一種無毒鍍金用金鹽及其合成方法與流程

2023-05-20 03:53:31

本發明涉及電鍍金技術領域，尤其是涉及一種無毒鍍金用金鹽及其合成方法。

背景技術：
我國經濟一直持續高速增長，世界製造業與加工業的中心正在向我國轉移，電鍍技術不僅僅在傳統工業中扮演重要角色，在高新技術產業，如現代電子技術，微電子技術，通訊技術及產品製造上發揮愈來愈大的作用。由於金的耐高溫，耐腐蝕，化學穩定性好，所以電鍍金在電子工業中有著廣泛的應用。目前我國使用最廣泛的電鍍技術是鹼性氰化物鍍金，該方法主要以KAu(CN)2作為主鹽，以KCN為絡合劑，游離的KCN能使鍍液穩定，陽極正常溶解，提高陰極極化，鍍層細緻，同時還需要在鍍液中加入一些碳酸鹽來增加鍍液的導電性。由於KCN具有很好的絡合能力且相對較為便宜，因此廣受大多數企業的青睞，但是氰化物是劇毒物質，對環境和人類健康造成了極大的威脅和危害。因此，越來越普遍採用無氰鍍金液來進行鍍金，而現有鍍金用的無氰鍍金液主要為亞硫酸無氰鍍金液、硫代硫酸鍍金液以及檸檬酸鹽無氰鍍金液。中國專利申請(申請號為02805673.6)公開了一種電沉積金及金合金的鍍液以及其在製備牙科模製件中的應用。在鍍液中金以亞硫酸金配合物形式存在。該發明除了任選存在的其它金屬和用於這類亞硫酸金鍍液的通常的添加劑外，還含有至少一種鉍化合物。該鉍化合物優選是配位化合物，特別是含配位形成劑NTA、HEDTA、TEPA、DTPA、EDNTA或EDTA的配位化合物。該鉍添加劑可在鍍液的製備過程中已加入到鍍液中，為用戶提供一種可長期運行的鍍液，其在電沉積前不必加入其它添加劑。該方法的不足之處是鍍層的耐磨性差，而且鍍液的成本高。中國專利申請(申請號為200910066096.0)公開了一種鍍金用檸檬酸金鉀及其製備方法。該檸檬酸金鉀的分子式為KAu2N4C12H11O8。其通過將三氯化金溶解於水中，並多次濃縮、稀釋，然後在反應器中與檸檬酸鉀、乙二胺四乙酸、丙二腈反應製備而成。該方法的不足之處在於製備原料丙二腈有一定的毒性且鍍金後的廢液中仍然含有一定量的CN-。

技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種無毒鍍金用金鹽及其合成方法，其性能穩定、鍍層與不同的基體附著能力強，可有效地保護外界環境對基體的腐蝕，且綠色環保。為實現上述發明目的，本發明採用如下技術方案：一種無毒鍍金用金鹽合成方法，其包括以下步驟：步驟S1：在攪拌的條件下將三氯化金加至10～100℃的水中，直至所述三氯化金完全溶解；步驟S2：向上述三氯化金的水溶液中加入強鹼溶液，調節所述混合溶液的pH值為7.5～14；步驟S3：向所述混合溶液中分別加入濃度為0.1mol/L～10mol/L的還原劑溶液及濃度為1.0mol/L～10mol/L的配位劑溶液，充分攪拌，調節溶液的pH值為1～7，得到澄清透明的溶液；步驟S4：將步驟S3中所述澄清透明的溶液放置於冷卻容器中冷卻至-20～10℃，再向冷卻後的溶液加入強鹼溶液，調節pH值為7.5～14，使得溶液中出現晶體沉澱，繼續將所述溶液在該冷卻溫度下保持6～48小時，使得晶體沉澱充分析出，再將所述晶體沉澱在20～200℃烘乾，即得到所述無毒鍍金用金鹽。進一步，在上述的無毒鍍金用金鹽合成方法中，所述強鹼溶液為KOH或NaOH溶液。進一步，在上述的無毒鍍金用金鹽合成方法中，所述還原劑為檸檬酸鉀或抗壞血酸，所述配位劑為NC(CH2)mCOO(CH2)nCH3，(m＝1～20；n＝0～20)。進一步，在上述的無毒鍍金用金鹽合成方法中，所述步驟S1具體為：在反應容器中加入1.0～2.5L去離子水，開啟攪拌和加熱裝置，使得所述反應容器內溫度升高至10～100℃後加入20～60g三氯化金，繼續保持攪拌，直至所述三氯化金完全溶解。進一步，在上述的無毒鍍金用金鹽合成方法中，所述步驟S2具體為：取12～336g強鹼，將其溶解於3L、40～100℃的水中，配製成強鹼溶液；將所述強鹼溶液緩慢滴加至上述三氯化金溶液中，且在滴加所述強鹼溶液過程中不斷檢測所述混合溶液的pH值，直到將所述混合溶液的pH值調節為7.5～14。進一步，在上述的無毒鍍金用金鹽合成方法中，所述步驟S3具體為：於攪拌條件下將適量的還原劑及配位劑加入到100℃的水中，充分攪拌，製得濃度為0.1mol/L～10mol/L的還原劑溶液及濃度為1.0mol/L～10mol/L的配位劑溶液；將所述還原劑溶液及配位劑溶液緩慢滴加到所述混合溶液中，調節溶液的pH值為1～7，得到澄清透明的溶液。進一步，在上述的無毒鍍金用金鹽合成方法中，所述步驟S4中所述晶體沉澱烘乾之前還包括：將上述析出的晶體沉澱轉移至抽濾漏鬥中，濾去所述晶體沉澱中多餘的水分，並將得到的固體轉移至容器中。本發明還提供一種無毒鍍金用金鹽，其化學式為：其中，m＝1～20；n＝0～20。本發明還提供一種無毒鍍金用金鹽，其化學式為：其中，m＝1～20；n＝0～20。本發明還提供一種無毒鍍金用金鹽，其化學式為：其中，m＝1～20；n＝0～20。本發明無毒鍍金用金鹽及其合成方法無毒環保、性能穩定，其鍍層與不同的基體附著能力強，可有效地保護外界環境對基體的腐蝕。附圖說明圖1為本發明無毒鍍金用金鹽合成方法的流程示意圖。具體實施方式為了便於理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中給出了本發明的較佳實施例。但是，本發明可以以許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發明的公開內容的理解更加透徹全面。請參閱圖1，圖1為本發明無毒鍍金用金鹽合成方法的流程示意圖。本發明無毒鍍金用金鹽合成方法包括以下步驟：步驟S1：在攪拌的條件下將三氯化金加至10～100℃的水中，直至所述三氯化金完全溶解；步驟S2：向上述三氯化金的水溶液中加入強鹼溶液，調節所述混合溶液的pH值為7.5～14；該步驟S2中，反應方程式為：即得到含AuO-2的混合溶液。步驟S3：向所述混合溶液中分別加入濃度為0.1mol/L～10mol/L的還原劑溶液及濃度為1.0mol/L～10mol/L的配位劑溶液，充分攪拌，調節溶液的pH值為1～7，得到澄清透明的溶液。該步驟中，所述還原劑將三價金還原為一價金，並與配位劑形成配合物。步驟S4：將步驟S3中所述澄清透明的溶液放置於冷卻容器中冷卻至-20～10℃，再向冷卻後的溶液加入強鹼溶液，調節pH值為7.5～14，使得溶液中出現晶體沉澱，繼續將所述溶液在該冷卻溫度下保持6～48小時，使得晶體沉澱充分析出，再將所述晶體沉澱在20～200℃烘乾，即得到所述無毒鍍金用金鹽。所述金鹽的化學式為其中，m＝1～20；n＝0～20；或其中，m＝1～20；n＝0～20；或其中，m＝1～20；n＝0～20。其中，所述強鹼溶液為KOH或NaOH溶液。所述還原劑為檸檬酸鉀或抗壞血酸，所述配位劑為NC(CH2)mCOO(CH2)nCH3，其中，m＝1～20；n＝0～20。所述步驟S1具體為：在反應容器中加入1.0～2.5L去離子水，開啟攪拌和加熱裝置，使得所述反應容器內溫度升高至10～100℃後加入20～60g三氯化金，繼續保持攪拌，直至所述三氯化金完全溶解。所述步驟S2具體為：取12～336g強鹼，將其溶解於3L、40～100℃的水中，配製成強鹼溶液；將所述強鹼溶液緩慢滴加至上述三氯化金溶液中，且在滴加所述強鹼溶液過程中不斷檢測所述混合溶液的pH值，直到將所述混合溶液的pH值調節為7.5～14。所述步驟S3具體為：於攪拌條件下將適量的還原劑及配位劑加入到100℃的水中，充分攪拌，製得濃度為0.1mol/L～10mol/L的還原劑溶液及濃度為1.0mol/L～10mol/L的配位劑溶液；將所述還原劑溶液及配位劑溶液緩慢滴加到所述混合溶液中，調節溶液的pH值為1～7，得到澄清透明的溶液。所述步驟S4中所述晶體沉澱烘乾之前還包括：將上述析出的晶體沉澱轉移至抽濾漏鬥中，濾去所述晶體沉澱中多餘的水分，並將得到的固體轉移至容器中。另，本發明還提供一種無毒鍍金用金鹽，其化學式為：其中，m＝1～20；n＝0～20；或其中，m＝1～20；n＝0～20；或其中，m＝1～20；n＝0～20。本發明無毒鍍金用金鹽中的一價金是以絡合物的形式存在的，在水溶液中建立著如(其中M為配體，N-為檸檬酸根離子或抗壞血酸根離子)的平衡，所以在電鍍工藝中，隨著溶液中Au+的消耗，平衡的存在使得游離的Au+得到不斷的補充，保持了鍍液中Au+濃度的穩定，有利於形成緻密、性能優異的鍍層。因此，相比於現有技術，本發明具有下列優點：本發明無毒鍍金用金鹽所使用的原料均為低毒性的，而且得到的產品無毒，是一種環境友好型的產品，並且性質很穩定，可以方便地進行使用和儲存，使用本發明無毒鍍金用金鹽所得到的鍍層可以與不同的基體有牢固的附著能力並能夠達到一定的結合強度，能夠承受一定的外力強度而不破壞，並且鍍層的組織緻密、孔隙率低，有效地保護外界環境對基體的腐蝕。綜上，本發明無毒鍍金用金鹽及其合成方法綠色環保、性能穩定，其鍍層與不同的基體附著能力強，可有效地保護外界環境對基體的腐蝕。以下結合具體實施例對本發明做進一步說明。實施例1在反應容器中加入1.0L去離子水，開啟攪拌和加熱裝置，將溫度升高至10℃，待溫度穩定後加入20g三氯化金，繼續保持攪拌，直至三氯化金完全溶解；另取16.8gKOH，將其溶解在3L、10℃的水中，配製成KOH溶液，將其緩慢滴加至上述三氯化金溶液中，邊加邊測pH值，調節pH值為7.5；另在3L加熱至10℃的水中，於攪拌條件下加入97.32g檸檬酸鉀和339gNCCH2COOCH2CH3，待完全溶解後得到濃度為0.1mol/L的檸檬酸鉀溶液及濃度為1.0mol/L的NCCH2COOCH2CH3溶液；將上述檸檬酸鉀溶液及NCCH2COOCH2CH3溶液緩慢滴加到上述溶液中，調節pH值為1，得到了澄清透明的溶液；將上述得到的裝有澄清透明溶液的容器放置於冷卻容器中，使得溶液冷卻至-20℃，在攪拌的條件下加入上述配製的KOH溶液，調節pH值為7.5，溶液中出現白色的晶體沉澱，繼續保持溫度為-20℃，保持6h，使晶體完全析出；將上述得到的沉澱轉移至抽濾漏鬥中，濾去多餘的水分，把得到的固體轉移至容器中，放置於20℃的烘箱中烘乾，即得到最終的產品。實施例2在反應容器中加入1.5L去離子水，開啟攪拌和加熱裝置，將溫度升高至40℃，待溫度穩定後加入35g三氯化金，繼續保持攪拌，直至三氯化金完全溶解；另取336gKOH，將其溶解在3L、40℃的水中，配製成KOH溶液，將其緩慢滴加至上述三氯化金溶液中，邊加邊測pH值，調節pH值為9；另在3L加熱至40℃的水中，於攪拌條件下加入52.84g抗壞血酸和1395gNC(CH2)2COO(CH2)3CH3，待完全溶解後得到濃度為0.1mol/L的抗壞血酸溶液及濃度為3.0mol/L的NC(CH2)2COO(CH2)3CH3溶液，將上述抗壞血酸溶液及NC(CH2)2COO(CH2)3CH3溶液緩慢滴加到上述溶液中，調節pH值為3，得到了澄清透明的溶液；將上述得到的裝有澄清透明溶液的容器放置於冷卻容器中，使得溶液冷卻至-10℃，在攪拌的條件下加入上述配製的KOH溶液，調節pH值為10，溶液中出現白色的晶體沉澱，繼續保持溫度為-10℃，保持18h，使晶體完全析出；將上述得到的沉澱轉移至抽濾漏鬥中，濾去多餘的水分，把得到的固體轉移至容器中，放置於80℃的烘箱中烘乾，即得到最終的產品。實施例3在反應容器中加入2.0L去離子水，開啟攪拌和加熱裝置，將溫度升高至70℃，待溫度穩定後加入45g三氯化金，繼續保持攪拌，直至三氯化金完全溶解；另取12gNaOH，將其溶解在3L、70℃的水中，配製成NaOH溶液，將其緩慢滴加至上述三氯化金溶液中，邊加邊測pH值，調節pH值為12；另在3L加熱至70℃的水中，於攪拌條件下加入9732g檸檬酸鉀和2790gNC(CH2)3COO(CH2)2CH3，待完全溶解後得到濃度為10mol/L的檸檬酸鉀溶液及濃度為6.0mol/L的NC(CH2)3COO(CH2)2CH3溶液，將上述檸檬酸鉀溶液及NC(CH2)3COO(CH2)2CH3溶液緩慢滴加到上述溶液中，調節pH值為5，得到了澄清透明的溶液；將上述得到的裝有澄清透明溶液的容器放置於冷卻容器中，使得溶液冷卻至0℃，在攪拌的條件下加入上述配製的NaOH溶液，調節pH值為12，溶液中出現白色的晶體沉澱，繼續保持溫度為0℃，保持36h，使晶體完全析出；將上述得到的沉澱轉移至抽濾漏鬥中，濾去多餘的水分，把得到的固體轉移至容器中，放置於160℃的烘箱中烘乾，即得到最終的產品。實施例4在反應容器中加入2.5L去離子水，開啟攪拌和加熱裝置，將溫度升高至100℃，待溫度穩定後加入60g三氯化金，繼續保持攪拌，直至三氯化金完全溶解；另取240gNaOH，將其溶解在3L、100℃的水中，配製成NaOH溶液，將其緩慢滴加至上述三氯化金溶液中，邊加邊測pH值，調節pH值為14；另在3L加熱至100℃的水中，於攪拌條件下加入5284g抗壞血酸和5910gNC(CH2)4COO(CH2)4CH3，待完全溶解後得到濃度為10mol/L的抗壞血酸溶液及濃度為10mol/L的NC(CH2)4COO(CH2)4CH3溶液，將上述檸檬酸鉀溶液及NC(CH2)4COO(CH2)4CH3溶液緩慢滴加到上述溶液中，調節pH值為7，得到了澄清透明的溶液；將上述得到的裝有澄清透明溶液的容器放置於冷卻容器中，使得溶液冷卻至10℃，在攪拌的條件下加入上述配製的NaOH溶液，調節pH值為14，溶液中出現白色的晶體沉澱，繼續保持溫度為10℃，保持48h，使晶體完全析出；將上述得到的沉澱轉移至抽濾漏鬥中，濾去多餘的水分，把得到的固體轉移至容器中，放置於200℃的烘箱中烘乾，即得到最終的產品。這裡本發明的描述和應用是說明性的，並非想將本發明的範圍限制在上述實施例中。這裡所披露的實施例的變形和改變是可能的，對於那些本領域的普通技術人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領域技術人員應該清楚的是，在不脫離本發明的精神或本質特徵的情況下，本發明可以以其它形式、結構、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現。在不脫離本發明範圍和精神的情況下，可以對這裡所披露的實施例進行其它變形和改變。