電鍍金

電鍍金始於1838年英國人發明的氰化物鍍金，主要用於裝飾。20世紀40年代電子工業發展，金價暴漲，大都採用鍍薄金。為了進一步節約金，20世紀60年代出現了刷鍍金（即選擇性鍍金），20世紀80年代出現了脈衝鍍金和鐳射鍍金。1950年發現氰化金鉀在有機酸存在下的穩定性，進而出現了中性和弱酸性鍍金液；20世紀60年代後期無氰鍍金也得到了應用，尤其是以亞硫酸鹽鍍金應用最廣。

電鍍金已有兩百多年的歷史。金鍍層具有金黃色外觀，具有良好的化學穩定性、耐變色性、導電性、耐腐蝕性和抗氧化性，同時可焊性好、接觸電阻低、可熱壓鍵合性能優良，使得電鍍金鍍層既可以作為裝飾性鍍層，又可作為功能性、防護性鍍層，。因此，電鍍金被廣泛應用於首飾、鐘錶、工藝品以及電子、儀器、儀錶、航空、航天等工業領域。國內外使用的大部分電鍍金工藝均含有氰化物，傳統的氰化物鍍金溶液穩定可靠、電流效率高、有良好的分散能力和覆蓋能力，鍍層結晶細緻有光澤、結合力好。但氰化物對環境和人體危害巨大，隨著環保要求的提高，鍍液向無氰、環保的方向發展，無氰鍍金工藝取代含氰工藝是大勢所趨。常用的鍍金溶液可分為鹼性氰化物、酸性微氰、中性微氰和非氰化物4類。鍍金液多為專利配方，添加劑由專業公司供應。

無氰電鍍金– 鈷合金1979 年桑德斯托姆（Sandstorm）和沃斯頓（Waston）測定了電鍍金–鈷合金的陰極極化曲線，並討論了溶液中金離子和鈷離子濃度、鍍液 pH、電流密度、攪拌等因素對陰極效率和鍍層中鈷含量的影響。金和鈷的共沉積能夠明顯提高金鍍層的硬度，電鍍純金鍍層的顯微硬度大約為 70 HV，而採用金–鈷電鍍液得到的金合金鍍層的顯微硬度可達到 130 HV。金–鈷合金鍍層主要用於集成電路電接點、印刷電路板等耐磨件。已投產的或在研製中的無氰電鍍金–鈷合金鍍液有以下一些類型：鹵化物鍍液、硫代硫酸鹽鍍液、硫代蘋果酸鹽鍍液、亞硫酸鹽鍍液、焦磷酸鹽鍍液等。

鍍液組成和工藝條件

鹼性氰化物鍍金液分散能力好，鍍液穩定，便於操作和維 護，氰化鍍金的鍍層孔隙率較高，耐磨及抗蝕性較差。由於鍍液 含氰量較高，近年來使用量已大幅減少，並且多數用於裝飾性薄金。鹼性氰化物鍍金液由於鹼性較大，不宜用於印刷電路版電鍍。鍍液中各組分的作用

氰化金鉀。是鍍液中的主鹽，是鍍層中金的來源。金含量太低，鍍層發紅，粗糙。氰化金鉀要先溶於去離子水中，再 加入鍍液。

氰化鉀（氰化鈉）。配合劑，適量遊離氰化鉀的存在，能使鍍液穩定，鍍層結晶細緻，金陽極正常溶解。含量過低，鍍液不穩定，鍍層粗糙，色澤不好。

磷酸鹽。緩衝劑，使鍍液穩定，改善鍍層光澤。

碳酸鹽。導電鹽，可提高鍍液導電率，改善鍍液分散 能力。但鍍液為鹼性，若開缸時不加碳酸鹽，長期使用后，空氣 中的二氧化碳進入鍍液，也會累積碳酸鹽。

鎳、鈷鹽是添加劑，可顯著提高金鍍層的硬度和耐磨 性。

工藝條件的影響

（1） pH值。pH值影響鍍液中配合物的形成，影響外觀和 硬度。應按鹼性、中性及酸性鍍液的要求，嚴格控制pH值。pH 值過高或過低，得到的鍍層外觀都不理想，硬度也會下降。

（2）溫度。溫度影響電流密度範圍和鍍層外觀，對鍍液導 電性影響不大。升高溫度可提高陰極電流密度範圍。但溫度過 高，會使鍍層粗糙、發紅甚至發暗發黑。溫度過低，使陰極電流 密度範圍縮小，鍍層易發脆。

（3）陰極電流密度。一般採用較低的陰極電流密度。當電 流過高時，陰極大量析氫，電流效率低。

溶液的配製

（1）氯化金的製備。

將純金（純度99.98%）切碎，洗凈烘乾，在通風良好、水 浴加熱的條件下，用王水溶解金（1g純金需濃硝酸2.7mL和濃 鹽酸8mL）。然後不斷攪拌，加熱濃縮（不得超過100℃，以免 生成不溶於水的一價金化合物）以除去二氧化氮，直至得到紅 色的濃稠物（三氯化金），冷卻備用。

（2）雷酸金的製備。

用五倍體積的蒸餾水溶解三氯化金。然後在不斷攪拌下緩慢 加入氨水（1g純金需濃氨水10mL），生成淡黃色的沉澱（雷酸 金）。不斷攪拌、蒸發除氨，至無氨味為止（除氨時要不斷加 水，以防沉澱乾燥）。過濾。用熱水沖洗3～4次。雷酸金製備 過程中要防止乾燥，製得后要儘快使用，以防爆炸。

（3）氰化金鉀溶液的製備。

將雷酸金沉澱連同濾紙一起倒入30%～40%的氰化鉀溶液 中，緩慢加熱溶解，得到無色透明的金氰化鉀溶液。1g純金需 氰化鉀1.2～1.5g。

（4）鎳氰化鉀的製備。

把25g硫酸鎳溶於50mL水中，加入25g氰化鉀，產生白色 沉澱。加入100mL無水乙醇，將硫酸鉀充分沉澱出來，過濾。用乙醇洗2～3次。將黃色濾液放在蒸發皿中，蒸發至出現黃色 結晶。在100～110℃下烘乾備用。配製1g鎳氰化鉀，約需0.97g硫酸鎳和0.8～1.0g氰化鉀。

（5）鍍液的配製。

將金氰化鉀溶液和其他成分溶於蒸餾水中，攪勻，並調好 pH值，即可施鍍。

金鍍層主要鍍在鎳鍍層上，鎳鍍層（低應力鎳、半光亮鎳、光亮鎳、化學鎳）3～8.9μm，作為金和銅、鐵之間的阻擋層，主要作用是防止金與銅、鐵之間相互擴散。底鍍層的亮度和整平情況對改善薄金層亮度有明顯作用。金也可鍍在銅、黃銅等基體上，但長期使用后銅會擴散到金鍍層，失去金鍍層的作用。對鋼、銅、銀及其合金基體而言，金鍍層為陰極性鍍層。鍍層的孔隙影響其防護性能。根據預鍍零件基體材料的不同，鍍金工藝過程也稍有差異。在銅和銅合金上需要鍍上→層光亮鎳→閃鍍金→鍍金；在鐵及鐵合金基體上需要鍍氰化銅→光亮鍍鎳→閃鍍金→鍍金或鍍暗鎳→光亮鍍鎳→閃鍍金→鍍金；在不鏽鋼上鍍金需要進行活化處理，迅速水洗后再閃鍍金；對於鎳或高鎳合金上鍍金需要用閃鍍鎳后迅速水洗再閃鍍金。閃鍍金的目的是使鍍金與基體的結合良好，常採用酸性溶液，用蒸餾水清洗后再鍍金。閃鍍金對厚度超過5μm的鍍金層尤為重要。鍍金后應用純水或熱純水徹底清洗，以消除鍍層表面 的殘餘鹽類，保持鍍層的持久光澤。薄金鍍層需要進行防變色處理。防變色處理通常是為 了封閉金鍍層的孔隙，以防止由於金的底層被腐蝕，而將腐蝕產 物泛到表面，導致金鍍層變色。防變色處理可借鑒防銀變色處理。可進行化學鈍化、電解鈍化、噴（浸）或電泳有機保護膜等。