一种亚硫酸金钠溶液稳定性的检测方法

1.本发明涉及冶金领域中湿法冶金过程，特别是无氰镀金用亚硫酸金钠溶液的稳定性测定方法。


背景技术：

2.黄金是稀缺的战略性金属，广泛应用于黄金饰品、货币储备和高科技产业。随着社会的不断发展，黄金的货币职能在下降，在工业和高科技领域方面的应用在逐渐扩大。金在空气中有良好的导电性、稳定性、韧性和延展性，被用于精饰加工、集成电路和电子通讯等众多领域的表层镀金，镀金层有较低的接触电阻、导电性能良好、易于焊接、较强的耐蚀性和较好的耐磨性等优良性能。随着电子产品的小型化、智能化，对电子器件的功能与相关技术要求越来越高，如高频电路对信号的损失要求特别高，其他表面处理技术造成的损耗比较大，而镀金技术造成的相对信号损耗比较小。在进入5g时代后，高频电路将是主流应用产品，也一定会带动对镀金技术的规模化需求。
3.常用的镀金工艺主要分为氰化镀金工艺和无氰镀金工艺。氰化镀金工艺由于其氰化物对金的配位稳定常数大，镀液体系稳定性好，电镀过程沉积ph宽，镀层具有结合力优良、均匀平整等特点，广泛应用于装饰、航空航天和电子等领域。氰化物镀金液通常分为两类，一类是碱性氰化镀金液，以金的氰化盐和游离氰为主要成分。溶液具有较强的阴极极化作用，镀层光亮细致，镀层纯度高，但存在一定的孔隙度。另一类是酸性或中性氰化镀金液，溶液中的金以氰化亚金钾的形式加入，但溶液中没有游离氰，氰化物含量较少。溶液比较稳定，镀层的孔隙率小，可焊接性较好。但是氰化物有剧毒，给操作安全、废液处理和环保等带来诸多问题，对人体和自然环境存在潜在危害，目前行业内期望用无氰镀金体系替代氰化物镀金体系。
4.无氰镀金体系主要有亚硫酸盐体系、柠檬酸盐体系、硫代硫酸盐体系、亚硫酸盐-硫代硫酸盐复合体系、乙内酰脲体系、乙二胺体系和硫脲体系等。目前，研究最多且应用最广的是亚硫酸盐体系，相较于氰化物体系，该体系具有无毒、分散能力强、覆盖能力好，电流效率高，镀层光亮致密，沉积速度快，孔隙小等优点。该体系可满足于电子通讯行业元器件镀金需求，适用于铜、镍和银基材的表面镀金，以及景泰蓝陶瓷饰品、眼镜架材料镀金。此外，它还可以与其他金属的电镀液配合使用，以镀出不同k值合金镀层的首饰装饰品。
5.亚硫酸盐体系通常使用亚硫酸金钠作为金盐。亚硫酸金钠，分子式na3au(so3)2，分子量426.06，紫红色粉末或无色透明液体，化合物稳定性差，故通常以溶液形式保存；溶于水，微溶于醇，不溶于醚。尽管亚硫酸金钠是替代氰化物镀金的理想试剂，但是亚硫酸金钠中的亚硫酸根在碱性条件下具有较强的还原性，在常温或光照下容易分解析出s
2-，并与au
+
生成黑色的硫化金au2s沉淀，影响产品质量。因此亚硫酸金钠应在低温及避光条件下储存或者加入稳定剂增强溶液的稳定性以延长质保期。
6.有关亚硫酸金钠制备方法，通常有雷酸金和氢氧化金两种路线。专利cn114164465a采用雷酸金法制备亚硫酸金钠，其工艺流程为“王水溶金—氨水调碱—雷酸
金—洗涤—亚硫酸钠配位溶解”，采用雷酸金沉淀法能有效脱除氯离子，但其中间产物雷酸金属于易爆炸三价金盐，因而存在很大的安全隐患，同时在生产过程中会不断分解产生氨气，操作环境较差。
7.专利cn113046800a采用氯金酸直接还原法制备亚硫酸金钠，其工艺流程为“黄金—王水溶金—浓缩赶硝—氢氧化钠中和—亚硫酸钠配位溶解”。该过程不会产生危险易爆炸的雷酸金中间体，但氯金酸采用氢氧化钠中和后直接进行配位溶解，导致亚硫酸金钠溶液产品中氯离子含量高，对后续电镀过程设备腐蚀严重，且工艺控制难度大。而专利cn105568269a改进了氢氧化金制备亚硫酸金钠制备工艺，工艺过程为“黄金溶解—赶硝—氢氧化钠中和—液固分离—洗涤—亚硫酸钠配合溶解—浓缩结晶”，中间产物氢氧化金通过洗涤工序可以有效降低氯离子。存在的问题是亚硫酸金钠的制备过程采用稀硫酸反复调整溶液ph，使得制备过程复杂且金水稳定性差，不利于工业生产。
8.上述这两种亚硫酸金钠制备的方法各有利弊，雷酸金法的优点有产品直收率高，但是存在爆炸风险，且产品含氨。氢氧化金法的优点是产品含氯低，但是金直收率低。这两种方法制备的亚硫酸金钠电镀金水均不够稳定，在后续放置过程均有金粉析出，不利于后续电镀过程使用。有关亚硫酸金钠稳定性的检测方法，在企业中通常采用长时间放置观察其分解情况，该方法不仅耗时长，而且对后续使用过程没有参考价值。基于此，本发明提供了一种快速检测亚硫酸金钠溶液稳定性的方法，对亚硫酸金钠溶液制备过程和电解过程均具有很好的指导意义。
9.

技术实现要素：
为了克服传统亚硫酸金钠溶液稳定性检测方法的不足，本发明提出一种采用氧化法测定亚硫酸金钠溶液稳定性，且测定效果显著、时间短、操作简单的检测方法。
10.为达到上述目的本发明采用的技术方案是：首先将一定体积的亚硫酸金钠溶液加入到要求浓度的的碱溶液中，然后加入要求体积的双氧水溶液，通过记录混合溶液变色时间和析出金箔时间综合判断该亚硫酸金钠溶液的稳定性。本发明的实质是首先利用双氧水的氧化性破坏亚硫酸金钠溶液中的各种配体，再利用双氧水的还原性将溶液中的金还原，最终根据两个反应时间的长短确定亚硫酸金钠溶液的稳定性，实现了亚硫酸金钠溶液稳定性的快速检测，大幅度提高了检测速度。
11.具体的工艺过程和工艺参数如下：
12.首先取浓度20-100g/l的碱溶液1-30ml置于锥形瓶中，然后加入亚硫酸金钠溶液1-5ml，最后加入要求浓度的双氧水1-20ml，充分摇匀后静置观察，当混合溶液变为紫色时间控制在20-80min和析出金箔的时间为80-120min时，认定该亚硫酸金钠溶液的稳定性良好。
13.本发明适用于无氰镀金用亚硫酸金钠溶液稳定性的测定，所述的亚硫酸金钠溶液中金质量浓度为1-100g/l。
14.所述的碱溶液为氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、氢氧化钾溶液或碳酸钾溶液中的一种或两种，均为分析纯试剂。
15.所述的双氧水为分析纯试剂，其质量百分含量不小于30％。
16.本发明与传统亚硫酸金钠溶液稳定性检测方法比较，有以下优点：1、本发明采用氧化还原方法测定亚硫酸金钠溶液的稳定性，采用双氧水首先氧化破坏配体然后再将金还
原出来，通过两个反应时间的长短确定其稳定性；2、本发明具有测定效果显著、时间短、操作简单等优点。
附图说明
17.图1：本发明工艺流程示意图。
具体实施方式：
18.实施例1：亚硫酸金钠溶液中金的质量浓度为60g/l，分析纯双氧水的质量百分含量不小于30％，分析纯氢氧化钠的质量百分含量不小于96.0％。首先取浓度为60g/l的氢氧化钠溶液20ml置于锥形瓶中，然后加入亚硫酸金钠溶液3ml，最后加入双氧水20ml，充分摇匀后静置观察，当混合溶液变为紫色时间控制在60min和析出金箔的时间为100min时，认定该亚硫酸金钠溶液的稳定性良好。


技术特征：
1.一种亚硫酸金钠溶液稳定性的检测方法，首先取浓度20-100g/l的碱溶液1-30ml置于锥形瓶中，然后加入亚硫酸金钠溶液1-5ml，最后加入要求浓度的双氧水1-20ml，充分摇匀后静置观察，当混合溶液变为紫色时间控制在20-80min和析出金箔的时间为80-120min时，认定该亚硫酸金钠溶液的稳定性良好。所述的亚硫酸金钠溶液中金质量浓度为1-100g/l。

技术总结
一种亚硫酸金钠溶液稳定性的检测方法，将一定量的亚硫酸金钠溶液加入到要求浓度的碱溶液中，然后加入双氧水溶液，通过混合溶液变色时间和析出金箔时间综合判断该亚硫酸金钠溶液的稳定性。本发明的实质是首先利用双氧水的氧化性破坏亚硫酸金钠溶液中的各种配体，再利用双氧水的还原性将溶液中的金还原，最终根据两个反应时间的长短确定亚硫酸金钠溶液的稳定性。本发明具有测定速度快、效果稳定和操作简单等优点。作简单等优点。作简单等优点。


技术研发人员：刘伟锋 吴珊 张杜超 陈霖 杨天足
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：2023.07.06
技术公布日：2023/9/14