DMH无氰电镀金及金合金纳米晶镀层的研究
发布时间：2021-03-27 15:31
金具有良好的物理、化学性能,应用广泛。电镀金多采用氰化物镀液,但氰化物有剧毒,因此急需开发性能接近于氰化物电镀金工艺的无氰电镀金工艺。以5,5-二甲基乙内酰脲（DMH）为配位剂无氰电镀金工艺已显示出具有工业应用的可能性,但该工艺仍然存在如下问题:镀层晶粒粗大、堆积疏松,导致镀层色泽和光亮性较差。为解决上述问题,本文提出通过寻找合适的添加剂来优化工艺,研究发现,当晶粒细化至纳米级,镀层呈现金黄光亮。此外,由于纯金镀层的硬度与耐磨性较差,在一些应用中难以满足要求,因此,本文以DMH为配位剂开发金合金镀层的电镀工艺。优化后电镀金纳米晶镀层的镀液组成及工艺条件为:HAu Cl4 0.015 mol·L-1、DMH 0.25 mol·L-1、K2CO3 0.36 mol·L-1、邻菲罗啉（PHEN）30 mg·L-1、聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）10 mg·L-1。电镀过程电流密度为0.5-1.2 A·dm-2,控制温度303～323 K,p H值9.7,搅拌速度600～1000 rpm。通过宏观形貌和SEM照片的对比,可知主光亮剂PHEN的作用为细化晶粒,辅助光亮剂PDDA主要起整平的作...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
以THP为辅助配位剂镀层的宏观形貌
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-20-有明显区别，如图3-1所示。图3-1以THP为辅助配位剂镀层的宏观形貌对其微观形貌进行表征，其SEM照片如图3-2所示，尽管茶碱的加入使晶粒堆积的致密程度有所提高，没有明显的空隙，但晶粒细化程度不足，镀层尚未达到纳米晶镀层的要求。图3-2以THP为辅助配位剂镀层的微观形貌综上，尚不能通过向DMH基础镀液中添加上述辅助配位剂来得到金黄、光亮的镀层，因此对辅助添加剂进行筛选还有待进一步研究。3.2添加剂的开发及作用效果3.2.1添加剂的筛选复配及工艺优化目前大量实验证明，DMH作为替代氰化物的镀金配位剂是可行和有前景的，然而，在缺乏合适的添加剂时，镀层呈现不光亮的橙红色。以DMH为配位剂的基础镀金液的组成成分详见第2章。电镀过程电流密度为0.5-1.2A·dm-2，控制温度303~323K，pH值9.7，搅拌速度600~1000rpm。为尽量提高效率，减少无效的实验尝试，故本文筛选添加剂的思路如下：根据已知效果较好的添加剂的结构，选择和其具有相似结构的添加剂进行尝试；根据文献，查找其他电镀金体系中或电镀其他金属效果较好的添加剂，在DMH体系中进
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-21-行尝试。根据以上筛选思路，分别筛选出以下几十种添加剂，在上述基础镀液中进行实验：2,2-联吡啶、4,4-联吡啶、胞嘧啶、尿嘧啶、邻菲罗啉(PHEN)、腺嘌呤、聚丙烯酰胺（PAM）、聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）、聚乙二醇、聚乙烯醇、L-半胱氨酸、L-天冬酰胺、苯骈三氮唑、丁二酰亚胺、次黄嘌呤、十四烷基三甲基氯化铵、1-苯基-5-巯基-1H-四氮唑、2,3-二氨基吡啶等，以及各种典型表面活性剂如十二烷基硫酸钠（典型的阴离子表面活性剂）、十六烷基三甲基溴化铵（典型的阳离子表面活性剂）、聚乙烯吡咯烷酮（典型的非离子表面活性剂）等。经过对单一添加剂的初步筛选评估，有明显光亮效果的添加剂为邻菲罗啉(PHEN)、聚丙烯酰胺（PAM）、聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）。经过实验探究，各添加剂的合适用量如下：PHEN-30mg·L-1，PAM-60mg·L-1，PDDA-10mg·L-1。各添加剂单独使用所得镀层宏观形貌和微观形貌如图3-3所示。图3-3单一添加剂初步筛选较优镀层宏观及微观形貌（a）PHEN;（b）PAM;（c）PDDA观察镀层宏观形貌，以PHEN为添加剂所得镀金层呈金黄、光亮；以PAM为添加剂所得镀金层呈偏青色的金黄，但光亮性不如前者，镀层较为粗糙；以PDDA为添加剂的镀层呈较暗的金色，光亮性一般，当PDDA的浓度进一步升高至30mg·L-1时，镀层开始出现镀不上的现象，甚至会出现膜状物，由此可见该添加剂对金的沉积过程具有强烈的抑制作用，但PDDA具有其他添加剂都没有的特殊性能，即延长沉积时间至15min，镀层性能没有明显的下降。综上，将上述三种添加剂进
【参考文献】：
期刊论文
[1]无氰镀金进展概述[J]. 杨家强,金磊,杨防祖,周绍民. 电镀与精饰. 2019(12)
[2]延长亚硫酸盐镀金液使用寿命工艺研究[J]. 李朝,潘子懿,周拥华. 新型工业化. 2019(03)
[3]无氰电镀金的研究进展[J]. 杨潇薇. 电镀与精饰. 2018(05)
[4]缓冲剂对亚硫酸盐-硫代硫酸盐化学镀金液稳定性及镀层形貌的影响[J]. 吕泽满,常任珂,王兵毅,谭桂珍,郝志峰,丁启恒,柯勇. 电镀与涂饰. 2018(04)
[5]在离子液体[BMIm][BF4]中电沉积光亮金镀层（英文）[J]. 宋云鹤,杨培霞,连叶,冯忠宝,张锦秋,安茂忠. 无机化学学报. 2018(01)
[6]柠檬酸金钾电镀金工艺的试验研究[J]. 张建周,胡孝昀,张远. 机械制造. 2016(07)
[7]无氰镀金技术的研究进展[J]. 黄剑贞,朱琼霞,叶泽鹏,黄卓帆,梁智成,杜倩君,陈杰明,潘冰洁,杨富国. 广东化工. 2016(10)
[8]一种无氰镀金试剂的生产工艺及应用[J]. 黄世盛,李国仪. 广东化工. 2015(13)
[9]基于柠檬酸金钾的电镀金工艺研究[J]. 李寒松,张刚雷,胡孝昀. 南京航空航天大学学报. 2014(05)
[10]镀金与无氰镀金应用述评[J]. 刘仁志. 电镀与精饰. 2013(05)
硕士论文
[1]5,5-二甲基乙内酰脲体系化学镀金工艺及性能的研究[D]. 付文超.哈尔滨工程大学 2018
[2]基于柠檬酸金钾的电镀金工艺试验研究[D]. 张刚雷.南京航空航天大学 2015
[3]一步电沉积法制备纳米金—水滑石修饰电极及其对半胱氨酸的检测应用研究[D]. 吴丽萍.北京理工大学 2015
[4]基于氯化胆碱的离子液体中电沉积金的工艺与机理研究[D]. 刘光欣.哈尔滨工业大学 2014
[5]室温离子液体中金的电沉积研究[D]. 陆文娟.苏州大学 2007
本文编号：3103751
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
以THP为辅助配位剂镀层的宏观形貌
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-20-有明显区别，如图3-1所示。图3-1以THP为辅助配位剂镀层的宏观形貌对其微观形貌进行表征，其SEM照片如图3-2所示，尽管茶碱的加入使晶粒堆积的致密程度有所提高，没有明显的空隙，但晶粒细化程度不足，镀层尚未达到纳米晶镀层的要求。图3-2以THP为辅助配位剂镀层的微观形貌综上，尚不能通过向DMH基础镀液中添加上述辅助配位剂来得到金黄、光亮的镀层，因此对辅助添加剂进行筛选还有待进一步研究。3.2添加剂的开发及作用效果3.2.1添加剂的筛选复配及工艺优化目前大量实验证明，DMH作为替代氰化物的镀金配位剂是可行和有前景的，然而，在缺乏合适的添加剂时，镀层呈现不光亮的橙红色。以DMH为配位剂的基础镀金液的组成成分详见第2章。电镀过程电流密度为0.5-1.2A·dm-2，控制温度303~323K，pH值9.7，搅拌速度600~1000rpm。为尽量提高效率，减少无效的实验尝试，故本文筛选添加剂的思路如下：根据已知效果较好的添加剂的结构，选择和其具有相似结构的添加剂进行尝试；根据文献，查找其他电镀金体系中或电镀其他金属效果较好的添加剂，在DMH体系中进
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-21-行尝试。根据以上筛选思路，分别筛选出以下几十种添加剂，在上述基础镀液中进行实验：2,2-联吡啶、4,4-联吡啶、胞嘧啶、尿嘧啶、邻菲罗啉(PHEN)、腺嘌呤、聚丙烯酰胺（PAM）、聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）、聚乙二醇、聚乙烯醇、L-半胱氨酸、L-天冬酰胺、苯骈三氮唑、丁二酰亚胺、次黄嘌呤、十四烷基三甲基氯化铵、1-苯基-5-巯基-1H-四氮唑、2,3-二氨基吡啶等，以及各种典型表面活性剂如十二烷基硫酸钠（典型的阴离子表面活性剂）、十六烷基三甲基溴化铵（典型的阳离子表面活性剂）、聚乙烯吡咯烷酮（典型的非离子表面活性剂）等。经过对单一添加剂的初步筛选评估，有明显光亮效果的添加剂为邻菲罗啉(PHEN)、聚丙烯酰胺（PAM）、聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）。经过实验探究，各添加剂的合适用量如下：PHEN-30mg·L-1，PAM-60mg·L-1，PDDA-10mg·L-1。各添加剂单独使用所得镀层宏观形貌和微观形貌如图3-3所示。图3-3单一添加剂初步筛选较优镀层宏观及微观形貌（a）PHEN;（b）PAM;（c）PDDA观察镀层宏观形貌，以PHEN为添加剂所得镀金层呈金黄、光亮；以PAM为添加剂所得镀金层呈偏青色的金黄，但光亮性不如前者，镀层较为粗糙；以PDDA为添加剂的镀层呈较暗的金色，光亮性一般，当PDDA的浓度进一步升高至30mg·L-1时，镀层开始出现镀不上的现象，甚至会出现膜状物，由此可见该添加剂对金的沉积过程具有强烈的抑制作用，但PDDA具有其他添加剂都没有的特殊性能，即延长沉积时间至15min，镀层性能没有明显的下降。综上，将上述三种添加剂进
【参考文献】：
期刊论文
[1]无氰镀金进展概述[J]. 杨家强,金磊,杨防祖,周绍民. 电镀与精饰. 2019(12)
[2]延长亚硫酸盐镀金液使用寿命工艺研究[J]. 李朝,潘子懿,周拥华. 新型工业化. 2019(03)
[3]无氰电镀金的研究进展[J]. 杨潇薇. 电镀与精饰. 2018(05)
[4]缓冲剂对亚硫酸盐-硫代硫酸盐化学镀金液稳定性及镀层形貌的影响[J]. 吕泽满,常任珂,王兵毅,谭桂珍,郝志峰,丁启恒,柯勇. 电镀与涂饰. 2018(04)
[5]在离子液体[BMIm][BF4]中电沉积光亮金镀层（英文）[J]. 宋云鹤,杨培霞,连叶,冯忠宝,张锦秋,安茂忠. 无机化学学报. 2018(01)
[6]柠檬酸金钾电镀金工艺的试验研究[J]. 张建周,胡孝昀,张远. 机械制造. 2016(07)
[7]无氰镀金技术的研究进展[J]. 黄剑贞,朱琼霞,叶泽鹏,黄卓帆,梁智成,杜倩君,陈杰明,潘冰洁,杨富国. 广东化工. 2016(10)
[8]一种无氰镀金试剂的生产工艺及应用[J]. 黄世盛,李国仪. 广东化工. 2015(13)
[9]基于柠檬酸金钾的电镀金工艺研究[J]. 李寒松,张刚雷,胡孝昀. 南京航空航天大学学报. 2014(05)
[10]镀金与无氰镀金应用述评[J]. 刘仁志. 电镀与精饰. 2013(05)
硕士论文
[1]5,5-二甲基乙内酰脲体系化学镀金工艺及性能的研究[D]. 付文超.哈尔滨工程大学 2018
[2]基于柠檬酸金钾的电镀金工艺试验研究[D]. 张刚雷.南京航空航天大学 2015
[3]一步电沉积法制备纳米金—水滑石修饰电极及其对半胱氨酸的检测应用研究[D]. 吴丽萍.北京理工大学 2015
[4]基于氯化胆碱的离子液体中电沉积金的工艺与机理研究[D]. 刘光欣.哈尔滨工业大学 2014
[5]室温离子液体中金的电沉积研究[D]. 陆文娟.苏州大学 2007
本文编号：3103751
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