專利名稱：鉑電鑄/電沉積電解液與方法
技術領域：
本發明是關于改進的鉑電鑄與電鍍的方法以及與此方法相關的電解液。
產品表面沉積鉑鍍層具有多方面的商業應用性。鉑或鉑鍍層在裝飾品與珠寶上應用廣泛。由于鉑抗腐蝕性強并具有催化作用，因而在工業的多個領域中，如汽車催化劑、醫療、電子及航空電子產品等，均得到應用。
人們一直在進行著改進鉑電鑄或電鍍的可加工性，及增加鍍層厚度的探索。US-A-5310475及其繼續申請US-A-5549738闡述了一種強堿性的鉑電鑄或電鍍的電解液，包含至少一種選自氯鉑酸及其堿金屬鹽、六羥基鉑酸及其堿金屬鹽化合物的化合物，鉑含量2-100克/升，以及羥基化的堿金屬，其含量為20-100克/省。US-A-5310475及US-A-5549738中列舉的電解液的pH通常大于或等于11。
然而，US-A-5310475及其US-A-5549738提出的鉑電鑄或電鍍電解液具有一定的問題。電解液由于從空氣中吸附CO2導致不溶性碳酸鹽沉淀。從而降低效率并增加成本。而且，從鉑制備這些電鑄/電鍍電解液中的鉑鹽需要很繁瑣的過程，制備成本很高。
本發明針對上述方法中的缺陷提供一種改進的鉑電鑄/電鍍電解液及相關方法。
一方面，本發明提供了一種用于鉑的電鑄或電鍍的鉑電鑄/電鍍電解液，它含有(a)鉑含量15-100克/升，鉑是以二價或四價離子的鉑鹵化合物或其堿金屬鹽的形式存在，其先決條件是本電解液不含15-20克/升鉑鹵化合物的二價或四價鉑離子；(b)用含量為50-400克/升的一種酸保持pH值，使之小于等于1。
所述的鉑鹵化合物的例子是氯鉑化合物、溴鉑化合物或碘鉑化合物。優選的氯鉑化合物是氯鉑酸[H2PtCl6]。優選的鉑溴化合物是溴鉑酸[H2PtBr6]。所述的鉑鹵化合物堿金屬鹽的例子是氯鉑化合物、溴鉑化合物或碘鉑化合物的堿金屬鹽。優選的氯鉑化合物堿金屬鹽是氯鉑酸鈉[Na2PtCl6]、氯鉑酸鉀[K2PtCl6]、氯亞鉑酸鈉[Na2PtCl4]、氯亞鉑酸鉀[K2PtCl4]。最佳的溴鉑化合物堿金屬鹽是溴鉑酸鈉[Na2PtBr6]。最佳的碘鉑化合物堿金屬鹽是碘鉑酸鈉[Na2PtI6]。它們在電解液中的含量應為15-100克/升。
電解液中含酸50-400克/升，應有足夠的強度保持電解液pH值小于等于1。任何滿足此要求的酸都適用，最佳選擇為鹽酸和高氯酸。
所述鉑電鑄/電鍍電解液中需加平整劑。最好為一種芳香胺。特別是一種水溶性的芳香聚合胺，最好具有三個或三個以下的胺基。例如1，2-丙二胺、乙二胺、二乙烯三胺。相對于其它電解液，平整劑含量很小，以芳香胺計，小于0.01g克/升。
本電鑄/電鍍電解液中亦可含有其它常規添加劑。例如，穩定劑，如可溶性磷酸堿金屬鹽，含量10-100克/升。另外，常規添加劑還有如平整劑、光亮劑、電導鹽(支持電解質)等。
另一方面，本發明提供一種采用上述電解液進行鉑電鑄/電鑄的方法，在基底上電鑄/電鍍金屬鉑。
在此方法的操作中，電解槽可內置離子交換膜，用于隔離陰陽極。離子交換膜是液體透過性的多孔非電極材料。作為離子交換膜的理想材料是聚乙烯、烷基羥基纖維素、聚烯烴、氟化高分子材料。
本方法中陽極材料在電鑄/電鍍過程中不溶解。適用性的材料有金、鉑或石墨。
對于鉑電鑄/電鍍操作條件，操作時優選電流密度在2-8A/dm2，進行足以沉積所需的鉑量的一段時間。電解槽優選在低溫下操作，最好溫度為50-75℃。
本發明中的電解液與方法特別適用于使用在先成形的軸心生產產品。特別實用予生產空心的鉑件。在一個優選的實施方案中，本發明的方法包括在軸心上沉積鉑，然后再通過化學或機械方法除去軸心后，得到空心的鉑制品。最佳的預先形成的軸心可以是，例如石蠟；在鉑沉積好后，石蠟可以容易地熔解而得到空心的鉑制品。軸心可以是石蠟-金屬的混合物，或合適的金屬合金。軸心同樣可以是空心的，并且是通過電鑄金屬制備的；此金屬應適于本發明中的電鑄/電鍍電解液。這種電鑄金屬的例子為金、銀和鉑。
本發明電鍍鉑的厚度至少5微米，一般5-10微米。另一方面，本發明電鑄鉑的厚度可優選至少為80微米。本發明亦可用于連續電鑄多層鉑鑄層。前一層鉑鑄層回火后即可在其上電鑄新的鉑層。理論上，鉑層總厚度無限制。而每層鉑電鑄層可制備到2毫米。鉑沉積層的厚度取決于制品的需要，如電鑄珠寶制品一般需100-200微米。
以下借多種實施例進一步說明本發明的電鑄/電鍍電解液。
所有實施例的樣品均具有高硬度、均一厚度、沒有裂痕與微孔，沒有表面粗糙。電鑄制品的硬度可以通過400-600℃回火1-4小時降低到鑄造鉑的硬度。
本發明不受從空氣中吸收CO2從而產生沉淀的影響。以前報道的鉑電鑄/電鍍過程使用很強的酸性氯鉑酸或在強堿性的電解液中使用氯鉑酸堿金屬鹽。這樣的過程既復雜又高成本。本發明由于使用強酸性電解液導致過程相對簡單，成本低廉。在常規的鉑電鑄/電鍍應用上，特別是制備空心珠寶制品，以及在裝飾性、醫療、電子及航空領域中應用鉑的方面，具有廣泛的應用價值。
權利要求
1．一種用于鉑的電鑄或電鍍的鉑電鑄或電鍍電解液，所說的電解液含有(a)鉑含量15-100克/升，鉑是以二價或四價離子的鉑鹵化合物或鉑鹵化合物堿金屬鹽的形式存在，其先決條件是本電解液不含15-20克/升鉑鹵化合物的二價或四價鉑離子；(b)一種含量為50-400克/升的酸，其強度足以使pH保持在小于等于1。
2．權利要求1所述的鉑電鑄/電鍍電解液，其中，所說的鹵鉑化合物為氯鉑酸或溴鉑酸。
3．權利要求1所述的電鑄/電鍍電解液，其中鹵鉑化合物堿金屬鹽為氯鉑酸鈉/鉀、氯亞鉑酸鈉/鉀、溴鉑酸鈉或碘鉑酸鉀。
4．權利要求1所述的電鑄/電鍍電解液，其中所說的酸選自鹽酸和高氯酸。
5．上述任意一項權利要求所述的電鑄/電鍍電解液，其中還含有少于0.01g/l的脂肪胺添加劑。
6．上述任意一項權利要求所述的電鑄/電鍍電解液，其中還含有離子交換膜，隔開陰陽二極。
7．權利要求6所述的電鑄/電鍍電解液，其中所說的離子交換膜是由選自聚乙烯、烷基羥基纖維素、聚烯烴和氟化聚合物的材料制成的。
8．本文中參照實施例描述的鉑電鑄/電鍍電解液。
9．一種電鑄/電鍍鉑的方法，所說的方法包括使用權利要求1-8任何一項所述的鉑電鑄/電鍍電解液。
10．權利要求9所述的方法，其中所述的電鑄或電鍍電解液是在2-8A/dm2的電流密度下在一段足以沉積所需鉑層的時間內操作的。
11．權利要求9或10所述的方法，其中所說的電鑄/電鍍電解液是在50-75℃的溫度下操作的。
12．權利要求9至11中任意一項所述的方法，其中陽極是用在電鑄/電鍍過程中不溶解于本電鑄/電鍍電解液中的材料制成的。
13．權利要求9至12中任意一項所述的方法，其中所說的鉑是電鑄或電鍍在一種作為基底的預先形成的軸心上的。
14．權利要求13的方法，其中在鉑的電鑄或電鍍后，所說的預先形成的軸心是通過化學或機械方法被溶解或除去的，得到空心的鉑制品。
15．權利要求13或14所述的方法，其中預先形成的軸心為石蠟基的固體材料、石蠟-金屬混合物、或適當的金屬合金制成的，或者是通過電鑄一種與權利要求1至8中任意一項所述的電鑄/電鍍液相容的金屬制成的空心的殼體。
16．權利要求15所述的方法，其中所說的與電鍍液相容的金屬是金、銀或鉑。
17．權利要求9所述的本文中參照實施例描述的方法。
全文摘要
一種用于鉑的電鑄或電鍍的鉑電鑄/電鍍電解液,含有:(a)鉑含量15—100克/升,鉑是以二價或四價離子的鉑鹵化合物或其堿金屬鹽的形式存在;和(b)用含量為50—400克/升的一種酸保持pH值,使之小于等于1。此電解液和方法可廣泛應用于珠寶行業中的鉑制品,以及裝飾、醫療、電子與航空等領域。
文檔編號C25D3/02GK1283711SQ0010916
公開日2001年2月14日 申請日期2000年6月13日 優先權日1999年6月15日
發明者楊利堅, 陳永昌, 陳伯謙, 邢巍 申請人:香港生產力促進局