CN100500935C - 一种环保光亮型化学镀镍添加剂 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种环保光亮型化学镀镍添加剂，属于金属材料表面强化保护与装饰技术领域。它解决了现有商品化学镀镍液所存在的操作工艺极其严格，以及现有化学镀镍复合添加剂容易产生针孔、使镀层的耐蚀性和装饰性较差的缺陷。本环保光亮型化学镀镍添加剂包括络合剂、稳定剂、光亮剂、表面活性剂、缓冲剂，所述络合剂由柠檬酸钠、乳酸、苹果酸中的一种或多种成分组成；所述光亮剂由胱氨酸、硫酸铜、丙炔嗡盐中的一种或多种成分组成。本环保光亮型化学镀镍添加剂具有环保、使用方便、成本低、应用广泛、便于贮存和运输的优点；而且采用本环保光亮型化学镀镍添加剂所配制的工作镀液的深镀、均镀能力较强，其沉积出的镀层孔隙率低、致密、全光亮。

Description

一种环保光亮型化学镀镍添加剂

技术领域

本发明涉及一种化学镀镍添加剂，尤其涉及一种环保光亮型化学镀镍添加剂；属于金属材料表面强化保护与装饰技术领域。

背景技术

化学镀是利用合适的还原剂，将溶液中的金属离子还原出来，并沉积在经催化活化的镀件表面的一种化学处理过程。对于酸性条件下的化学镀镍过程，可以用以下两个反应式来表示：

[NiL]²⁺+2e^-→Ni+L

2Ni+7H₂PO₂ ^-+H₂O-7e^-→5H₂PO₃ ^-+2Ni-P+2H₂↑+2H⁺

近年来，化学镀作为一种表面处理技术在工业上日益受到重视，其应用范围覆盖了工业生产的各个领域。化学镀镍的不断发展归结于该技术具有良好的工艺性，化学镀镍层具有独特的物理、化学和机械性能，而且工艺设备简单，易于控制和掌握，镀层均匀平整，适用于复杂形状零件，对环境友好，这些都是电镀技术所不具备的。

目前，化学镀镍液均已商品化，典型的商品化学镀镍液是由主盐(硫酸镍)、还原剂(次磷酸钠)、缓冲剂(醋酸钠)、及多种络合剂、稳定剂、光亮剂、润湿剂、PH值调整剂等组成的浓缩液A、B、C液，由A、B液开缸，A、C液补加，其操作工艺极其严格，贮存和运输也极其不便。

中国专利申请(200410036014.5)涉及一种化学镀镍复合添加剂，该复合添加剂由柠檬酸等络合剂、乙酸钠等缓冲剂、丁二酸等加速剂、硫脲等稳定剂组成；它虽然避免了大量分析调整多种成分的麻烦，使用较方便；但是该复合添加剂中不含有光亮剂和表面活性剂，镀层容易产生针孔，孔隙率较大；镀层的耐蚀性和装饰性都较差；而且稳定剂硫脲的使用，减少了镀层钝化能力，其强烈的吸附作用容易使镀层出现孔洞。

发明内容

本发明针对现有技术的商品化学镀镍液所存在的操作工艺极其严格，贮存和运输也极其不便的缺陷提供了一种环保光亮型化学镀镍添加剂，用该化学镀镍添加剂配制的工作镀液在操作条件下可自催化沉积出致密、光亮、均匀的镍磷二元合金镀层，使用方便，便于贮存和运输；

本发明还针对现有技术的化学镀镍复合添加剂容易产生针孔，镀层孔隙率较大；镀层的耐蚀性和装饰性都较差的缺陷提供一种可消除镀层针孔的形成，降低镀层孔隙率，改善镀层性能，提高镀层的耐蚀性和装饰性的环保光亮型化学镀镍添加剂。

本发明的上述技术问题是通过以下技术方案得以实施的：一种环保光亮型化学镀镍添加剂，该添加剂的每升水溶液包括以下重量的成分：

络合剂：300～600g；         稳定剂：0.3～1g；

光亮剂：2～10g；            表面活性剂：0.1～0.5g；

缓冲剂：250～500g；

其中所述的络合剂由柠檬酸钠、乳酸、苹果酸中的一种或多种成分组成；所述的稳定剂由碘酸钾、硫代硫酸钠中的一种或两种成分组成；所述的光亮剂由胱氨酸、硫酸铜、丙炔嗡盐中的一种或多种成分组成；所述的表面活性剂由十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、正辛基硫酸钠中的一种或多种成分组成。本发明的环保光亮型化学镀镍添加剂包括络合剂、稳定剂、光亮剂、表面活性剂和缓冲剂；其中表面活性剂可以加速工作镀液中氢气的排放，减少针孔的形成，从而减少镀层孔隙率；而光亮剂的加入可以使得镀层的表面全光亮，外观性能较好；两种成分的复合使用可消除镀层针孔的形成，降低镀层孔隙率，改善镀层性能，提高镀层的耐蚀性和装饰性。用络合剂、稳定剂、光亮剂、表面活性剂和缓冲剂多种物质复合形成本发明的环保光亮型化学镀镍添加剂；在配制工作镀液时只需添加少量，在操作条件下即可自催化沉积出致密、光亮、均匀的镍磷二元合金镀层。

在上述的环保光亮型化学镀镍添加剂中，所述的缓冲剂为醋酸钠。

在上述的环保光亮型化学镀镍添加剂中，所述的络合剂为复合络合剂，该复合络合剂由柠檬酸钠、乳酸、苹果酸组成；所述添加剂的每升水溶液包括乳酸200-500毫升、柠檬酸钠50-200克、苹果酸50-200克。采用复合络合剂可以与Ni²⁺形成多元配位体，对镀液稳定性和使用周期有利，并有较高的沉积速度和稳定的含磷量。

在上述的环保光亮型化学镀镍添加剂中，所述的稳定剂为复合稳定剂，该复合稳定剂由碘酸钾、硫代硫酸钠组成；所述添加剂的每升水溶液包括碘酸钾0.2-0.5克、硫代硫酸钠0.1-0.4克。

在上述的环保光亮型化学镀镍添加剂中，所述的光亮剂为复合光亮剂，该复合光亮剂由胱氨酸、硫酸铜、丙炔嗡盐组成，其中所述添加剂的每升水溶液包括胱氨酸0.05-0.2克、硫酸铜0.5-3克、丙炔嗡盐1—5ml。本发明采用复合光亮剂是通过吸附在催化表面的微阴极区，使界面的表面张力减少，氢气易于析出，有利于结晶细致，特别是复合光亮剂中的金属离子参与共沉积，阻止了Ni-P晶粒的长大，现有技术未添加光亮剂的镀层表面起伏较大，往往超过300nm，而且表面晶胞尺寸不均匀，加入本发明的复合光亮剂后，表面起伏只有50nm左右，晶胞均匀，因此采用本发明的复合光亮剂所获得的镀层平整、光亮孔隙率低，厚度均匀，明显提高了镀层表面的光泽度和耐蚀性。对复杂零件具有优异的均镀和深镀能力。

本发明的环保光亮型化学镀镍添加剂是通过以下方法配制的：

按配制环保光亮型化学镀镍添加剂的体积，计算出所需的络合剂、稳定剂、光亮剂、表面活性剂和缓冲剂的重量并进行称量；

将上述成分用去离子水或蒸馏水溶解；

将溶解后的各种成分均匀混合，加去离子水或蒸馏水至规定体积；必要时过滤掉成分中的杂质。

此外，本发明还提供了环保光亮型化学镀镍添加剂在化学镀中的应用；其中所述的环保光亮型化学镀镍添加剂的用量为每升镀液中添加10～20毫升。

具体的使用过程为：分别将作为主盐、还原剂的硫酸镍、次磷酸钠配制成500克/升浓度的溶液、硫酸镍、次磷酸钠选用符合国家标准的合格产品；

在洁净的镀槽中加入规定体积一半的去离子水或洁净水，将上述已经溶解的溶液按硫酸镍20-30克/升、次磷酸钠20-35克/升的浓度依次在搅拌的条件下加入镀槽；

加入本发明的环保光亮型化学镀镍添加剂10-20毫升/升，加去离子水或蒸馏水至规定体积，必要时过滤除去杂质；

用氢氧化钠或氨水或冰乙酸调整PH值至4.0-5.1即可升温至82～88℃的条件下施镀；镀液可按消耗量不断补加连续施镀。

因此，本发明具有以下优点：

1、本发明的环保光亮型化学镀镍添加剂不用有铅、镉等有毒重金属离子作稳定剂、光亮剂，因此添加该添加剂沉积出的镀层环保，可达到欧盟ROHS标准。

2、采用本发明的环保光亮型化学镀镍添加剂添加到配制的工作镀液中不仅可自催化沉积出致密、全光亮、均匀的镍磷二元合金镀层，而且添加到配制的工作镀液的深镀、均镀能力较强。

3、本发明的环保光亮型化学镀镍添加剂不仅使用方便，添加量少成本低；而且便于贮存和运输。

4、采用本发明的环保光亮型化学镀镍添加剂可以减少镀层针孔的形成，降低镀层孔隙率，改善镀层性能，镀层外观达到全光亮，从而提高其耐蚀性和装饰性。

5、本发明的环保光亮型化学镀镍添加剂改变了传统的化学镀镍液的销售模式，可在铁、铝、铜等表面镀覆；可广泛地应用于食品机械、模具、炊具、水暖阀门、缝制机械、汽摩配件、电子产品等。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1：

按配方所需的比例每升添加剂中称取乳酸300毫升、柠檬酸钠50克、苹果酸50克、碘酸钾0.4克、硫代硫酸钠0.1克、胱氨酸0.05克、硫酸铜0.5克、丙炔嗡盐5毫升、十二烷基硫酸钠0.4克、醋酸钠400克分别放入容器中加入去离子水将其溶解，将上述溶解后的成分混合均匀，加入去离子水至所需的体积，即制成实施例1的环保光亮型化学镀镍添加剂。

对比实施例1

按配方所需的比例每升添加剂中称取酒石酸100克、苹果酸100克、乳酸100g、丁二酸50g、氧化钼60mg、碘化钾60毫克分别放入容器中加入去离子水将其溶解，将上述溶解后的成分混合均匀，加入去离子水至所需的体积，即制成对比实施例1的环保光亮型化学镀镍添加剂。

应用实施例1

选用符合国家标准的硫酸镍、次磷酸钠配制成500克/升浓度的溶液；在洁净的镀槽中加入规定体积一半的去离子水，将上述已经溶解的溶液按硫酸镍25克/升、次磷酸钠25克/升的浓度依次加入至镀槽，并搅拌均匀；加入实施例1的环保光亮型化学镀镍添加剂10毫升/升，加去离子水至规定体积，必要时过滤除去杂质；调整PH值至4.6土2即可升温至85土3℃的条件下施镀；镀液可按消耗量不断补加连续施镀，施镀过程中沉积速度为15～25um/h，镀液可连续循环使用12个周期；施镀后镀层为非晶态、非磁性、磷含量7-9wt％的二元合金镀层，其性能如表1所示。

对比应用实施例1

将上述实施例1的环保光亮型化学镀镍添加剂换成对比实施例1的环保光亮型化学镀镍添加剂，其它条件同应用实施例1，施镀过程中沉积速度为15～25um/h，镀液可连续循环使用12个周期；施镀后镀层为非晶态、非磁性、磷含量7-9wt％的二元合金镀层，其性能如表1所示。

表1：两种实施方式下镀层的性能如下

从表1可以看出，本发明实施例1的环保光亮型化学镀镍添加剂添加到工作镀液沉积的镍磷二元合金镀层具有较高的致密性能，外观全光亮，结合力较强，硬度较高具有较好的耐蚀性和装饰性能。

实施例2：

按配方所需的比例每升添加剂中称取乳酸200毫升、柠檬酸钠50克、苹果酸50克、碘酸钾0.2克、硫代硫酸钠0.2克、胱氨酸0.1克、硫酸铜1克、丙炔嗡盐3毫升、十二烷基苯磺酸钠0.2克、醋酸钠350克分别放入容器中加入去离子水将其溶解，将上述溶解后的成分混合均匀，加入去离子水至所需的体积，即制成实施例2的环保光亮型化学镀镍添加剂。

应用实施例2

选用符合国家标准的硫酸镍、次磷酸钠配制成500克/升浓度的溶液；在洁净的镀槽中加入规定体积一半的去离子水，将上述已经溶解的溶液按硫酸镍20克/升、次磷酸钠20克/升的浓度依次加入至镀槽，并搅拌均匀；加入实施例1的环保光亮型化学镀镍添加剂20毫升/升，加去离子水至规定体积，必要时过滤除去杂质；调整PH值至4.4土2即可升温至85土3℃的条件下施镀；镀液可按消耗量不断补加连续施镀，施镀过程中沉积速度为15～20um/h，镀液可连续循环使用10个周期；施镀后镀层为非晶态、非磁性、磷含量8-10wt％的二元合金镀层，其性能如表2所示。

实施例3：

按配方所需的比例每升添加剂中称取乳酸50毫升、柠檬酸钠200克、苹果酸100克、碘酸钾0.3克、硫代硫酸钠0.1克、胱氨酸0.1克、硫酸铜1.5克、丙炔嗡盐4毫升、正辛基硫酸钠0.3克、醋酸钠300克分别放入容器中加入去离子水将其溶解，将上述溶解后的成分混合均匀，加入去离子水至所需的体积，即制成实施例3的环保光亮型化学镀镍添加剂。

应用实施例3

选用符合国家标准的硫酸镍、次磷酸钠配制成500克/升浓度的溶液；在洁净的镀槽中加入规定体积一半的去离子水，将上述已经溶解的溶液按硫酸镍24克/升、次磷酸钠21克/升的浓度依次加入至镀槽，并搅拌均匀；加入实施例1的环保光亮型化学镀镍添加剂10毫升/升，加去离子水至规定体积，必要时过滤除去杂质；调整PH值至4.2土2即可升温至85土3℃的条件下施镀；镀液可按消耗量不断补加连续施镀，施镀过程中沉积速度为15～20um/h，镀液可连续循环使用10个周期；施镀后镀层为非晶态、非磁性、磷含量9-11wt％的二元合金镀层，其性能如表2所示。

表2：两种实施方式下镀层的性能如下

从表2可以看出：本发明实施例2～3的环保光亮型化学镀镍添加剂添加到工作镀液沉积的镍磷二元合金镀层也具有较高的致密性能，外观全光亮，结合力较强，硬度较高具有较好的耐蚀性和装饰性能。

本发明中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (6)

1、一种环保光亮型化学镀镍添加剂，其特征在于，该添加剂的每升水溶液包括以下重量的成分：

络合剂：300～600g；  稳定剂：0.3～1g；

光亮剂：2～10g；     表面活性剂：0.1～0.5g；

缓冲剂：250～500g；

其中所述的络合剂为复合络合剂，该复合络合剂由柠檬酸钠、乳酸、苹果酸组成；所述添加剂的每升水溶液包括乳酸200-300毫升、柠檬酸钠50-200克、苹果酸50-200克；所述的稳定剂由碘酸钾、硫代硫酸钠中的一种或两种成分组成；所述的光亮剂由胱氨酸、硫酸铜、丙炔嗡盐中的一种或多种成分组成；所述的表面活性剂由十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、正辛基硫酸钠中的一种或多种成分组成。

2、根据权利要求1所述的环保光亮型化学镀镍添加剂，其特征在于，所述的缓冲剂为醋酸钠。

3、根据权利要求1或2所述的环保光亮型化学镀镍添加剂，其特征在于，所述的稳定剂为复合稳定剂，该复合稳定剂由碘酸钾、硫代硫酸钠组成；所述添加剂的每升水溶液包括碘酸钾0.2-0.5克、硫代硫酸钠0.1-0.4克。

4、根据权利要求1或2所述的环保光亮型化学镀镍添加剂，其特征在于，所述的光亮剂为复合光亮剂，该复合光亮剂由胱氨酸、硫酸铜、丙炔嗡盐组成，其中所述添加剂的每升水溶液包括胱氨酸0.05-0.2克、硫酸铜0.5-3克、丙炔嗡盐1—5ml。

5、一种如权利要求1所述的环保光亮型化学镀镍添加剂在化学镀中的应用。

6、根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述的环保光亮型化学镀镍添加剂的用量为每升镀液中添加10～20毫升。