金具有许多优良的物理和化学性质,如金黄色的外观、良好的化学稳定性和优良的导电性、导热性、延展性等,电镀金在许多领域具有重要的应用。目前,应用广泛的镀金液仍为剧毒的氰化物体系,因此开发出一种性能优良、安全无毒的无氰电镀金工艺是十分必要的。本文使用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐（[BMIm][BF4]）替代水作为溶剂,通过选择合适的配位剂和添加剂得到了一种新型的离子液体镀金液。在系统研究镀液组成及工艺条件对镀液、镀层性能影响的基础上,确定了一种较为优化的离子液体电镀金工艺:主盐HAuCl₄·3H₂O 0.050 mol·L^-1、配位剂5,5-二甲基乙内酰脲（DMH）0.30 mol·L^-1、添加剂2-氨基吡啶20 mmol·L^-1、温度328K、电流密度3.5 mA·cm-2、搅拌速度500 rpm。使用优化的离子液体电镀金工艺可得到外观光亮、结晶细致、导电性良好的金镀层,镀液的稳定性良好,沉积速度为4⁵μm·h-1,阴极电流效率为100%。但是,此体系中镀液的覆盖能力有待提高。使用阴极极化测试研究了DMH和2-氨基吡啶的作用。DMH可能与镀液中的Au³⁺形成金配合物,阻碍了还原过程中的表面转化步骤,使阴极极化增大,从而具有光亮镀层、细化晶粒的作用。2-氨基吡啶可在金表面吸附,抑制Au的阴极过程,具有进一步细化晶粒的作用。DMH和2-氨基吡啶在光亮镀层、细化晶粒方面具有协同作用。通过循环伏安曲线测试研究了离子液体镀金液中的电极反应过程。使用GC电极时,HAuCl₄·3H₂O在此体系中还原过程依次为Au³⁺+2e→Au+和Au++e→Au;金在此体系中氧化过程依次为Au-e→Au+和Au+-2e→Au³⁺。DMH和2-氨基吡啶的添加不会带来其他的副反应。使用Au电极和Pt电极时,氧化过程与使用GC电极时相同,还原过程除了上述两个过程外,还存在第三个还原过程,可能为金配合物在Au电极和Pt电极表面上一些特定晶面的还原过程。分别研究了DMH、2-氨基吡啶以及不同电极对镀液的动力学参数和成核过程的影响,DMH和2-氨基吡啶对第一步还原过程的传递系数α几乎没有影响,传递系数约为0.24。而基础镀液、添加DMH、添加DMH和2-氨基吡啶的镀液中Au³⁺配合物的扩散系数D分别为6.699×10-7、6.269×10-7、5.118×10-7 cm2·s-1。随着DMH和2-氨基吡啶的添加,扩散系数D减小,这与金配合物的形成和镀液粘度增大有关。使用Au电极和Pt电极作为工作电极时,第一步还原过程的传递系数α分别为0.136、0.146,第一步还原过程中的金配合物的扩散系数D分别为1.729×10-6、1.840×10-6 cm2·s-1,扩散系数D的增大说明金配合物在Au、Pt电极表面扩散更为容易。使用GC、Au、Pt电极时,镀液中Au³⁺的两步还原过程均是受扩散过程和电化学过程混合控制的不可逆过程。使用计时电流法研究了镀液中金的成核过程。工作电极为GC电极时,DMH和2-氨基吡啶的添加不会对成核过程产生明显的影响,成核过程均为连续成核。