[发明专利]一种无氰有机溶剂的电镀金溶液

说明书

一种无氰有机溶剂的电镀金溶液，其包括非水溶剂、金源、还原剂和络合剂，非水溶剂为二甲基亚砜、乙二醇和二甲基甲酰胺的至少一种；金源为氯金酸；还原剂为硼氢化钠、抗坏血酸、草酸和硫脲的至少一种；所述络合剂为羟基乙叉二膦酸，乙二胺，二乙醇胺，三乙醇胺，甲酰胺，乙酰胺，5,5‑二甲基乙内酰脲，1,3‑二氯‑5,5‑二甲基乙内酰脲，1,3‑二溴‑5,5‑二甲基乙内酰脲，氯化铵，碳酸铵，柠檬酸铵，乙二胺四乙酸，四羟基乙二胺的至少一种。本发明的镀金溶液配方简单，电镀金薄膜效果好，易于维护且稳定性好；阴极电流密度为5mA/cm²～20mA/cm²时效率高，溶液中未使用含氰物质，安全性好，废液处理方便；络合剂的使用将常见金属杂离子形成稳定的络合物，制备的金镀层纯度高。

技术领域

本发明涉及无氰系镀金溶液，尤其是涉及到一种无氰有机溶剂的高速电镀金溶液。

背景技术

目前，商业化的电镀金工艺仍是剧毒的氰化物体系，较为成熟的无氰电镀金工艺均采用一价金盐，如亚硫酸金钠，在水溶液中三价金比一价金更稳定，一价金的络合物在水溶液中缓慢发生歧化反应，生成三价金和单质金，导致镀液稳定性差，这是目前限制无氰一价金盐电镀推广的主要因素。近年来的研究发现某些有机溶剂及离子液体中，一价金与三价金的电化学势均发生较大改变，一价金盐在其中的稳定性大幅提高，因此出现了一些非水体系的无氰一价金盐电镀工艺，如三苯基磷氯化金/DMSO体系。但是，有机溶剂电镀金仍存在诸多问题，以致无法推广应用，首先有机溶剂电导率低，镀液传质速率过低，金层沉积速度太慢；其次可用金盐及溶剂十分有限，与水溶液相比溶解度均很低，故大多数相关研究仍以氰化物为络合剂；最后有机溶剂中的大多数金盐对水的耐受度低，水含量过高会出现金盐在电极上异常析出等问题。近年来虽然离子液体电镀的相关研究较多，但离子液体电镀金工艺成熟度仍不及有机溶剂电镀金，离子液体虽然电导率高，但粘度大，对水敏感，镀层生长可控性差，镀层表面质量较差，残余应力大，成本很高，目前仍缺少比较成熟的离子液体电镀金工艺。为此，本发明开发了一种全新的无氰系金盐高速电镀金溶液，克服现有有机溶剂镀金工艺的主要缺点，且该金盐有机溶剂中的浓度最高可达0.3mol/L以上，镀层沉积速度最大可达70微米/小时以上，有望替代现有水溶液一价电镀金溶液。

发明内容

本发明提出了一种全新的无氰有机溶剂的电镀金溶液，该溶液克服了原有镀金液的缺点，解决了电镀的金质量低、均一性差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下方式来实现：

一种无氰有机溶剂的电镀金溶液，其组成如下：

所述非水溶剂为二甲基亚砜、乙二醇和二甲基甲酰胺的一种或多种；

所述金源为氯金酸；

所述还原剂为硼氢化钠、抗坏血酸、草酸和硫脲的一种或多种；

所述络合剂为羟基乙叉二膦酸，乙二胺，二乙醇胺，三乙醇胺，甲酰胺，乙酰胺，5,5-二甲基乙内酰脲，1,3-二氯-5,5-二甲基乙内酰脲，1,3-二溴-5,5-二甲基乙内酰脲，氯化铵，碳酸铵，柠檬酸铵，乙二胺四乙酸，四羟基乙二胺的一种或多种。

为了使得三价金源全部转化为一价，本发明加入的还原剂与金源的质量比大于3:1。

电流密度范围受到温度的影响，温度越高，允许使用的电流密度越大,所述电镀金溶液中温度范围为40℃～60℃，阴极电流密度为5mA/cm²～20mA/cm²。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果：