/(mg/L) | 0.5 |
Figur 1-30 Effekt av temperatur och blykoncentration på guldutfällningshastigheten
Figur 1-31 Förhållandet mellan pläteringstid och tjocklek på det guldpläterade skiktet
1 - Ingen omrörning Au+ vätska; 2 - Ingen omrörning Au3+ vätska; 3 - Omrörning Au3+ vätska; 4 - Påfyllning av Au3+ vätska; och 5 - Förnyelse av Au3+ vätska
Figur 1-32 Effekt av tillsatta koncentrationer av bly och tallium på guldpläteringshastigheten
Figur 1-33 Porositet i det elektrolösa guldpläteringsskiktet
Den kemiska guldpläteringsprocessen av kristalliserat glas (SiO2 46% + Al2O3 16% + MgO 17% + K2O 10% + F 4% + B2O3 7% ) visas i figur 1-34.
4. Reaktionsmekanism för kemisk guldpläteringslösning med borhydridsalt
Lin Zhongfu et al. föreslog att guldpläteringslösningarna med kaliumborhydrid och DMAB (dimetylaminboran) i tabell 1-34 kan bli praktiska guldpläteringslösningar efter tillsats av stabilisatorer.
(1) Sammansättning av två pläteringslösningar: Tabell 1-34 visar de två sammansättningarna.
Tabell 1-34 Kaliumborhydrid och DMAB Kemiska pläteringslösningar
| Sammansättning av pläteringslösning | Pläteringslösning med kaliumborhydrid | DMAB-pläteringslösning |
|---|---|---|
| Kaliumguldcyanid/(mol/L) | 0.02 | 0.02 |
| Kaliumcyanid/(mol/L) | 0.2 | 0.02 |
| Kaliumhydroxid/(mol/L) | 0.2 | 0.8 |
| Kaliumborhydrid/(mol/L) | 0.4 | - |
| DMAB/(mol/L) | - | 0.4 |
| Temperatur/°C | 75 | 85 |
| Pläteringshastighet/(μm/h) | 0.7 | 0.4 |
(2) Reaktionsmekanism: I kaliumborhydridlösningen för guldplätering är BH4– ger i sig ingen reducerande effekt, men den mellanliggande BH3OH– av dess hydrolysprodukt BO2– fungerar som reduktionsmedel.
BH4– + H2O → BH3OH–+ H2 (1-6)
BH3OH– + H2O → BO2– + 3H2 (1-7)
BH3OH– + 3OH– → BO2– + 3/2 H2 + 2H2O + 3e– (1-8)
Au(CN)2– + e– → Au + 2CN– (1-9)
BH3OH– + 3Au(CN)2– + 3OH– → BO2– + 3/2 H2 + 2H2O + 3Au + 6CN – (1-10)
Hydrolysreaktionerna i ekvationerna (1-6) och (1-7) analyserades med hjälp av polarografi. Resultatet visar att reaktion (1-7) är 500 gånger snabbare än reaktion (1-6). Därför är utnyttjandegraden för kaliumborhydrid i guldpläteringsreaktionen mycket låg. Under typiska pläteringsförhållanden överstiger den effektiva utnyttjandegraden inte 2% ~ 3%, med de flesta reduktionsmedel som förblir ineffektiva på grund av hydrolys.
Ovanstående hydrolysreaktion fortskrider snabbt vid lågt pH (syrakatalyserad reaktion), och gulddeponeringshastigheten är snabb när kaliumhydroxidkoncentrationen är låg. För att förhindra den naturliga nedbrytningen av guldpläteringslösningen måste kaliumhydroxidkoncentrationen bibehållas åtminstone över 0,1 mol / L. Förhållandet mellan guldutskiljningshastigheten och kaliumhydroxidkoncentrationen visas i figur 1-35.
![Figur 1-35 Kurva för variation av pläteringshastighet med kaliumhydroxidkoncentration [KAu(CN)2 0,02 mol/L, KCN (heldragen linje) 0,2 mol/L, KCN (streckad linje) 0,1 mol/L, 80 °C].](https://sobling.jewelry/wp-content/uploads/2025/11/Page_58_docsmall.com_副本-768x801.jpg)
Figur 1-35 Kurva över pläteringshastighetens variation med kaliumhydroxidkoncentrationen
[KAu(CN)2 0,02 mol/L, KCN (heldragen linje) 0,2 mol/L, KCN (streckad linje) 0,1 mol/L, 80 °C]
![Figur 1-36 Effekt av kaliumhydroxidkoncentration på pläteringshastigheten för DMAB-pläteringslösning, DMAB [KAu(CN)2 0,02mol/L, KCN 0,2mol/L, DMAB 0,4mol/L, 75℃].](https://sobling.jewelry/wp-content/uploads/2025/11/Page_58_docsmall.com_副本1-768x560.jpg)
Figur 1-36 Effekt av kaliumhydroxidkoncentration på pläteringshastigheten för DMAB-pläteringslösning, DMAB
[KAu(CN)2 0,02mol/L, KCN 0,2mol/L, DMAB 0,4mol/L, 75℃]
(CH3)2NH2 - BH3 + OH– → (CH3)2NH2 + BH3OH– (1-11)
(3) Problem med kaliumborhydridpläteringslösning och DMAB-pläteringslösning
Figur 1-37 visar att pläteringshastigheten ändras med koncentrationen av koppar- och nickeljoner i pläteringslösningen. När nickeljonkoncentrationen ligger på 10-5mol/L, börjar pläteringshastigheten att minska och när nickeljonkoncentrationen når 10-3mol/L sönderdelas pläteringslösningen. Kopparjoner har nästan ingen effekt på pläteringshastigheten. I det inledande skedet av guldplätering genomgår guldjoner och nickel en förskjutningsreaktion, spårmängder av nickeljoner löses upp och pläteringshastigheten saktar ner.
Figur 1-37 Kopparjoners och nickeljoners effekt på pläteringshastigheten
Figur 1-38 Effekt av spår av nickeljoner på den anodiska oxidationsströmmen för BH3OH
(Roterande guldelektrod, 2000r/min, 75℃, KOH 0,2mol/L, KCN 0,1mol/L)
Effekten av att tillsätta spårmängder av nickeljoner på BH3OH– anodisk oxidationsström visas i figur 1-38. Tillsatsen av spår av nickeljoner hämmar avsevärt oxidationsreaktionen hos reduktionsmedlet BH3OH– på den guldroterande skivanoden. Detta beror på att nickeljoner existerar i form av cyanidligandsaltet Ni(CN)42- och denna komplexa jon adsorberas företrädesvis på guldytan, vilket hindrar deponeringen av guld.
Instabila basskikt (t.ex. aluminiumnitrid) kan inte använda starkt alkaliska lösningar. Pläteringslösningens pH beror på reduktionsmedlets beskaffenhet, vilket är den största nackdelen med pläteringslösningar med kaliumborhydrid och DMAB.
När det gäller ovanstående frågor, med undantag för att pH-värdet i pläteringslösningen inte kan ändras, kan andra aspekter förbättras.
(4) Förbättra kaliumborhydridlösning för guldplätering och DMAB-lösning för guldplätering
① Öka pläteringshastigheten
- a. Ändra pläteringslösningens grundsammansättning och driftförhållanden för att öka pläteringshastigheten.
- b. Öka omrörningshastigheten.
- c. Höj temperaturen på pläteringslösningen.
- d. Minska koncentrationen av fri cyanid.
- e. Minska alkalikoncentrationen i pläteringslösningen med kaliumborhydrid och öka alkalikoncentrationen i pläteringslösningen med DMAB.
- f. Öka koncentrationen av reduktionsmedlet. Men när pläteringshastigheten utan speciella tillsatser ökar med cirka 2 μm / h eller mer, blir pläteringslösningen instabil och benägen att sönderdelas.
② Lösning för höghastighetsplätering
- a. Lägg till polarisationseliminatorer. I mjuka guldpläteringslösningar är Pb2+ , T1+ joner är effektiva polarisationseliminatorer. Dessa joner adsorberas starkt på guldytan, vilket ger upphov till det så kallade UPD-fenomenet (under potential deposition), där bly deponeras vid en potential som är mycket mer positiv än Pb2+ / Pb-jämviktspotentialen och tallium deponeras vid en potential som är mer positiv än T1+ /T1 jämviktspotential. De deponerade bly-, tallium- och Au(CN)2– genomgår förskjutningsreaktioner, vilket leder till att gulddeponeringsreaktionen flyttas till en mer positiv potential (polariseringsförsvagning). Om man däremot tillsätter dessa joner till kemiska guldpläteringslösningar, på samma sätt som vid elektrolytisk plätering, förskjuts Au(CN)2– reduktionspotential i positiv riktning, vilket resulterar i en ökad pläteringshastighet, som kan nå cirka 10 μm/h. Pläteringslösningar med tillsatt Pb2+ , T1+ joner visas i tabellerna 1-35 och 1-36.
Tabell 1-35 Kaliumborhydridpläteringslösning med tillsatt Pb2+
| Lösning 1 | Lösning 1 | ||
|---|---|---|---|
| Kaliumguldcyanid | 5 g/L | Kolloidal | 2g/L |
| Kaliumcyanid | 8 g/L | Lösning 2 | |
| Natriumcitrat | 50 g/L | Kaliumborhydrid | 200 g/L |
| EDTA | 5 g/L | Natriumhydroxid | 120 g/L |
| Blyklorid | 0,5 g/L | ||
Tabell 1-36 Pläteringslösning av kaliumborhydrid med tillsatt T1+
| Sammansättning och driftsförhållanden | Parametrar | Sammansättning och driftsförhållanden | Parametrar |
|---|---|---|---|
| Kaliumguldcyanid | Justera efter behov | Kaliumborhydrid | 5. 4 ~ 10. 8 g/L |
| Kaliumcyanid | 6,5 g/L | Temperatur | 70 〜 80℃ |
| Kaliumhydroxid | 11,2 g/L | Pläteringshastighet | ＜10μm/h |
| Talliumsulfat | 5 〜 100mg/L |
Au(CN)4– + 2e– → Au(CN)2– + 2CN– (1-12)
![Figur 1-39 Effekt av tillsats av blyklorid på Au(CN)2-reduktionsreaktionens polarisationskurva för [roterande guldelektrod, KAu(CN)2 0,009mol/L, KOH 0,2mol/L].](https://sobling.jewelry/wp-content/uploads/2025/11/Page_61_docsmall.com_副本-768x578.jpg)
Figur 1-39 Effekt av tillsats av blyklorid på Au(CN)2--reduktionsreaktion polarisationskurva [Roterande guldelektrod, KAu(CN)2 0. 009mol/L, KOH 0. 2mol/L]
Figur 1-40 Effekt av koncentrationen av talliumklorid (kurva 1) och blyklorid (kurva 2) på guldpläteringshastigheten för pläteringslösning med kaliumborhydrid
- b. Lägga till stabilisatorer. Att tillsätta organiska stabilisatorer som minskar guldets katalytiska aktivitet, öka pläteringslösningens temperatur och ändra koncentrationen av reduktionsmedlet kan förbättra lösningens pläteringshastighet. Till exempel kan pläteringshastigheten för pläteringslösningar som innehåller aminoättiksyra, hydroxietyletylendiamintetraättiksyra och diazotriättiksyra eller bärnstenssyraderivat nå en hög hastighet på 12 ~ 23μm / h vid 90 ℃. Vid höga temperaturer accelererar emellertid hydrolysreaktionen hos reduktionsmedlet avsevärt, vilket gör pläteringslösningen svår att kontrollera. Tillsats av spårmängder av p-dimetylaminoazobenzenstabilisator påverkar inte pläteringslösningens stabilitet och kan öka den vanliga användningskoncentrationen av BH4- med 2 gånger, vilket ökar pläteringshastigheten till 5 μm / h. Andra effektiva stabilisatorer inkluderar eten-glykol. Etyleter, dietylenglykol? etyleter och polyetylenimin.
- c. Använd komplexa salter av trevärt guldcyanid. Pläteringslösningar med komplexa salter av trevärt guldcyanid, t.ex. sådana med tillsatt blyklorid eller titanklorid, enligt tabell 1-33, beskrivs närmare i tabell 1-37.
Tabell 1-37 Kaliumguld(III)cyanid Kaliumborhydrid Pläteringslösning
| Sammansättning och driftsförhållanden | Parametrar | Sammansättning och driftsförhållanden | Parametrar |
|---|---|---|---|
| Kalium guld(III) | 3g/L | Blyklorid | 0. 5 mg/L |
| Kaliumhydroxid | 11,2 g/L | Temperatur | 70℃ |
| Kaliumborhydrid | 3g/L |
Fördelen med trevärt guld cyanid komplex saltpläteringslösning är att KAuO2 och KAu(OH)4 kan användas som kompletterande guldsalttillsatser, vilket undviker överdriven ansamling av fria cyanidjoner i pläteringslösningen, minskar pläteringshastigheten och gynnar långsiktig stabil pläteringshastighet. Pläteringshastigheten för additivfri pläteringslösning är 2 ~ 8 μm / h.
Studien av det elektrokemiska beteendet, strukturen och egenskaperna hos DMAB-pläteringslösningen visar att i likhet med kaliumborhydridpläteringslösningen, KAu(CN)2 används endast vid beredning av guldpläteringslösningen, och upplöst guldhydroxid i kaliumhydroxidlösning tillsätts som ett komplement för att undvika ansamling av fria cyanidjoner. Sammansättningen av pläteringslösningen visas i tabell 1-38.
Tabell 1-38 DMAB-pläteringslösning (guldhydroxid upplöst i kaliumhydroxidlösning)
| Sammansättning och driftsförhållanden | Parametrar | Sammansättning och driftsförhållanden | Parametrar |
|---|---|---|---|
| Kaliumguldcyanid | 0,013 ~ 0,018mol/L | Additiv | Liten mängd |
| DMAB | 0,07 〜 0,1 mol/L | pH-värde | 13.1 ~ 13.4 |
| Kaliumhydroxid | 0,09 〜 0,15mol/L | Temperatur | 70 〜 75℃ |
| Kaliumcyanid | 0,007 ~ 0,01mol/L | Pläteringshastighet | 2μm/h |
(5) Förbättra pläteringslösningens stabilitet.
Användning av tillsatser kan öka pläteringshastigheten och stabiliteten hos pläteringslösningen, men de föroreningar som produceras kommer att leda till att pläteringslösningen bryts ned.
Ämnen som EDTA och etanolamin som tillsätts i pläteringslösningen bildar starka komplexjoner med joner från metallföroreningar, vilket hämmar reaktionen mellan metallföroreningar och BH4– och BH3OH–och därigenom förbättra stabiliteten hos pläteringslösningen. Sammansättningen av pläteringslösningen av kaliumborhydrid med tillsatt EDTA och etanolamin visas i tabell 1-39.
Tabell 1-39 Pläteringslösning av kaliumborhydrid med tillsatt EDTA och etanolamin
| Sammansättning och driftsförhållanden | Parametrar | Sammansättning och driftsförhållanden | Parametrar |
|---|---|---|---|
| Kaliumguldcyanid | 1,45 g/L | EDTA | 5 g/L |
| Kaliumcyanid | 11 g/L | Etanolamin | 50mL/L |
| Kaliumhydroxid | 11,2 g/L | Temperatur | 72℃ |
| Kaliumborhydrid | 10,8 g/L | Pläteringshastighet | 1. 5μm/h |
Tabell 1-40 Pläteringslösning med två reduktionsmedel (hydrazin och DMAB)
| Sammansättning och driftsförhållanden | Parametrar | Sammansättning och driftsförhållanden | Parametrar |
|---|---|---|---|
| Kaliumguldcyanid | 0. 005mol/L | DMAB | 0. 05mol/L |
| Kaliumcyanid | 0. 035mol/L | Hydrazin | 0. 25mol/L |
| Kaliumhydroxid | 0. 8mol/L | Temperatur | 80℃ |
| Kaliumkarbonat | 0. 45mol/L | Pläteringshastighet på nickelbasskiktet (första steget) | 2. 6 μm/h |
| Blyacetat | 15X10-6 | På guldet (fast värde) | 7. 8μm/h |
Figur 1-41 Polarisationskurvor för den anodiska oxidationsreaktionen av hydrazin på nickelelektroden och den katodiska reduktionsreaktionen av Au(CN)2-.
(KOH 0,8mol/L, KCN 0,035mol/L, N2H4 0. 05mol/L, 80℃)
Figur 1-42 Polarisationskurvor för den anodiska oxidationsreaktionen av DMAB på nickel- och guldelektroder och den katodiska reduktionsreaktionen av Au(CN)2-
(KOH 0. 8mol/L, KCN 0. 035mol/L, DMAB 0. 05mol/L, 80℃)
I en pläteringslösning som endast innehåller reduktionsmedlet hydrazin kan guld deponeras helt beroende på den katalytiska effekten av nickelbasskiktet. När basskiktet är helt täckt av guld upphör guldutfällningen, och vid denna tidpunkt beror guldpläteringsskiktets tjocklek på koncentrationen av fri cyanid i pläteringslösningen. Även om den maximala pläteringstjockleken för denna pläteringslösning är begränsad (ca 2 μm) är pläteringsskiktet tillräckligt tätt för att uppfylla kraven på nyckeltryckbindning.
Förutom hydrazin finns det många andra tillgängliga reduktionsmedel i den materialkatalytiska guldpläteringslösningen, se tabell 1-41.
Tabell 1-41 Andra reduktionsmedel Pläteringslösningar
| Reduktionsmedel | pH-värde | Temperatur/℃ |
|---|---|---|
| Hypofosfit | 7 〜 7. 5 | 93 |
| 7. 5 〜 13. 5 | 96 | |
| 3 〜 4 | 70 〜 80 | |
| Hydrazin | 7 〜 7. 5 | 92 〜 95 |
| 5. 8 〜 5. 9 | 95 | |
| 11. 7 | 95 | |
| Hydroxylamin | 2. 3 〜 2. 8 | 70 〜 85 |
| Natriumcyanoborhydrid (NaBH3CN) | 3.5 | 90 |
| Hydrazinylboran (N2H4 ・ BH3) | >13 | 60 |
| Tiourea | 6. 5 〜 7. 0 | 83 〜 90 |
| 4.2 | 80 ~ 85 | |
| Askorbinsyra | 8 | 63 |
| Titantriklorid | 5 | 75 |
Copywrite @ Sobling.smycken - Anpassad smyckestillverkare, OEM och ODM smyckesfabrik
5. Kemisk plätering av guldlegering
(1) Guld-silverlegering:
En kemisk guld-silverlegeringsplätering kan uppnås genom att kontinuerligt tillsätta kalium-silvercyanidlösning till borhydridguldpläteringslösningen. Ag(CN)2– är lättare att reducera än Au(CN)2–. Vid beredning av en ny pläteringslösning kommer silver att fällas ut först om de två blandas, och legeringen kan inte pläteras.
Genom att kontinuerligt tillsätta små mängder kalium-silvercyanid droppvis i pläteringslösningen och bibehålla en relativt låg kondensation [molförhållande Au:Ag (26:10~(26:0,5)] kan ett pläteringsskikt av guld-silverlegering med en silverhalt av 80%~20% fällas ut. I denna pläteringslösning är utfällningen av silver en ersättningsreaktionsprodukt av guldet som fälls ut först och Ag(CN)2–, i lösning.
(2) Guld-kopparlegering:
I konventionell koordinationsbaserad EDTA- och formaldehydreduktionsmedel kemisk kopparpläteringslösning kan endast kaliumguldcyanid plätera en guld-kopparlegering. Genom att ändra koncentrationen av kaliumguldcyanid kan kopparmassfraktionen i guldlegeringens pläteringsskikt justeras från 1% ~ 94%.
(3) Guld-tennlegering:
Kemisk pläteringslösning för guld- och tennlegeringar använder SnCl2 metod med reduktionsmedel. Pläteringslösningens sammansättning och koncentrationsintervall framgår av tabell 1-42.
Tabell 1-42 Pläteringslösning för guld-tennlegeringar
| Sammansättning och driftsförhållanden | Parametrar | Sammansättning och driftsförhållanden | Parametrar |
|---|---|---|---|
| Kaliumguld(III)cyanid | 4〜10g/L | Triolefin | 0. 05 ~ 0,5 g/L |
| Kaliumcyanid | 5〜15g/L | Temperatur | Rumstemperatur |
| Kaliumhydroxid | 60〜100g/L | Pläteringshastighet | 1,5 μm/h (utan tillsats av triolefin) |
| Stjärnhaltig klorid | 40〜60g/L | 5μm/h (triolefintillsats 0,5g/L) |
(4) Guld-indium-legering:
Pläteringslösningen av guld-indiumlegeringen framställs genom att tillsätta Ih2(SO4)3 och EDTA till en borhydridlösning. Indiuminnehållet i pläteringsskiktet är 1% ~ 4%. Vid rumstemperatur har ett tunt guld-indiumlegerat pläteringsskikt avsatt på palladiumaktiverade n-GaAs, efter 350 ℃ värmebehandling, ett kontaktmotstånd som är överlägset rent guld.
(5) Legeringar av guld-nickel och guld-kobolt:
Uemaki utvecklade 18 ~ 22K ljusa guld-nickel- och guld-koboltlegeringspläteringslösningar. pH 3 ~ 5, guldlegeringspläteringsskiktet av cyanidkemisk guldpläteringslösning med tillsatt reduktionsmedel natriumhypofosfit har fysiska egenskaper som hårdhet och slitstyrka som är sämre än de för guldlegeringselektropläteringsskikt som innehåller nickel och kobolt.
Avsnitt II Cyanidfri kemisk guldplätering
1. Översikt
Vid guldplätering av förskjutningstyp används potentialskillnaden mellan basskiktsmetallens oxidationspotential och guldjonernas reduktionspotential som drivkraft för pläteringsreaktionen. Vid kemisk guldplätering av reduktionstyp används däremot potentialskillnaden mellan reduktionsmedlets oxidationspotential och guldjonernas reduktionspotential som drivkraft för pläteringsreaktionen.
De elektroner som är involverade i reduktionsreaktionen av guldjoner tillhandahålls antingen genom oxidationsreaktionen hos basskiktsmetallen (guldplätering av förskjutningstyp) eller genom oxidationsreaktionen hos reduktionsmedlet (reduktiv guldplätering).
Andra metoder inkluderar: ① Tillsats av tungmetallsalter till guldpläteringslösningen av förskjutningstyp, där basskiktets metallyta adsorberar tungmetallerna och förskjuter potentialen i den riktning som gör guldjoner lättare att reducera; ② Tillsats av ett reduktionsmedel till guldpläteringslösningen av förskjutningstyp, vilket gör att redoxreaktioner kan ske samtidigt för att plåta tjockare guld; ③ I guldpläteringslösningar som innehåller reduktionsmedel fungerar basskiktets ädelmetall som reduktionsmedel och genomgår oxidation med en katalysator, vilket utför katalytisk kemisk guldplätering av basskiktet.
Som ligander i kemiska guldpläteringslösningar används vanligen cyanid, som bildar mycket stabila komplex med guldjoner (stabilitetskonstant K=4×1028). För närvarande har många halvledarkomponenter gått över till att använda nästan neutrala, cyanidfattiga eller cyanidfria guldpläteringslösningar, t.ex. sulfit- eller tiosulfatguldpläteringslösningar och cyanidfria kemiska guldpläteringslösningar med tiolligander i RSH-serien.
2. Kemisk guldplätering av undanträngningstyp
Generellt sett är bindningsstyrkan mellan den reducerade typen av tjockskiktad elektrolös guldplätering och basskiktet av basmetaller relativt dålig. Därför måste elektrolös guldplätering av förskjutningstyp utföras innan ett tjockt guldskikt pläteras.
I en guldpläteringslösning av förskjutningstyp löses basskiktets basmetall upp (oxideras) i elektrolytlösningen och frigör elektroner. Guldjonerna i lösningen tar däremot upp elektroner och deponeras (reduceras) på den icke-metalliska ytan. Bildandet av guldligander minskar koncentrationen av guldjoner i pläteringslösningen, vilket förskjuter reduktionspotentialen i negativ riktning, enligt tabell 1-43.
Tabell 1-43 Ligander och reduktionspotentialer för guldjonkomplex
| Ligander | Ligand | E/V |
|---|---|---|
| H2O |
Au(H2O)2+ Au(H2O)43+ |
1.68 1.50 |
| Cl- |
AuCl2 - AuCl4 - |
1.15 0.92 |
| SCN- |
Au(SCN)2 - Au(SCN)4 - |
0.67 0.64 |
| I- |
AuI2- AuI4- |
0.58 0.57 |
| NH3 | Au(NH)43+ | 0.56 |
| OH- | Au(OH)4 - | 0.48 |
| Tiourea | Au(tors)2+ | 0.38 |
| S2O32- | Au(S2O3)23- | 0.15 |
| SO32- | Au(SO3)23- | 0.06 |
| R-SH | Au(R-S)2- | -0. 3 〜 - 0. 5 |
| CN- | Au(CN)2 - | -0.65 |
Tabell 1-43 visar att förutom cyanider kan även andra ligander, t.ex. tioler, sulfiter och tiosulfater, bilda stabila komplex med guldjoner och uppvisa negativa potentialer.
I guldpläteringslösningen av sulfitsystemförskjutningstyp kan förutom sulfitjoner även ligander såsom polyaminpolykarboxylsyror och deras salter, vattenlösliga aminer, aminsalter, etylendiamintriacetatsalter, stabilisatorer såsom tetraalkylammoniumsalter, etylendiamintetra(metylenfosfonat), sockerarter och tiolföreningar användas. Koncentrationerna av ammoniumjoner, kloridjoner, sulfatjoner, bromidjoner eller jodidjoner måste hållas inom ett visst intervall och får inte vara för höga; annars kan ammonium(komplex)-guldligander bildas i pläteringslösningen, vars redoxpotential är mer positiv än natriumsulfit. När pläteringslösningen lämnas stående eller under guldplätering kan natriumsulfit oxidera och reducera guld, vilket orsakar instabilitet i pläteringslösningen.
Tiolsuccinat, acetylcystein, cystein och andra föreningar i tiolserien och guldjoner kan bilda stabila ligander i cyanidfria guldpläteringslösningar. Tiolsuccinat [HOOCCH(SH)-CH2COOH] och reduktionspotentialen för guldjonliganden, det vill säga Au(HOOCCHSCH2COOH)2– + e– ⇌Au(s) + 2 ( HOOCCH - SCH2COOH)–är det svårt att få fram det korrekta värdet på standardelektrodpotentialen för reaktionen. Den uppmätta reduktionspotentialen för pläteringslösningen är cirka -0,3 ~ 0,5V. Tiolsuccinatguldliganden existerar i form av [Au(HOOC - CHSCH2COOH)2]–, med guld i oxidationstillståndet +1.
HAuCl4 + 3H2O → Au(OH)3 + 4HCl (1-13)
Au(OH)3 + 4[HOOCCH(SH)CH2 COOH] → [Au(HOOCCH-S-CH2COOH)4 ]– + 3H2O+H+ (1-14)
[Au( HOOCCH-S-CH2COOH)4]– → [Au(HOOCCH-S-CH2COOH)2]– + HOOCH2CHOOCCH-S-S-CHCOOHCH2COOH (1-15)
Tabell 1-44 Cyanidfri lösning för guldplätering med förskjutning
| Sammansättning och driftsförhållanden | Sulfit-system | System med merkaptosuccinsyra | ||
|---|---|---|---|---|
| Natriumguldklorat/(mol/L) | 0.05 | |||
| Natriumtiosulfat/(mol/L) | 0.028 | 0.015 | ||
| Guldmerkaptosuccinat/(mol/L) | 0.01 | |||
| Natriumsulfit/(mol/L) | 0.52 | 0.1 | ||
| Mercaptobärnstenssyra/(mol/L) | 0.25 | 0.25 | ||
| Trinatriumcitrat/(mol/L) | 0.22 | |||
| Acetylcystein/(mol/L) | 0.03 | |||
| Tetrametylammoniumklorid/(mol/L) | 0.8 | |||
| EDTA/( mol/L) | 0.015 | |||
| EDTA - 2Na/(mol/L) | 0.02 | |||
| Amino tris(metylenfosfonsyra)/(mol/L) | 0.1 | |||
| Natriumkarboximetylcellulosa/(g/L) | 10 | |||
| pH-värde | 7.0 | 7.0 | 1,5 (justerat med saltsyra) | 7.0 |
| Temperatur /℃ | 60 | 85 | 80 ~ 90 | |
3. Kemiskt tjockt guldpläteringsskikt av reducerad typ
I guldpläteringslösningar med tiosulfat som ligand förhindrar natriumsulfit nedbrytningen av tiosulfatjoner. I NaAuCl4 pläteringslösningar som innehåller trevärda guldsalter reduceras det envärda guldet av ett överskott av tiosulfat. I svagt alkaliska guldpläteringslösningar tillsätts vanligen pH-buffertar som ammoniumklorid, natriumtetraborat och borsyra.
Tiolföreningar kan bilda ligander med guldjoner som har utmärkt stabilitet och fungerar som reduktionsmedel. Dessa tiolföreningar inkluderar bland annat L-cystein och 2-etanamintiol. I tabell 1-45 anges sammansättning och driftsförhållanden för cyanidfria kemiska guldpläteringslösningar av reducerad typ med natriumtiosulfat och tiolföreningar som ligander.
Tabell 1-45 Cyanidfri guldpläteringslösning av reduktionstyp
| Sammansättning och driftsförhållanden | System för tiosulfat | Tiol-system | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Guldklorat/(g/L) | 0.01 | ||||
| Natriumguldklorat/(g/L) | 0.0125 | 0.0125 | |||
| Natriumgullsulfit/(g/L) | 0.02 | ||||
| Guldmerkaptosuccinat/(g/L) | 0.01 | ||||
| Merkaptosuccinsyra/(g/L) | 0.27 | ||||
| Natriumtiosulfat/(g/L) | 0.1 | 0.17 | 0.1 | ||
| Natriumsulfit/(g/L) | 0.1 | 0.4 | |||
| Ammoniumsulfit/(g/L) | 0.43 | ||||
| EDTA ・ 2Na/(g/L) | 0.19 | ||||
| Trietanolamin/(g/L) | 0.034 | ||||
| Ammoniumklorid/(g/L) | 0.05 | ||||
| Natriumtetraborat/(g/L) | 0.13 | ||||
| Kaliumdivätefosfat/(g/L) | 0.15 | ||||
| Tiourea/(g/L) | 0.0033 | ||||
| Hydrokinon/(g/L) | 0.002 | ||||
| Askorbinsyra/(g/L) | 0.25 | ||||
| Hydrazin/(g/L) | 0.3 | ||||
| L-cystein/(g/L) | 0.08 | ||||
| 2-aminoetylmerkaptan/(g/L) | 0.2 | ||||
| Kalium bensotriazol/(g/L) | 0.05 | ||||
| pH-värde | 7.5 | 7.0 | 8.0 | 7.0 | 7.5 |
| Temperatur/℃ | 60 | 80 | 70 | 80 | 80 |
4. Basskikt Katalytisk kemisk guldplätering
Katalytisk kemisk guldplätering av basskiktet är en kemisk guldpläteringsmetod av reduktionstyp som använder ett reduktionsmedel. Reduktionsmedlet har endast katalytisk aktivitet på substratets yta, basmetallskiktet (nickel), och har ingen katalytisk aktivitet på den avsatta guldytan. Det katalytiska kemiska guldpläteringsskiktet är slätare, tätare och har färre eller mindre porer än guldpläteringsskiktet av förskjutningstyp.
I tiosulfat- och sulfitkemiska guldpläteringslösningar kan guld deponeras på nickelytan utan att tillsätta andra reduktionsmedel. På nickelytan reducerar sulfit endast tiosulfatguldkomplexet och verkar inte på guldytan, så det kallas en basskiktskatalytisk typ av kemisk guldplätering. En förskjutningsguldpläteringsreaktion sker också samtidigt på ytan av basnickelpläteringsskiktet. Därför genomgår reduktionsmedlet sulfit olika oxidationsreaktioner som påverkas av sammansättningen av basnickelpläteringsskiktet och förbehandlingsförhållandena. Koncentrationen av tiosulfatnatriumliganden eller pH i pläteringslösningen påverkar de olika förhållandena mellan förskjutnings- och reduktionsreaktioner, den maximala tjockleken på guldpläteringsskiktet, utseende, porositet och vidhäftning, så det är nödvändigt att välja en lämplig pläteringslösningskomposition och guldpläteringsförhållanden.
5. Stabilitet hos cyanidfri kemisk guldpläteringslösning
Ökad koncentration av ammoniakvatten påskyndar deponeringshastigheten för guldpläteringsskiktet. I pläteringslösningar med hög ammoniakkoncentration fungerar merkaptosuccinat som reduktionsmedel, och en reduktionsreaktion sker samtidigt med förskjutningsreaktionen.
Föroreningen av koppar- eller järnjoner är den främsta orsaken till instabilitet i cyanidfria kemiska guldpläteringslösningar. Koppar upplöst från nickelpläteringsskiktets porer och järn från substratet främjar lätt instabiliteten i den kemiska guldpläteringslösningen.
Orsaker till detta: ① Guldjoner accepterar elektroner som frigörs när dessa metaller oxiderar, vilket ökar reduktionshastigheten. ② Kopparjoner eller järnjoner katalyserar oxidationsreaktionen av sulfit eller tiol, vilket påskyndar reaktionshastigheten, vilket orsakar defekter på ytan av det kemiska guldpläteringsskiktet och minskar svetsprestanda och bindningsstyrka. I kemiska guldpläteringslösningar bör upplösningen och föroreningen av dessa metaller undertryckas genom att tillsätta ligander som bildar stabila komplex med dessa upplösta och förorenade metalljoner.
6. Cyanidfri kemisk lösning för guldplätering
(1) Tetrakloroaurat (III)-salter och svagt reducerande aminboranlösningar för guldplätering
Tetrakloroaurat (III)-salter (NaAuCl4) reduceras lätt till guldavlagringar. Eter-substituerade tertiära aminboran-reduktionsmedel kan användas med NaAuCl4 för att bilda en autokatalytisk pläteringslösning, eller reduktionsmedel såsom trimetylaminboran, metylmorfolinboran och diisopropylaminboran, tillsammans med stabilisatorer såsom tioler och jodidföreningar.
(2) Guldpläteringslösning med guldsulfitsalt:
För närvarande används ett stort antal monovalenta guldsulfitpläteringslösningar, med hypofosfiter, formaldehyd, hydrazin, tetrahydroborat och DMAB som reduktionsmedel. Guldsulfitsalt [Na3Au(SO3)2] är instabil i vatten och kräver tillsats av stabilisatorer som 1,2-diaminoetan och kaliumbromid.
(3) Tiosulfatlösning för guldplätering
① Guldpläteringslösning med tiourea och dess derivat som reduktionsmedel:
Kombinationen av monovalent guldtiosulfat och tiourea pläteringslösning har god stabilitet, producerar inte vätgas vid neutralt pH och har ingen porositet. Sammansättningen av pläteringslösningen visas i tabell 1-46 (Pläteringslösning A).
Tabell 1-46 Tiosulfatlösning för guldplätering
| Sammansättning och driftsförhållanden | Pläteringslösning A | Pläteringslösning B |
|---|---|---|
| NaAuCl4 / (mol/L) | 0.1 | 0.0125 |
| Na2S2O3/(mol/L) | 0.08 | 0.1 |
| Na2SO3 /(mol/L) | 0.4 | 0.1 |
| Na2B4O7/( mol/L) | 0.1 | - |
| NH4Cl/(mol/L) | - | 0.05 |
| Tiourea/(mol/L) | 0.1 | - |
| Natrium L-askorbat/(mol/L) | - | 0.25 |
| pH-värde | 9.0 | 6.0 |
| Temperatur/℃ | 80 | 60 |
| Platinghastighet/(μm/h) | 1. 9 〜 2. 3 | 1. 5 〜 2. 0 |
② Guldpläteringslösning med askorbinsyra som reduktionsmedel:
I tiosulfatpläteringslösningen med L-askorbinsyra-natrium som reduktionsmedel finns natriumsulfit, som stabilt kan plätera guld. Pläteringslösningens sammansättning visas i tabell 1-46 (Pläteringslösning B).
Effektiva reduktionsmedel i natriumtiosulfatpläteringslösningar, förutom tiourea och natriumaskorbat, inkluderar natriumtartrat, glykolsyra och hypofosforsyra.
③ Reaktionsmekanism för pläteringslösning med tiosulfat:
Guldsalt reagerar med tiosulfat och bildar Au(S2O3)23-. När det inte finns något tiosulfat i lösningen finns det bara sulfit och bildar Au(SO3)23-. Reaktionsekvationen är som följer:
Au3++ 2S2O3 2- + H2O ⇌ Au(S)2O3)23- + SO4 2- + 2H+ (1-16)
Au3+ + 3SO32- + H2O ⇌ Au(SO3 )23- + SO42- + 2H+ (1-17)
Au+ + 2SO32- ⇌ Au(SO3)23- K=1010 (1-18)
Au+ + 2S2O32- ⇌ Au(S2O3)23- K = 1026 (1-19)
Figur 1-44 Jämförelse av katodiska polarisationskurvor för guldbeläggningsreaktioner i sulfit- och tiosulfatpläteringslösningar
(NH4Cl 0,1mol/L, Na2SO3 0. 2mol/L)
Tiosulfat har en starkare komplexbildande förmåga med monovalent guld än sulfit, så monovalent guld är svårare att avlagra från pläteringslösningar som innehåller natriumtiosulfat än de som innehåller sulfit.
I sulfitguldpläteringslösningen med reduktionsmedlet askorbat, på grund av skillnaden i katodiska polarisationskurvor mellan guldsulfitkomplexjoner och guldtiosulfatkomplexjoner, är gulddeponeringshastigheten endast 1/10 av den i natriumtiosulfatpläteringslösningen. Figur 1-45 visar ascorbatsulfit- och tiosulfatguldets katodiska och anodiska polarisationskurvor.
Figur 1-45 Katodiska och anodiska polarisationskurvor för askorbinsyra, sulfitpläteringslösning och tiosulfatguld
(guldelektrod, NH4Cl 0,1mol/L, pH 6,0, 60℃. Kurva "●" pläteringslösning: Na2SO3 0,2mol/ L och NaAuCl4 0,01mol/L; Kurva "▴" samma pläteringslösning som tidigare, med tillsats av Na2S2O3 0. 1mol/L; Kurva "○" pläteringslösning: Na2SO3 0. 2mol/L och natriumaskorbat 0,1mol/L; Kurva "△"-lösning, samma som tidigare, med tillsats av Na2S2O3 0,1mol/L)
Reaktionsprincipen för tiosulfatelektrolös guldpläteringslösning hänvisar till reduktionsmedlets oxidationstillstånd och de lokala reaktionerna är följande.
Katodisk reaktion:
Au(S2O3)23- + 2e– → Au + 2S2O32- (1-20)
Anodisk reaktion:
Tiourea pläteringslösning
CS(NH2)2 + 5H2O → CO(NH2)2 + H2SO4 + 8H+ + 8e– (1-21)
Reaktionsprodukten CO(NH2)2 är urea.
Pläteringslösning med askorbinsyra
C6H8O6 → C6H6O6 + 2H+ + 2e–
7. Guldpläteringslösning av sockertillsats med guldsulfitsalt
Efter tillsats av sackaridföreningar till guldsulfitpläteringslösningen kan den förbli stabil under lång tid och guldpläteringsskiktet är bra. Sammansättningen av pläteringslösningen är som följer.
Guldsulfitsalter: kaliumguldsulfit, natriumguldsulfit, ammoniumguldsulfit etc.
Sulfiter: kaliumsulfit, natriumsulfit, ammoniumsulfit etc.
pH-justerare: Justera till pH 6~9 med olika buffertar.
Stabilisatorer: vattenlösliga aminföreningar, etylendiamin, dietylentriamin, trietylentetramin etc.; vattenlösliga aminosyror eller salter, etylendiamintetraättiksyra, trietylentetraminhexaättiksyra, trans-1,2-cyklohexandiamintetraättiksyra eller salter etc.; vattenlösliga organofosfater eller salter, aminotris(metylenfosfonsyra), 1-hydroxietyliden-1,1-difosfonsyra, etylendiamintetra(metylenfosfonsyra), dietanolamin, pentakis(metylenfosfonsyra) eller salter etc.vattenlösliga aromatiska nitroföreningar kan också tillsättas, t.ex. mono-, di- och tri-nitrobenzolsyra, mono- och di-nitrosalicylsyra, nitrobensendikarboxylsyra, mono-, di- och tri-nitrofenol, dinitroaminofenol, mono-, di- och tri-nitrobensen osv.
Andra sockerarter än stärkelse kan också omfatta hexoser, glukos, mannos, galaktos och andra monosackarider, erytritol, pentitol, hexanol och andra sockeralkoholer, glukarsyra och andra aldarsyror, glukonsyra, hexatonsyra och andra aldonsyror, oligosackarider etc. Dessa sockerföreningar kan öka stabiliteten hos pläteringslösningen och utöka strömdensitetsområdet för det ljusa pläteringsområdet.
Pläteringsresultaten visas i tabell 1-47.
Tabell 1-47 Olika sulfitguldpläteringsbad, driftförhållanden och effekter av tillsatser
| Serienummer | Olika sulfitguldpläteringsbad och driftförhållanden | Additiv effekt |
|---|---|---|
| Nr 1 |
Guld natriumsulfit 10g/L Natriumsulfit 65g/L Trinatriumcitrat 65 g/L Etylendiamintetrametylenfosfonsyra (EDTMP) 85 g/L pH 7 Temperatur 60 ℃ Total ström 0,2A Provkroppssubstrat: 42Fe-Ni-legering Idealisk metod för strömtäthet med stark omrörning |
Elektrolys 1080 ℃, elektropläteringslösning sönderdelning, producerar svarta partiklar. Utseende av pläteringsskikt med olika strömtätheter ger fläckar och brännande. |
| No.1 Tillsätt natriumkarboximetylcellulosa (CMC) 10 g / l till pläteringslösningen. Övriga villkor är desamma som för No.1 | Elektrodeposition 1740 ℃, nedbrytning av pläteringslösning, svarta partiklar. Utseendet på pläteringsskiktet förbättras, och fläckar och brännande minskas uppenbarligen. | |
| Nr 2 |
Guld natriumsulfit 10g/L Natriumsulfit 130g/L Trinatriumcitrat 65 g/L Triammoniumcitrat 65 g/L p-Nitro(bensen)fenol 1g/L pH 7 Temperatur 40 ℃ Total ström 0,2A Provkroppens substrat: koppar Kraftig omrörning |
Områden med hög strömtäthet är brända, pläteringsskiktets utseende är mycket dåligt, diffusa fläckar förekommer |
| No.2 pläteringslösning med stärkelse 5g/L, övriga förhållanden är desamma som No.2. | Ingen bränning i områden med hög strömtäthet, bra utseende på pläteringsskiktet i ett brett strömtäthetsområde, stabil pläteringslösning. | |
| Nr 3 |
Natriumgullsulfit 10g/L Natriumsulfit 100g/L Dinatriumborat 50g/L Borsyra 100g/L p-Nitro(bensen)fenol 1g/L pH 7 Temperatur 40 ℃ Total ström 0,2A Provkroppens substrat: koppar Kraftig omrörning |
Dåligt utseende på pläteringsskiktet |
| Tillsätt 5 g / L stärkelse till No.3 pläteringslösning, andra förhållanden är desamma som No.3. | Bra utseende på pläteringsskiktet i ett brett spektrum av strömtäthet, stabil pläteringslösning. | |
| Nr 4 |
Natriumgullsulfit 12g/L Natriumsulfit 100g/L Fosfit 3g/L Etylendiaminhydrat 30 g/L pH 7 Temperatur 60°C Total ström 0,2A Provkroppssubstrat: 42Fe-Ni-legering Kraftig omrörning |
Bränt område med hög strömtäthet, pläteringsskiktets utseende är extremt dåligt |
| No.4 tillsätt stärkelse 5g / L till pläteringslösningen, andra villkor är desamma som No.4. | Bra utseende på pläteringsskiktet och stabilitet hos pläteringslösningen i ett brett spektrum av strömtäthet. | |
