[发明专利]一种多层无氰电镀铜-锡合金镀层的电镀液、电镀工艺及其硬币

说明书

技术领域

本发明涉及造币技术领域，尤其涉及一种多层无氰电镀铜-锡合金镀层的电镀液、电镀工艺及采用该工艺获得的硬币产品。

背景技术

含氰电镀的历史可以追溯到1831年，实用型的电镀工艺是1840年由Elkington获得的氰化镀银专利开始的。氰化镀锌在第一次世界大战期间就已经获得实际应用，随后，氰化电镀技术被广泛应用于锌、铜、镉、银、金等多种单金属或合金电镀。但氰化物是剧毒物质，其致死量仅仅为5mg，因此，对剧毒氰化物的管理和含氰电镀液的废水排放处理提出了很高的要求。20世纪70年代，无氰镀锌工艺的研究首先获得了突破，到目前为止，无氰镀铜、无氰镀金银、无氰镀铜合金等技术相继开发问世，并开始在某些工业领域中得到应用。目前国际造币行业中采用的电镀材料主要有镀铜、镀镍、镀铜合金等，其中电镀铜-锡合金技术还是采用含氰电镀或分别镀单金属后采用热处理的方法形成合金层。

铜–锡合金电镀是一种代镍镀层的传统电镀工艺，可以用于挂滚镀，氰化物体系镀铜–锡合金是发展的较为成熟的代镍层工艺。由于环保和对人体健康的要求，近年来有关无氰铜–锡合金电镀新工艺的开发研究已广泛为人们所关注。目前报道的无氰铜锡合金电镀的溶液体系主要有焦磷酸盐、焦磷酸盐-锡酸盐、柠檬酸盐-锡酸盐和HEDP等，但最有潜力替代氰化物溶液体系的是焦磷酸盐溶液体系。现阶段无氰黄铜锡电镀工艺，电镀时间过长，就会出现镀层发雾、疏松等问题。因此，该工艺大多用在装饰性镀层方面，而在功能性镀层方面的突破较少。因此，本发明的目的是解决黄铜锡镀层用于功能性镀层所遇到的，即：镀层的持续增厚，镀层的均匀致密，镀液的稳定等问题。

发明内容

鉴于现有技术中无氰电镀黄铜锡无法镀厚及镀层不均匀的缺点，本发明的目的在于提供了一种多层无氰电镀铜-锡合金镀层的焦磷酸盐电镀溶液和一种多层无氰电镀铜-锡合金镀层的电镀工艺以及采用该电镀工艺制作的硬币产品，采用该焦磷酸盐电镀溶液和多层无氰电镀铜-锡合金镀层的电镀工艺可获得镀层厚度达20μm以上且镀层均匀致密的硬币产品。

本发明的多层无氰电镀铜-锡合金镀层的电镀工艺以及采用该电镀工艺制作的硬币产品，其坯饼以低碳钢造币坯料为基体，在其上依次电镀第一层、第二层、第三层及表层，电镀工艺为采用焦磷酸盐溶液体系的多层电镀工艺，整套电镀工艺主盐体系相同，避免了不同镀层间镀液相互污染的风险，每一层镀后采用清水漂洗即可，省去了活化工序；采用多层电镀的方式弥补单层无氰电镀铜-锡合金镀层比含氰电镀铜-锡合金镀层薄的问题；该电镀工艺每层所用镀液均为焦磷酸盐溶液体系，为无氰环保型，大大降低了对剧毒氰化物的管理成本，改善了施镀环境，减小了废水对环境影响的压力，同时也大大提高了硬币电镀包覆材料的制作水平。

本发明提供的多层无氰电镀铜-锡合金镀层的电镀工艺及其制作的硬币结构，不同于传统的含氰电镀铜-锡合金硬币和目前国内外提供的其他电镀铜-锡合金硬币的制作工艺和硬币结构。传统的含氰电镀铜锡合金硬币的工艺是采用直接在钢芯坯饼上电镀铜锡合金，其硬币结构为单层结构。其他国内外提供的电镀铜锡合金工艺，如加拿大皇家造币厂提出的多层电镀工艺，是在退火后的铁饼上镀上具有一定厚度的镍打底层和纯铜，之后进入锡和铜的交替电镀，每一层均为单质金属，其硬币结构是多层单金属结构，电镀完成后，通过热处理扩散得到一定厚度的铜锡合金层。

为了实现上述目的及其他目的，本发明采用如下的技术方案：

一种多层无氰电镀铜-锡合金镀层的焦磷酸盐电镀溶液，包括无氰黄铜锡主光剂，所述无氰黄铜锡主光剂的溶质由光亮剂A和光亮剂B组成；其中，光亮剂A在无氰黄铜锡主光剂主光剂中的浓度为1-10g/L；光亮剂B在无氰黄铜锡主光剂主光剂中的浓度为0.05-0.5g/L。

较佳的，所述无氰黄铜锡主光剂在焦磷酸盐电镀溶液中的浓度为3-20mL/L。

优选的，所述无氰黄铜锡主光剂的溶质由光亮剂A和光亮剂B组成；其溶剂为水和有机溶剂的混合液；其中水和有机溶剂的配比以恰好能溶解光亮剂A和光亮剂B为最佳。水和有机溶剂的混合液中，所述有机溶剂选自能溶解光亮剂A和光亮剂B的有机溶剂与水组成的混合液即可。

较佳的，所述光亮剂A为法国罗地亚公司生产的Mirapol WT光亮剂；所述光亮剂B为2-巯基苯并咪唑。

上述Mirapol WT的加入能明显缩短电镀时间，改善镀层的均匀性和深镀能力，同时提高镀层的耐腐蚀能力，且该镀层耐盐雾和柔韧性很好。本发明在电镀液中添加光亮剂A和光亮剂B，二者协同作用，能够在较宽的电流密度范围内获得均匀致密的黄铜锡镀层。