氨基乙酸在电镀工业中的应用

2011-12-27吴双成

电镀与环保 2011年3期

关键词：镀镍镀液蛋氨酸

吴双成

（甘肃皋兰胜利机械厂,甘肃皋兰 730200）

氨基乙酸在电镀工业中的应用

吴双成

（甘肃皋兰胜利机械厂,甘肃皋兰 730200）

1 氨基乙酸的应用

1.1 在钛合金电镀前处理中的应用

钛合金表面极易氧化,产生的氧化膜严重阻碍了正常电镀。镀前处理的目的就是使钛合金表面获得能够直接进行电镀的表面状态,化学镀镍就是达到此目的的方法之一。化学镀镍较电镀易于沉积均匀,作为中间层有利于保证电镀质量。

化学镀镍前的活化液配方[1]:乙二醇700 mL/L,氟化氢铵 35 g/L,氯化镍 20 g/L,硼酸50 g/L,乳酸 20 mL/L,醋酸（体积分数为 99%）180 mL/L,p H值＜6,θ＞50℃,30 min。

1.2 在缓蚀剂方面的应用

黎新等[2]用量子化学的方法研究了氨基乙酸对铝的缓蚀机理:质子化的氨基乙酸是通过化学吸附且以基本直立的方式吸附于铝界面上,把 H+与铝界面隔开,从而起到缓释作用。在30℃浓度为0.05 mol/L的盐酸溶液中,加入0.05 moI/L的氨基乙酸后,对铝的缓蚀效率为44.96%。张健等[3]用鱼内脏水解液作为缓蚀剂,研究了氨基乙酸的缓蚀作用。鱼内脏成分复杂,水解产物中含有多种氨基酸,具有协同缓蚀作用,在硫酸介质中对碳钢的缓蚀效率达90%。极化曲线研究表明,所得缓蚀剂属混合型。

1.3 在镁合金阳极氧化中的应用

镁-锂合金被称为超轻镁合金,是最轻的金属结构材料,随着锂元素的加入,其耐蚀性严重下降。常立民等[4]通过阳极氧化法改善了膜层的耐蚀性。其工艺规范为:KOH 75 g/L,Na2SiO375 g/L,Na2B4O730 g/L,N H2CH2COOH 6 g/L,1 A/dm2。形成的氧化膜的耐蚀性能随着氨基乙酸的质量浓度的增加而提高;当氨基乙酸的质量浓度为6 g/L时,氧化膜的耐蚀性最佳;当氨基乙酸的质量浓度过高时,其耐蚀性能下降。

1.4 在氯化钾镀锌中的应用

作为辅助类中间体的物质,如氨基乙酸、谷氨酸、苯甲酸钠、烟酸等,当其质量浓度在0.001～10 g/L时,能扩大电流密度范围,提高镀层性能,增加镀液的分散能力和深镀能力,增加阴极极化,还能减少主光亮剂的消耗量。

1.5 在硫酸盐镀锌-磷合金中的应用

黄清安等[5]研究了氨基乙酸在光亮锌-磷合金镀液中的作用。氨基乙酸具有使镀层增白的作用;缺点是减小阴极极化,不利于镀液分散能力的提高。其工艺规范为:ZnSO4·7H2O 120～160 g/L,ZnCl28～12 g/L,酒石酸 40～75 g/L,Na3PO44～8 g/L,H3PO48～10 g/L,H3PO38～10 g/L,Na2SO440～50 g/L,硼酸 20～25 g/L,氨基乙酸 4～5 g/L,糊精2～4 g/L,水杨醛 0.2～0.5 g/L,p H 值 2,7～20 A/dm2,25～35 ℃。

1.6 在电镀铬中的应用

有学者提出,在由200 g/L的CrO3和2 g/L的H2SO4组成的镀铬溶液中,加入2.5 g/L的氨基乙酸或氨基丙酸可以提高阴极电流效率,在40℃下电镀2 h,阴极电流效率可达21.45%。

三价铬还原为金属铬的标准电极电位很负,在阴极有大量氢气析出,使阴极表面附近的p H值迅速提高。当p H值＞4后,水合三价铬会发生羟桥化,聚合为长链的聚合物胶体沉淀物,阻碍三价铬的还原,电流效率降至最低值。氨基乙酸可防止Cr（OH）3沉淀的生成,稳定镀液的p H值。氨基乙酸的另一作用是掩蔽有害金属离子的干扰。许多羧酸、氨基酸、羟基酸都是杂质离子的优良配位体,尤其是EDTA,使杂质离子的析出电位大幅负移,从而不再干扰铬的析出。

1.7 在镀镍中的应用

左正忠等[6]运用阴极极化法和循环伏安法研究了镀镍溶液中氨基乙酸对 Ni2+,Zn2+及 Ni2++Zn2+电化学行为的影响。结果表明:氨基乙酸能抑制 H+的放电,在低电流密度区氨基乙酸有去极化作用,在高电流密度区有增大阴极极化作用。在被Zn2+污染了的镀镍溶液中加入氨基乙酸,可获得含有少量Zn2+的Ni-Zn合金层,其沉积层的耐蚀性比纯镍沉积层的更好,有效地排除了 Zn2+的不利影响,改善了镀液和镀层的性能。

有学者在研究镍和铜的共沉积时发现,在有柠檬酸钠存在时,可使镍还原的起始电位正移约0.5 V,柠檬酸盐对Ni2+的还原有去极化作用。

1.8 在枪色电镀中的应用

在焦磷酸盐镀锡-钴合金中,加入乙胺类化合物和氨基羧酸类化合物,有利于在较宽的电流密度范围内获得平整、光亮的镀层。

在焦磷酸盐镀锡-镍合金中,氨基乙酸不含硫,不会起发黑作用,其功能在于使镀层结晶细致和提高深镀能力[7],其工艺规范为:SnCl2·2H2O 12～15 g/L,NiCl2·6H2O 30～50 g/L,K4P2O7·3H2O 220～250 g/L,氨水 5～10 mL/L,氨基酸 5～20 g/L,p H值 7.5～9.0,0.5～1.5 A/dm2,45～55℃,1～3 min,阳极材料为镍板、石墨板。配方中的氨基酸一般选用氨基乙酸、蛋氨酸与胱氨酸等,蛋氨酸效果好一些。要求镀层微黑（如不锈钢色,在光线明亮处酷似乌镍）时,选用氨基乙酸0.1～0.6 g/L;要求镀层浅黑时,加蛋氨酸 0.8～1.0 g/L;要求次黑时,加蛋氨酸 2～3 g/L和氨基乙酸 5～10 g/L;要求镀层中黑（标准枪色）时,加蛋氨酸 3～5 g/L和氨基乙酸5～10 g/L;要求很深的黑色时,要加蛋氨酸5～8 g/L和氨基乙酸5～10 g/L。

夏本英彦等[8]指出,在焦磷酸盐镀锡液中加入氨基乙酸,几乎对锡的阴极极化曲线没有影响;而在焦磷酸盐镀镍液中加入氨基乙酸,则使阴极极化曲线明显向正的方向移动,从而使锡、镍两者的析出电位接近,实现共沉积。

1.9 在焦磷酸盐镀铜中的应用

用氨基乙酸、氨基丙酸等掩蔽镀液中的Ni2+,Sn2+,Zn2+等杂质[9],使杂质离子与Cu2+共沉积,避免了杂质离子的积累问题,氨基乙酸的质量浓度约为0.5～1.0 g/L左右。

1.10 在化学镀镍-磷合金和镍-硼合金中的应用

氨基乙酸是化学镀镍常用的配位剂之一,氨基是配位体。羧基和羟基中的氧原子和氨基中的氮原子都有孤对电子,可以占据Ni2+的空轨道形成螯合物。氨基乙酸起到提高镀速的作用。

化学镀Ni-Fe-B合金配方[10]:NiCl2·6H2O 10 g/L,FeSO4·7H2O 3 g/L,柠檬酸钠 21 g/L,二甲胺硼烷2 g/L,氨基乙酸4 g/L,p H值9,70℃。

1.11 明胶在镀铜-锡合金中的应用[12]

氰化物电镀高锡铜-锡合金的工艺规范:CuCN 14～17 g/L,NaCN 8.5～10 g/L,SnCl21.0～1.6 g/L,Na4P2O770～90 g/L,明胶 0.3～0.5 g/L,p H值11.5～12.5,150～200 A/dm2,40～45 ℃。

焦磷酸盐电镀低锡铜-锡合金的工艺规范:K4P2O7250～300 g/L,Cu2P2O7·3H2O 22～28 g/L,Na2SnO3·3H2O 60～70 g/L,KNO340～45 g/L,酒石酸钾钠 20～25 g/L,明胶 0.01～0.02 g/L,2～3 A/dm2,30～50 ℃,单相全波,阴极移动,阳极材料为Sn的质量分数为6%～8%的铜合金。

[1] 樊国福,翟金坤,夏业琼.钛合金上直接化学镀镍[J].材料保护,1992,25（11）:18-20.

[2] 黎新,胡立新,颜肖慈,等.脂肪族氨基酸对铝缓蚀机理的研究[J].材料保护,2000,33（5）:3-4.

[3] 张健,杨有清,韦海强.鱼内脏水解液在硫酸酸洗液中作缓蚀剂的研究[J].电镀与涂饰,1995,14（1）:37-39.

[4] 常立民,王鹏,刘长江.氨基乙酸对镁-锂合金阳极氧化膜的影响[J].电镀与环保,2010,30（3）:26-29.

[5] 黄清安,成雪梅.光亮锌磷合金镀液中添加剂的作用[J].电镀与涂饰,1993,12（4）:1-5.

[6] 左正忠,李卫东.镀镍溶液中甘氨酸对Ni2+、Zn2+电化学行为的影响[J].电镀与精饰,1997,19（6）:3-7.

[7] 何生龙.彩色电镀技术[M].北京:化学工业出版社,2008.

[8] 夏本英彦,小见崇.装饰防护功能性合金镀层[M].朱立群,译.北京:航空工业出版社,1989:68.

[9] 吴双成.光亮焦磷酸盐滚镀铜[J].材料保护,2000,33（2）:11-12.

[10] 李宁,屠振密.化学镀实用技术[M].北京:化学工业出版社,2004:391.

[11] 曾华梁,吴仲达,秦月文,等.电镀工艺手册[M].北京:机械工业出版社,1995:349-350.

[12] 钟云,何永福,贺飞,电镀铜锡合金工艺研究进展[J].电镀与环保,2007,27（4）:1-3.