[发明专利]电镀锌锑合金的镀液及其配制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电镀锌锑合金的镀液及其配制方法，属能源、材料腐蚀与防腐等领域。

背景技术

热电(温差)材料是利用热电效应(Seebeck效应和Peltier效应)实现热能和电能相互转换的功能材料，是制作热电转换器件的核心部分。由于热电转换器件无机械转动部件，因而寿命长、维护费用低，利用热电效应的可逆性，可以用于无氟制冷或恒温控制，还可以利用太阳能及其它低品位能源进行发电，有利于开发新型能源和保护环境。热电材料的基本性能要求是大的Seebeck系数、低热导率和高电导率，其综合性能可以用公式ZT＝(α²σ/λ)T来表示，其中ZT为无量纲的热电优值系数，α为Seebeck系数，λ为热导率，σ为电导率。材料的ZT值越大，热电性能越好，热电转换效率越高。

锌锑合金是一种重要的半导体热电或温差材料(特别是Sb-Zn和β-Zn₄Sb₃)、锂离子电池负极材料、耐腐蚀材料等，在工业上具有巨大的应用潜力。锌锑合金是具有高的ZT值(可达1.1)的中温型热电材料。由于锑能与锂形成金属间化合物，锌起稳定结构的作用，锌锑合金作为锂离子电池负极具有理论容量大，稳定性优良的特点。锌锑合金还是重要的耐腐蚀材料。目前，文献报道的其制备主要有熔炼、磁溅射、机械合金化等。这些制备方法所需设备较贵、操作条件复杂、生产环境要求较高，因而生产成本较高。例如，熔炼法制备的β-Zn₄Sb₃由于存在制备过程中锌元素挥发使得材料的相和微结构控制困然。而磁溅射存在薄膜组成不均匀，机械合金化则存在颗粒组成和粒度不均匀、颗粒表面氧化等缺陷。

电沉积法生产锌锑合金时，可通过电沉积条件(如调节电解液、基体、电流密度和其他参数等)的控制来改变薄膜的组成和微观结构(组成、颗粒尺寸、形状和晶相组织等)。相对于这些方法，电沉积法所需设备简单价格、生产过程简单、操作条件要求不高，因此生产成本较低。由于有这些优点，引起了以下学者的重视，例如刘鹏等在乙酰胺-尿素-NaBr-KBr熔体(343K)电沉积得到纳米晶Zn₄Sb₃薄膜，Yamamoto H等从乙烯基乙二醇(EG)(有机溶剂中)也电沉积得到锌锑合金薄膜。这些方法电沉积时使用低温熔盐或有机溶剂，会造成一定的环境污染，而且操作过程也比较复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种环境污染较小，而且电镀过程中操作简单的电镀锌锑合金的镀液。

本发明的另一目的是提供上述电镀锌锑合金的镀液的配制方法。

本发明的技术方案是这样的：电镀锌锑合金的镀液，每升镀液中含：可溶性二价锌盐16.14-24.21g，可溶性三价锑盐2.28-4.56g，多元羟基羧酸27.31-45.52g，硼酸3.09-6.18g，硫酸钠12.00-16.00g，余量为水。

上述可溶性二价锌盐为硫酸锌或氯化锌。

上述可溶性三价锑盐为三氯化锑或硫酸锑。

上述多元羟基羧酸为柠檬酸或酒石酸。

上述镀液的沉积条件为：以石墨为阳极，导电基体为阴极；镀液pH在3.75～4.25之间，10wt％NaOH溶液调节镀液pH；电镀在室温下进行；控制阴极电流密度在3～20mA/cm²。

电镀锌锑合金镀液的配制方法，通过如下方案实现：将27.31-45.52g多元羟基羧酸溶解于约25～40ml的水中，配制成多元羟基羧酸水溶液，然后向此溶液加入2.28-4.56g可溶性三价锑盐，搅拌直至完全溶解，再依次向以上溶液中加入16.14-24.21g可溶性二价锌盐、3.09-6.18g硼酸和12.00-16.00g硫酸钠，余量为水。

上述可溶性二价锌盐为硫酸锌或氯化锌。

上述可溶性三价锑盐为三氯化锑或硫酸锑。

上述多元羟基羧酸为柠檬酸或酒石酸。