CN101191205B - 高耐蚀性镍-锡-磷合金镀液 - Google Patents

高耐蚀性镍-锡-磷合金镀液 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高耐蚀性镍-锡-磷合金镀液，其特征是每升溶液中含有：NiSO4·6H2O10～45g、NaH2PO2·H2O20～70g、SnCl4·3H2O5～30g、CH3COONal 0～50g、复合羟基羧酸络合剂10～45g、复合羟基羧酸促进剂0.060～0.600g、Pb2+或硫脲0.001～0.008g，余量为水，所述溶液的pH值为4.2～5.5，本发明的镀液沉积速度快、稳定性好；镀层无孔隙、厚度均匀、腐蚀电位较低、耐腐蚀性优异，在海水中耐腐蚀性能优于紫铜、镍-磷合金及不锈钢；镀层显微硬度高、耐磨损能力强。广泛应用于海洋、石油化学工业、印刷电路版、电器元件、航天航空的防腐等领域。

Description

高耐蚀性镍-锡-磷合金镀液
技术领域
本发明涉及材料表面处理领域中的化学镀液，具体地说是涉及一种镍-锡-磷合金镀液。
背景技术
从1845年Wartz第一个从事化学镀镍开始，化学镀镍发展到今天已有160多年的历史了。目前国内外对二元镍系尤其是Ni-P合金的研究已相当普遍，Ni-P合金镀层有着明亮光泽的表面，突出的机械性能，与基体附着良好，耐磨性和耐蚀性与其他合金镀相比优势比较明显。在化工，机械，电子，航天，能源，交通等工业领域都也已大量的应用，然而随着现代化的发展，人们的要求不断提高，二元镍系合金已不能满足科学生产的某些要求，科学发展要求人们提供更好的化学镀层，于是从20世纪90年代开始有人开始了化学镀镍系三元合金的研究，化学镀Ni-Sn-P就是其中之一。
Sn元素的加入使Ni-Sn-P合金镀层具有优良的抗蚀性、抗氧化性、延展性、装饰性和焊接性，因而可用于电子元件器，电容器及其它电气产品上。目前国内外关于Ni-Sn-P合金镀层的研究报道不多，而且存在镀液稳定性差，镀速较慢等缺点。
在中国专利CN1317596A中公开了一种自催化镍-锡-磷合金的镀液及方法，它的不足之处是镀层中磷含量低、镀层硬度较低，因此镀层耐腐蚀性能和耐磨损能力欠佳。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种沉积速度快、镀液稳定性好、使用寿命长的高耐蚀性镍-锡-磷合金镀液。
本发明的技术方案概述如下：
一种高耐蚀性镍-锡-磷合金镀液，每升溶液中含有：
NiSO4·6H2O         10～45g、
NaH2PO2·H2O        20～70g、
SnCl4·3H2O         5～30g、
CH3COONa            10～50g、
复合羟基羧酸络合剂  10～45g、
复合羟基羧酸促进剂  0.060～0.600g、
Pb2+或硫脲         0.001～0.006g，余量为水，所述溶液的pH值为4.2～5.5，所述复合羟基羧酸络合剂按重量百分比由下述组分组成：乳酸50-65％，柠檬酸或柠檬酸钾或柠檬酸钠为50-35％；所述复合羟基羧酸促进剂按重量百分比由下述组分组成：甘氨酸8％-16％、丙酸3％-8％、己二酸76％-89％。
优选的是：所述NiSO4·6H2O为20g，所述NaH2PO2·H2O为40g，所述SnCl4·3H2O为20g，所述CH3COONa为30g，所述复合羟基羧酸络合剂为20g，所述复合羟基羧酸促进剂为0.125g，所述Pb2+或硫脲为0.003g，所述pH值为4.8。
本发明的一种高耐蚀性镍-锡-磷合金镀液具有如下优点：
1、镀液沉积速度快、稳定性好；
2、镀层无孔隙、厚度均匀、腐蚀电位较低、耐腐蚀性优异，在海水中耐腐蚀性能优于紫铜、镍-磷合金及不锈钢；
3、镀层显微硬度高、耐磨损能力强。广泛应用于海洋、石油化学工业、印刷电路版、电器元件、航天航空的防腐等领域。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明：
实施例1
一种高耐蚀性镍-锡-磷合金镀液，每升溶液中含有：
NiSO4·6H2O           10g、
NaH2PO2·H2O          20g、
SnCl4·3H2O           5g、
CH3COONa              10g、
复合羟基羧酸络合剂    10g、
复合羟基羧酸促进剂    0.060g、
Pb2+                  0.001g，余量为水，所述溶液的pH值为4.5，所述复合羟基羧酸络合剂按重量百分比由下述组分组成：乳酸50％，柠檬酸50％；所述复合羟基羧酸促进剂按重量百分比由下述组分组成：甘氨酸8％、丙酸3％、己二酸89％。
镀层性能指标
Ni                    86.10wt％
Sn                    0.50wt％
P                     13.40wt％
孔隙率(15μm)         无
显微硬度              1120HV
腐蚀电位              400mV vs.SCE，
人工海水浸泡失重*     4.5×10-3mg/(cm2·d)
沉积速度              12μm/h
本实施例中的Pb2+替换成硫脲，可以组成新的实施例。
实施例2：
一种高耐蚀性镍-锡-磷合金镀液，每升溶液中含有：
NiSO4·6H2O           20g、
NaH2PO2·H2O          40g、
SnCl4·3H2O             20g、
CH3COONa                30g、
复合羟基羧酸络合剂      20g、
复合羟基羧酸促进剂      0.125g
Pb2+                    0.0015g，余量为水，所述溶液的pH值为4.8，所述复合羟基羧酸络合剂按重量百分比由下述组分组成：乳酸65％，柠檬酸钾35％；所述复合羟基羧酸促进剂按重量百分比由下述组分组成：甘氨酸16％、丙酸8％、己二酸76％。镀层性能指标：
Ni                      85.57wt％
Sn                      0.85wt％
P                       13.58wt％
孔隙率(15μm)           无
显微硬度                1180HV
腐蚀电位                350mV vs.SCE，
人工海水浸泡失重*       2.5×10-3mg/(cm2·d)
沉积速度                18μm/h
本实施例中的Pb2+替换成硫脲，可以组成新的实施例。
实施例3：
一种高耐蚀性镍-锡-磷合金镀液，每升溶液中含有：
NiSO4·6H2O             25g、
NaH2PO2·H2O            40g、
SnCl4·3H2O             25g、
CH3COONa                30g、
复合羟基羧酸络合剂      25、
复合羟基羧酸促进剂      0.150g、
Pb2+                    0.002g，余量为水，所述溶液的pH值为5.2，所述复合羟基羧酸络合剂按重量百分比由下述组分组成：乳酸60％，柠檬酸钠为40％；所述复合羟基羧酸促进剂按重量百分比由下述组分组成：甘氨酸10％、丙酸7％、己二酸83％。
镀层性能指标
Ni                      85.88wt％
Sn                      0.98wt％
P                       13.14wt％
孔隙率(15μm)           无
显微硬度                1200HV
腐蚀电位                390mV vs.SCE，
人工海水浸泡失重*       4.4×10-3mg/(cm2·d)
沉积速度             25μm/h
本实施例中的Pb2+替换成硫脲，可以组成新的实施例。
实施例4：
一种高耐蚀性镍-锡-磷合金镀液，每升溶液中含有：
NiSO4·6H2O          45g、
NaH2PO2·H2O         70g、
SnCl4·3H2O          30g、
CH3COONa             50g、
复合羟基羧酸络合剂   45g、
复合羟基羧酸促进剂   0.600g、
硫脲                 0.008g，余量为水，所述溶液的pH值为5.5，所述复合羟基羧酸络合剂按重量百分比由下述组分组成：乳酸55％，柠檬酸钾为45％；所述复合羟基羧酸促进剂按重量百分比由下述组分组成：甘氨酸12％、丙酸6％、己二酸82％。镀层性能指标
Ni                   86.20wt％
Sn                   1.5wt％
P                    12.30wt％
孔隙率(15μm)        无
显微硬度             1000HV
腐蚀电位             450mV vs.SCE，
人工海水浸泡失重*    3.5×10-3mg/(cm2·d)
沉积速度             10μm/h
本实施例中的硫脲替换成Pb2+，可以组成新的实施例。可以采用
上述各实施例的Pb2+可以采用水溶性的盐，如醋酸铅。
上述各实施例表明：镀层无孔隙、厚度均匀、腐蚀电位较低、耐腐蚀性优异，在海水中耐腐蚀性能优于紫铜、镍-磷合金及不锈钢；(紫铜、镍-磷合金及不锈钢在人工海水中浸泡失重分别为：8.74×10-2、2.31×10-2、5.0×10-3mg/(cm2·d)。而本发明一种高耐蚀性镍-锡-磷合金镀液沉积所得的化学镀层的浸泡失重为2.5×10-3～4.5×10-3mg/(cm2·d))
本发明的镀液沉积速度快、稳定性好；(不加促进剂时镀速为5-9μm/h，加后，可达15-25μm/h。稳定性指镀液使用的时间及循环次数，化学镀易发生自分解反应，导致镀液损坏，本发明的一种高耐蚀性镍-锡-磷合金镀液未发现自分解反应，尤其在镀速高的情况下。)
本发明一种高耐蚀性镍-锡-磷合金镀液沉积所得的化学镀层显微硬度高、耐磨损能力强；(硬度为900-1000HV，HV为维氏硬度，镀铬的硬度为700-900HV，这是在表面处理中硬度很高的镀种。与镀铬相比，此镀层硬度很高，所以耐磨性好，采用平磨实验机测试，镀铬的数据为0.4mg/cm2，此镀层为0.14mg/cm2)。

Claims (2)

1.一种高耐蚀性镍-锡-磷合金镀液，其特征是每升溶液由下列组分组成：
NiSO4·6H2O           10～45g、
NaH2PO2·H2O          20～70g、
SnCl4·3H2O           5～30g、
CH3COONa              10～50g、
复合羟基羧酸络合剂    10～45g、
复合羟基羧酸促进剂    0.060～0.600g、
Pb2+或硫脲            0.001～0.008g，余量为水，所述溶液的pH值为4.2～5.5，所述复合羟基羧酸络合剂按重量百分比由下述组分组成：乳酸50-65％，柠檬酸或柠檬酸钾或柠檬酸钠为50-35％；所述复合羟基羧酸促进剂按重量百分比由下述组分组成：甘氨酸8％-16％、丙酸3％-8％、己二酸76％-89％。
2.根据权利要求1所述的一种高耐蚀性镍-锡-磷合金镀液，其特征是所述NiSO4·6H2O为20g，所述NaH2PO2·H2O为40g，所述SnCl4·3H2O为20g，所述CH3COONa为30g，所述复合羟基羧酸络合剂为20g，所述复合羟基羧酸促进剂为0.125g，所述Pb2+或硫脲为0.003g，所述pH值为4.8。
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