化学镀铋的方法
专利汇可以提供化学镀铋的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种金属基体化学 镀 铋的方法。以二甲基亚砜为 溶剂 ，以铋盐为主盐， 酒石酸 或 柠檬酸 为络合剂，聚乙二醇或甘露醇为稳定剂， 铁 、钴、镍的无机盐为敏化剂，配制成 化学镀 镀液；再将经预处理的基体置于镀液中施镀即可。本发明采用有 机体 系进行化学镀铋，能沉积出 银 白光亮致密的镀层。以该方法代替 电镀 铬方法，可大大减少三价和六价铬离子的污染。而且该方法的镀液稳定，循环利用，成本低，无污染，有显著的经济和社会效益。，下面是化学镀铋的方法专利的具体信息内容。
1.一种化学镀铋的方法，包括以下步骤：
(1)金属基体的预处理：金属基体按常规方法经抛光、酸洗、水洗、脱脂处理；
(2)镀液的配制：以有机溶剂DMSO为溶剂，以铋盐为主盐，酒石酸或柠檬酸为络 合剂，聚乙二醇或甘露醇为稳定剂，铁、钴或镍的无机盐作为敏化剂，将主盐、络合剂、 稳定剂和敏化剂按以下浓度比例加入溶剂DMSO中，配制成化学镀镀液：铋盐20～40 g·L-1，络合剂15～25g·L-1，稳定剂20～25g·L-1，敏化剂12.5～18g·L-1；
(3)实施化学镀：将经预处理的金属基体置于上述化学镀镀液中施镀即可；操作温 度控制在18～35℃，施镀时间为5-720分钟。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征是所用的有机溶剂DMSO先用4A活化分子 筛干燥，其它带结晶水的化合物也先经真空脱水处理，再用于配制镀液。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征是所说的铋盐为硝酸铋、高氯酸铋或 氯化铋。
4.按照权利要求1或2所述的方法，其特征是所说的敏化剂为氯化镍、氯化钴、 氯化亚铁、硫酸镍、硫酸钴或硫酸亚铁。
5.按照权利要求1或2所述的方法，其特征是铋盐的浓度范围为25～35g·L-1。
6.按照权利要求1或2所述的方法，其特征是敏化剂的浓度范围为15～18g·L-1。
7.按照权利要求1或2所述的方法，其特征是操作温度范围为25～30℃，施镀时 间为10-45分钟。
8.按照权利要求1或2所述的方法，其特征是镀液成分组成及浓度配比为：硝酸 铋25～35g·L-1，酒石酸15～25g·L-1，聚乙二醇20～25g·L-1，NiCl215～18g·L-1。
9.按照权利要求1或2所述的方法，其特征是镀液成分组成及浓度配比为：硝酸 铋25～35g·L-1，柠檬酸15～25g·L-1，甘露醇 20～25g·L-1，NiCl215～18g·L-1。
本发明涉及一种金属基体化学镀铋的方法。
与电镀相比，化学镀有以下显著的优点：(1)具有广泛的覆盖能力、对于复杂工 件的各个部位可以得到均匀的镀层；(2)具有比电镀优良得多的深度能力，可以大大 地减少镀件盲孔、深孔内的无镀层现象。
由于铋的毒性较小，对环境无污染；铋的电化学序位于氢与铜之间，不溶于稀的 盐酸、稀的硫酸或浓硫酸，其耐腐蚀性好，近年来受到一些环保和电化学工作者的关 注，想用镀铋层代替镀铬层。另外，铋还用于半导体元件致冷。
铋的盐在水溶液中很容易生成碱性铋盐，形成沉淀，造成金属铋离子在溶液中显 著下降，势必要加大镀液的酸度，通常用盐酸或是高氯酸来抑制碱性铋盐的生成。如 果用电化学的方法在水溶液中沉积铋，镀层受析氢影响严重，而且镀液不稳定。而采 用化学镀方法镀铋还未见有报道。
本发明的目的是提供一种化学镀铋的方法，该方法不生成铋氧化物和析氢，且镀液 稳定，从而解决电镀铋所存在的上述问题。
本发明的化学镀铋方法包括以下步骤：
(1)基体的预处理：基体(待镀件)的预处理方法与常规电镀或化学镀相同，经 抛光、酸洗、水洗、脱脂处理。
(2)镀液的配制：以有机溶剂二甲基亚砜(DMSO)为溶剂，以铋盐为主盐，酒石 酸或柠檬酸为络合剂，聚乙二醇或甘露醇为稳定剂，第八族铁、钴、镍的无机盐作为 敏化剂，将主盐、络合剂、稳定剂和敏化剂按以下浓度比例与溶剂DMSO配制成化学镀 镀液：铋盐20～40g·L-1，络合剂15～25g·L-1，稳定剂20～25g·L-1，敏化剂12.5～ 18g·L-1；
(3)实施化学镀：将经预处理的基体置于上述化学镀镀液中施镀即可；操作温度 (镀液温度)通常控制在18～35℃，施镀时间通常为5-720分钟。
上述方法中所用的有机溶剂DMSO最好先用4A活化分子筛干燥，其它带结晶水的 化合物最好也先经真空脱水处理，再用于配制镀液。
上述所说的铋盐通常为硝酸铋、高氯酸铋、氯化铋等简单、易得的无机盐，最好 为硝酸铋；所说的敏化剂通常为氯化镍、氯化钴、氯化亚铁、硫酸镍、硫酸钴和硫酸 亚铁等，最好为氯化镍。
上述工艺中，铋盐的最佳浓度范围为25～35g·L-1。络合剂的最佳浓度范围为15～ 25g·L-1。稳定剂的最佳浓度范围为20～25g·L-1。敏化剂的最佳浓度范围为15～18g·L-1。 最佳操作温度范围为25～30℃。施镀时间最好为10-45分钟。
本发明优选的镀液成分配比如表1所示(溶剂为DMSO)。
表1 镀液成分 镀液中各成分浓度(g·L-1) 镀液1 镀液2 硝酸铋 25～35 25～35 酒石酸 15～25 柠檬酸 15～25 聚乙二醇 20～25 甘露醇 20～25 NiCl2 15～18 15～18
本发明采用有机体系进行化学镀铋，因无水，故可避免生成铋氧化物和析氢，且镀 液稳定。能在镀件表面沉积出银白光亮致密的镀层，镀层金属铋颗粒细小，分布均匀。 本发明最适合铁、铜基体的镀铋。本发明化学镀的机理(以铜基体为例)：在敏化剂作 用下，先由铜提供电子，而后铋自催化使镀层增厚。
通过Oxford ISIS 300能量色散谱仪(EDAX)分析镀层中金属的含量，从能谱图显 示的结果是：铜的含量占25％，铋的占75％；因为按专业常识可知X-射线会穿透镀层， 打到基体铜上，并且镀液中不含铜，所以，结果中的25％的铜含量应是属于基体铜部分， 而不是镀层部分；也就是说，镀层中只有金属铋，没有其它的金属共析出。
上述金属铋的镀层，用Hitachi S-520扫描电子显微镜放大15000倍观察沉积物 的表面形态，如附图2所示。镀层表面铋的金属颗粒堆集较紧密，分布较均匀，颗粒表 观尺寸为200～300nm。
用D/MAX-3A X射线衍射仪分析上述镀层物相构成，如附图3所示。通过分析XRD 图中六个主要衍射峰的d值，前三个峰的实验d值为3.3091，2.3767，2.2872，通 过检索JCPDS的粉末衍射卡片组(PDF)，铋的数据是3.28x，2.374，2.274，对比两 组d值可知，铜的表面确实存在铋且是以金属晶体的形式析出。镀层中铋的平均粒径为 38nm。
由于环境日益恶化，人类越来越关注生存的空间。以本发明方法代替现有的电镀铬 方法，可以大大减少三价和六价铬离子对人体的危害以及对环境的污染。本发明方法的 镀液稳定，只需补充铋盐，循环利用，成本低，无污染，具有显著的经济效益和社会效 益。
以下通过实施例和附图对本发明作进一步说明。
图1是通过Oxford ISIS 300能量色散谱仪(EDAX)分析镀层中金属的含量能谱图。 从能谱图显示的结果是：铜的含量占25％，铋的占75％；因为按专业常识可知X-射线会 穿透镀层，打到基体铜上，并且镀液中不含铜，所以，结果中的25％的铜含量应是属于 基体铜部分，而不是镀层部分；也就是说，镀层中只有金属铋，没有其它的金属共析出。
图2是用Hitachi S-520扫描电子显微镜观察沉积物的表面形貌图。放大15000 倍后，可观察到镀层表面铋的金属颗粒堆集较紧密，分布较均匀，颗粒表观尺寸为200～ 300nm。
图3是射线粉末衍射图。用D/MAX-3A X射线衍射仪分析镀层物相构成，通过分析 XRD图中六个主要衍射峰的d值，前三个峰的实验d值为3.3091，2.3767，2.2872， 通过检索JCPDS的粉末衍射卡片组(PDF)，铋的数据是3.28x，2.374，2.274，对比 两组d值可知，铜的表面确实存在铋且是以金属晶体的形式析出。镀层中铋的平均晶粒 大小(D)可以用最强衍射峰面的半高宽B，运用Scherrer方程计算：
D＝Kλ/(Bcosθ) 式中，K为Scherrer常数，当B为半高宽时，K＝0.89，λ为X射线的入射波长。根据 该方程计算得金属铋粒子的平均粒径为38nm。
本发明实施例1-15的镀液成分组成及其含量配比，以及操作条件如表2所示。
表2 实 施 例 镀液中各成分浓度(g·L-1) 操作条件 硝酸铋 酒石酸 柠檬酸 聚乙二醇 甘露醇 氯化镍 氯化钴 氯化亚铁 温度 (℃) 时间 (min) 1 32 25 25 12.5 25 10 2 32 15 20 12.5 25 10 3 40 25 25 18 25 5 4 40 15 22 18 25 5 5 20 20 20 15 25 45 6 20 20 25 15 25 30 7 32 25 20 12.5 28 15 8 32 15 25 12.5 28 15 9 32 15 25 18 35 12 10 32 15 20 18 35 12 11 20 25 25 18 28 720 12 20 15 22 18 28 30 13 28 20 20 15 30 20 14 28 15 22 15 30 20 15 40 20 25 15 18 10
各实施例的工艺步骤如下：
1.试剂的前处理：所用有机溶剂DMSO用4A活化分子筛干燥；带结晶水的化合物 经真空脱水处理。
2.基体的预处理：与常规电镀或化学镀的基体预处理方法相同，具体为： 金属基体→金相砂纸机械抛光→化学抛光→酸洗→水洗→脱脂→酸洗→水洗→丙酮洗
3.按表2条件配制镀液。
4.按表2操作条件将经预处理的基体置于镀液中，即可在基体表面形成金属铋镀 层。
镀液中铋盐浓度越高，铋镀层的形成越快；随着铋镀层的形成，镀液中铋盐浓度 会降低，这时只需向镀液中添加铋盐，使其保持在所需浓度范围即可。镀液可连续循 环使用。
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