衷水平1,2,3，徐婷钰1，陈江濠1，迟晓鹏1,2，谭文1,2，翁威1,2，唐定3
（1. 福州大学紫金地质与矿业学院，福建 福州 350108；2. 福州大学新能源金属绿色提取与高值利用福建省重点实验室，福建 福州 350108；3. 紫金矿业集团股份有限公司，福建 龙岩 364200）
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引用格式：
①衷水平, 徐婷钰, 陈江濠, 迟晓鹏, 谭文, 翁威, 唐定. 乙二胺添加剂对无氰亚硫酸盐体系电沉积金的影响[J]. 铜业工程,2024(4):44-54.
②ZHONG Shuiping, XU Tingyu, CHEN Jianghao, CHI Xiaopeng, TAN Wen, WENG Wei, TANG Ding. Effect of ethylenediamine additive gold electroplating in cyanide-free sulfite bath[J]. Copper Engineering, 2024(4):44-54.
doi: 10.3969/j.issn.1009-3842.2024.04.005
无氰亚硫酸盐电沉积金体系面临电流效率低、镀液稳定性差、循环周期短、镀层性能难以满足工业发展需求等问题。为了提高电流效率、镀液稳定性和镀层表面光泽度，改善电沉积金形貌及提高镀层性能，配制了亚硫酸金钠电镀液体系，通过添加不同质量浓度乙二胺（EDA）作为辅助添加剂，研究了EDA对镀液稳定性、电沉积产物表面形貌、元素组成和晶体晶面取向，以及金镀层光泽度、硬度和粗糙度的影响。采用电化学测试进一步研究EDA对溶液中Au⁺行为的影响。结果表明：EDA使吸附Au⁺的活性位点增加了2.8倍，同时增加了阴极表面的极化并促进晶粒细化，增强了Au（111）晶面的峰强度。EDA质量浓度为15 g/L时，电镀液能保存6个月以上，电流效率从54%提高到98%，金镀层表面均匀性、光泽度和硬度明显提高，镀层表面粗糙度、腐蚀速率明显降低，镀层综合性能最优。本研究有望为亚硫酸盐电镀体系开发新型高效添加剂提供借鉴，有助于推动电镀金行业的可持续发展。
电沉积金因美丽的金色外观、高导电性和高导热性，以及优异的物理化学稳定性和耐腐蚀性能而被广泛应用于装饰业和电子工业。如用于制作可分离连接器件、机械继电器、印刷电路板导电触片，以及在集成电路（ICs）中用作电子元件引线等。
图1 含不同质量浓度EDA的亚硫酸金钠镀液在室温下的外观及图谱：（a）放置6个月后的镀液外观；（b）新配置的UV-Vis谱图；（c）放置6个月后的UV-Vis谱图
图2 添加不同质量浓度EDA后Au镀层分析：（a）外观；（b）光泽度测试结果；（c）XRD谱图
图3 （a，b）未添加EDA所得金镀层的SEM和EDS图像；（c，d）添加15g/L EDA所得金镀层的SEM和EDS图像
图5 未添加和已添加EDA的亚硫酸盐电镀液：（a）阴极极化曲线；（b）循环伏安图
图6 （a）不加入EDA的非法拉第区域循环伏安曲线；加入15 g/L EDA的（b）非法拉第区域循环伏安曲线以及（c）电流密度与扫描速率的关系；（d）EDA对电极表面吸附Au（I）的影响示意图
图7 （a，c）亚硫酸盐体系电镀液的电流瞬态曲线；（b，d）瞬时、渐进成核模型的无量纲图以及亚硫酸盐电镀金电解液的3-D核生长标准曲线
第一作者：衷水平，福州大学紫金地质与矿业学院院长，博士生导师。国家万人计划科技创新领军人才，国家“百千万人才工程”人选、授予国家“有突出贡献中青年专家”，国务院特殊津贴专家。福建特级后备人才，福建省“百人计划”人选、福建省优秀科技工作者。历任紫金铜业总工程师、紫金矿冶设计研究院院长、厦门紫金矿冶技术有限公司总经理、新疆紫金有色金属有限公司总经理，现任福州大学紫金地质与矿业学院院长，紫金矿业集团一级技术专家。中南大学兼职教授，中国有色金属产业技术创新战略联盟专家委员会副主任委员，中国有色金属学会有色金属资源综合利用专业委员会副主任委员，低品位难处理黄金资源综合利用国家重点实验室副主任、学术带头人。先后主持国家重点研发计划项目、国家973计划课题、国家自然科学基金等项目10余项，获国家专利优秀奖、福建省科学技术一等奖等奖励，发表论文100余篇，出版专/编著2部。
《铜业工程》创刊于1984年，由江西铜业集团有限公司主管主办，是我国铜工业领域全面反映铜产业链技术进步和金属材料科技创新的双月刊。中国工程院外籍院士、加拿大工程院院士、加拿大皇家科学院院士徐政和为期刊特约主编。期刊为《有色金属领域高质量科技期刊分级目录（2023）》T3级别，同时被美国《化学文摘》、俄罗斯《文摘杂志》《中国核心期刊（遴选）数据库》《万方数据库》《维普中文科技期刊数据库》等国内外检索数据库平台收录。本刊主要刊登铜、铅锌、稀有金属、贵金属等有色金属在采选、冶金、加工、环保、分析测试等方面的最新科研成果及应用，以及有色金属领域产业数字化、“双碳”战略推进等研究论文和综述文章。
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