电镀其他贵金属

第三节　电镀其他贵金属

一、电镀铂

铂可镀在铜、镍、铬、钛等镀层或基体上。钛网镀铂常用于不溶性阳极。电子工业上，小型精密元器件镀铂，可用以替代昂贵的铂制品。

1．镀液组成和工艺条件

镀铂液有酸性和碱性两种，使用不溶性阳极。电镀铂镀液组成及工艺条件见表12－13。

表12－13　电镀铂镀液组成及工艺条件

2．溶液的配制方法(以配方1为例)

(1)Pt盐的配制。

①分别将195g氯铂酸195g和170g氯化钾配成质量分数为10%的溶液，将10%的氯化钾溶液在高温下搅拌，加入到10%的氯铂酸溶液，生成氯铂酸钾沉淀，放置4h后抽滤，用冷蒸馏水洗涤3～4次后，抽干(洗液及母液可保留回收)。

②将上述沉淀移至烧杯中，用100mL水搅成糊状，同时加入100g亚硝酸钠(先溶在150mL水中)，在砂浴上加热，控制温度在105℃左右，直至反应完全，溶液呈黄绿色。

③反应物冷却后，一次加入3.5mL氨水(质量分数为25%)，并将瓶口塞紧，摇匀。有沉淀析出，放置过夜。

将沉淀滤干，冷水洗涤数次，然后在约2L的沸水中重新结晶，结晶母液可重复使用。将结晶抽干后，立即装瓶，即为成品Pt盐。

废铂液回收时，先加水合联氨(N₂H₄·H₂O)，使铂完全沉淀成铂黑，用王水溶解，制成氯铂酸，然后再按上述方法制取铂盐。

(2)镀铂溶液的配制。

①称取所需量的Pt盐，加热溶于稀的氨水中。

②称取所需量的硝酸铵、亚硝酸钠，混合溶解在蒸馏水中，过滤后加入上述Pt盐溶液中。

③将溶液煮沸并通电处理至试件镀层光亮、不脱皮，方可正式电镀。处理过程中始终保证pH＞9。

3．镀液组成和工艺条件的影响

(1)铂盐是主盐，必须维持在69g/L以上，否则镀层就发灰，甚至发黑。

(2)硝酸铵是导电盐，可增加溶液的导电性，从而提高均镀能力。硝酸铵在配制时加入，平时不需补充。

(3)加入亚硝酸钠是为了防止Pt盐的分解，稳定溶液。配制时必须加入，平时不需补充。

(4)用氨水调节pH值。电镀时，pH值必须保持在9以上，否则镀层发灰或发黑。

(5)温度必须控制在90℃以上。温度低，不但沉积速度慢，甚至镀层发黑。

(6)电流密度必须维持在2～3A/dm²。电流密度小于1A/ dm²，沉积速度慢，镀层发灰。若大于3A/dm²，镀层粗糙，严重时镀层脱皮。

(7)阴阳极。不能用铜作阴阳极，因为铜是有害杂质，易污染溶液。可采用镍、不锈钢或铜材镀镍等作为阴阳极。

4．废液回收

从废溶液中回收铂时，可以用盐酸将其酸化，并通入硫化氢气体，将沉淀下来的硫化铂过滤出来，干燥，并在空气中煅烧，还原成金属铂。

二、电镀铑

铑可用作装饰性镀层、防银变色镀层、电接点镀层和光学及光镀层。

镀铑溶液有硫酸型、磷酸型和混合型。含铑量在1～3g/L的溶液适于镀0.05～0.25μm的装饰性薄镀层。温度在50～70℃，镀液中铑含量在5g/L以上，可得到厚一些的铑镀层，可以改善镀层的力学性能。

1．镀液组成和工艺条件

电镀铑镀液组成及工艺条件见表12－14。

表12－14　电镀铑镀液组成及工艺条件

续表

2．溶液的配制方法

(1)按Rh∶KHSO₄=1∶30(质量比)，称取铑粉和硫酸氢钾(硫酸氢钾先在研钵中研细)。

(2)将铑粉与硫酸氢钾均匀混合，放入洁净的坩埚里(坩埚内先放一层硫酸氢钾打底)，然后在表面再轻轻盖上一层硫酸氢钾。

(3)将马福炉预热到250℃，燃后把盛有混合物的坩埚放入炉中，升温至450℃，恒温1h，再升温至580℃，恒温3h，然后停止加热，随炉冷却至接近室温取出。

(4)将烧结物转移入烧杯内，加适量蒸馏水，加热到60～70℃，搅拌、助溶，得到粗制硫酸铑。

(5)将粗制硫酸铑溶液过滤，沉渣用蒸馏水洗2～3次，连同滤纸放入坩埚中灰化，保存，留待下次烧融铑粉时再用。

(6)将滤液加热至50～60℃，在搅拌下慢慢加入10%的氢氧化钾，使硫酸铑完全生成谷黄色氢氧化铑沉淀(注意:氢氧化钠的加入量要使溶液呈弱碱性反应，pH值为6.5～7.2)。

(7)将沉淀物过滤，并用温水洗涤4～5次。

(8)将沉淀物同滤纸一起移入烧杯中，加水润湿，根据溶液类型，滴加硫酸或磷酸至沉淀物全部溶解。氨基磺酸溶液也先用硫酸溶解沉淀，然后再加入已溶解好的氨基磺酸。

(9)其他材料可各自溶解后逐一加入，并补充蒸馏水至工作液面。

3．镀液组成和工艺条件的影响

(1)硫酸型。

①在一定的温度及电流密度下，随着铑含量的增加，电流效率也随之上升，为了获得光泽度高、孔隙率少的镀层，铑的浓度宜控制在1～2g/L，如铑含量低于1g/L，镀层颜色发红、发暗，孔隙增加。

②一般来讲，随着游离硫酸含量的增高，电流效率降低，一般维持在18～30g/L。

③控制镀铑溶液的温度极为重要，当温度高时，不仅影响电流效率，使沉积速度减慢，而且镀层质量将显著下降，当温度低于200℃时，所获之镀铑层色暗、无光。

④随电流密度的升高，电流效率降低很多。为此，一般保持在0.5～1A/dm²，电流效率约在50%。

(2)无裂纹镀铑。

①铑的含量为2～5g/L，当含量低于2g/L时，镀层变暗。

②硫酸能稳定溶液，使溶液具有一定的酸度及足够的导电率。在同一电流密度下，硫酸浓度不同时，对电流效率影响不大。

③在镀层厚度低于5μm时，硫酸镁能防止裂纹及提高镀层的抗蚀性能。最大用量不超过30g/L，过高易影响外观。

④硫酸铜和硝酸铅必须兼用，可使镀层金属结晶细致、平滑、光亮。实践表明，硝酸铅5g/L、硫酸铜0.6g/L时，效果最优。硫酸铜最大用量不超过0.8g/L，否则镀层易发脆，出现裂纹。

⑤当其他参数一定时，温度在18～30℃范围内都能获得良好的镀层。低于12℃时，镀层发暗。

⑥电流密度一般控制在0.4～0.6A/dm²，镀层外观良好。电流密度过高时，阳极气泡增多，边缘处脆裂。

三、电镀钯

纯钯镀层可以在不同pH值的介质中施镀。镀液主要分为氨体系和有机胺体系。氨体系以［Pd(NH₃)₄］²⁺为主盐，配以导电盐、pH缓冲剂和添加剂组成。

1．镀液组成和工艺条件

电镀钯镀液组成及工艺条件见表12－15。

表12－15　电镀钯镀液组成及工艺条件

续表

2．溶液的配制方法

(1)精确称取需要量的金属钯，在加热的条件下溶解于王水，缓缓加入浓盐酸(每20g钯加入10mL浓盐酸)，蒸发溶液至基本干燥。为使金属钯溶解完全，可重复一两次上述操作。

(2)将蒸干的物质溶于10%的盐酸中，加热至60～70℃，使其完全溶解成H₂PdCl₄。

(3)将溶液加热至80～90℃，在不断搅拌下，慢慢加入氨水，溶液中产生玫瑰色二氯二氨基钯盐沉淀，随着氨水的不断加入，沉淀转化为亮绿色的溶液(每20g钯约加25%的氨水26mL)。

(4)将溶液过滤，去除氢氧化铁杂质。

(5)将10%的盐酸，以1∶1(体积比)加入溶液，使钯盐完全转化为黄色沉淀。

(6)用布氏漏斗过滤，用蒸馏水清洗沉淀，至滤液呈中性为止(洗液与溶液收集在一起，以便蒸发回收钯溶液)。

(7)清洗后的沉淀可溶解于按配方计算所需量的氨水中，倒入电镀槽内，并加入已溶解的氯化铵溶液，最后加蒸馏水，并稀释到所需要的容积。

注:纯度高的钯盐可以不进行再结晶提纯，即可省去(4)、(5)、(6)三个工序。

3．溶液成分和工艺条件的影响

(1)Pd²⁺的含量一般希望控制在15～18g/L，允许的电流密度为0.3～0.4A/dm²，镀钯层外观很光亮。Pd²⁺在20g/L时，允许电流密度可达0.5A/dm²，Pd²⁺含量在10g/L时，允许电流密度为0.2A/dm²。含量小于10g/L时，镀层颜色不均匀，甚至产生发黑现象。

(2)氯化铵在溶液中有两个作用:一是起导电盐作用;另一个作用是与氨水一起形成缓冲液，控制pH值。氯化铵含量在20～26g/L时，镀层外观良好。当其他条件控制在工艺范围内，氯化铵含量较低时，镀层外观会发花或有白云状不均匀现象。氯化铵过高时，镀层外观会生成一层红膜或产生黑条。

(3)当其他工艺参数一定时，镀槽溶液在15～30℃范围内均能获得良好的镀层。

(4)电流密度一般控制在0.3～0.4A/dm²，电流密度过高，零件尖端处发暗，过低会使镀层发花，甚至发黄。

(5)pH值最好控制在8.9～9.3。pH值过高，由于氨气太多，易在镀层上产生气流。若pH＜8，钯盐易沉淀出来，阳极发生钝化。

(6)溶液中的游离氨的含量要控制在5.5～6.5g/L。含量多时，溶液的颜色为青绿色，镀层上呈现出黑色的斑点或花纹。含量太少时，在阳极上产生黄色沉淀，致使镀层粗糙，颜色发花。

(7)因溶液中含有氨，易与铜作用而将铜离子带入，污染溶液，所以，镀钯用的导电棒及挂具，均不能直接采用铜。

4．杂质的影响及去除方法

铜杂质对溶液最有害，当含量大于1g/L时，溶液成铜绿色，镀层变脆而易脱皮。若溶液已成铜绿色，可用浓盐酸将二氯四氨基钯还原成二氯二氨基钯盐沉淀，进行过滤及清洗后，再配制成镀钯溶液。