CN101240442A - 金属纳米复合电镀层镀液配方 - Google Patents

金属纳米复合电镀层镀液配方 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种表面处理技术，具体地说是一种金属纳米复合电镀层镀液配方，按重量份：硫酸镍55000～70000份，氯化镍8500～10000份，硼酸7000～9000份，十二烷基硫酸钠15～20份，金属纳米粒子0.1～1.5份。本发明的有益效果是：首先，在电镀镍溶液中添加金属纳米粒子，由于金属纳米粒子有稳定剂的保护作用，克服了粉体粒子在镀液中的团聚问题，金属纳米粒子在镀液中均匀分散。其次，与基础镀液相比，同样的施镀条件下，纳米复合镀液获得的镀层硬度提高，与基体结合力好，耐蚀性能优越，抗高温氧化性强，镀层的性价比大大提高。

Description

金属纳米复合电镀层镀液配方
技术领域
本发明涉及一种表面处理技术，具体地说是一种金属纳米复合电镀层镀液配方。
背景技术
我们知道，在电镀溶液中加入纳米粒子，搅拌状态下使其与基质金属共沉积可以得到纳米复合电镀层。基于纳米粒子的特殊性，制得的复合镀层会呈现出很多独特的性能。这些性能包括：硬度、结合力、耐蚀性、耐磨性、抗高温氧化性等。目前国内外对纳米复合电镀镍工艺的研究，主要是在镀液中添加无机非金属纳米粒子，如Si、SiO2、SiC、Al2O3等，从而获得一些功能性镀层，如：耐高温镀层、耐磨镀层、耐腐蚀性镀层等。
目前的纳米复合电镀存在的不足之处为：纳米粒子在镀液中的分散问题。目前最常用的粉体无机非金属纳米粒子易发生团聚，尤其是在较高温度的水性镀液中。团聚的纳米粒子粒径变大，使其在镀液中的分散变得更加困难。
发明内容
本发明为克服上述现有技术的不足，提供一种将金属纳米粒子添加到电镀镍溶液中，获得性能稳定，使用周期长的纳米复合电镀层镀液配方，制备耐蚀的纳米复合镀层。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
本发明所用的基础镀液配方按重量份为：
硫酸镍55000-70000份
氯化镍8500-10000份
硼酸7000-9000份
十二烷基硫酸钠15-20份
采用正交试验法，以镀层孔隙率作为试验指标，重点研究操作温度，阴极电流密度，纳米粒子添加量对镀层耐蚀性的影响，获得的金属纳米复合电镀层镀液配方。
按重量份：
硫酸镍55000-70000份
氯化镍8500-10000份
硼酸7000-9000份
十二烷基硫酸钠15-20份
金属纳米粒子0.1-1.5份
本发明的有益效果是：
首先，在电镀镍溶液中添加金属纳米粒子，由于金属纳米粒子有稳定剂的保护作用，克服了粉体粒子在镀液中的团聚问题，金属纳米粒子在镀液中均匀分散。
其次，同样的施镀条件下，纳米复合镀液可以获得硬度提高，结合力好，耐蚀性能优越，抗高温氧化性强的镀层，镀层的性价比大大提高。
具体实施方式
实施例1：在20号钢基体上制备纳米复合电镀层Ni/Ag。
1、工艺流程：
化学除油一清洗-酸洗除锈一清洗一弱酸活化一清洗一电镀一清洗一烘干。前述的工艺流程与常用工艺流程相同，在此不再赘述。
2、纳米复合电镀的工艺配方及工艺条件：
硫酸镍                 300g/l
氯化镍                 43g/l
硼酸                   40g/l
十二烷基硫酸钠         0.09g/L
银纳米粒子             5×10-5mol/l
pH                     4.0～5.5
t℃                    50±5
Dk                     1.5～2.5A/dm2
3、验证结果
按上述工艺电镀后，对镀层进行硬度测试，与基础镀液对比，测试结果如下：
纯Ni镀层硬度为281HV，Ni/Ag复合镀层硬度为371HV。
实施例2：在45号钢基体上制备纳米复合电镀层Ni/Ag。
1、工艺流程：
同实施例1。
2、纳米复合电镀的工艺配方及工艺条件：
硫酸镍                  280g/l
氯化镍                  40g/l
硼酸                    35g/l
十二烷基硫酸钠          0.07g/L
银纳米粒子              4×10-5mol/l
pH                      4.0～5.5
t℃                     50±5
Dk                      1.5～2.5A/dm2
3、验证结果
按上述工艺电镀后，用贴滤纸法测试镀层的孔隙率，与基础镀液对比，测试结果如下：
纯Ni镀层的孔隙率为4.1点/cm2，Ni/Ag复合镀层的孔隙率为2.1点/cm2，并且分布较均匀，可见Ag纳米粒子影响镀层的组织结构，使镀层孔隙率减小，从而对基体具有更好的保护作用。
实施例3：在铜基体上制备纳米复合镀层Ni/Ag的工艺。
1、工艺流程：
同实施例1。
2、纳米复合电镀的工艺配方及工艺条件：
硫酸镍                    340g/l
氯化镍                    51g/l
硼酸                      45g/l
十二烷基硫酸钠            0.09g/l
银纳米粒子                6×10-5mol/l
pH                        4.0～5.5
t℃                       50±5
Dk                        1.5～2.5A/dm2
3、验证结果
按上述工艺电镀后，用弯曲试验法测试镀层的结合力，与基础镀液对比，测试结果如下：
两种镀层都具有良好的结合力，与纯Ni镀层相比，Ni/Ag复合镀层可以忍受更多的弯曲次数，说明镀层与基体结合的更好。
实施例4：在45号钢基体上制备纳米复合电镀层Ni/Au。
1、工艺流程：
同实施例1。
2、纳米复合电镀的工艺配方及工艺条件：
硫酸镍                    280g/l
氯化镍                    40g/l
硼酸                      35g/l
十二烷基硫酸钠            0.07g/L
金纳米粒子                3×10-5mol/l
pH                        4.0～5.5
t℃                       50±5
Dk                        1.5～2.5A/dm2
3、验证结果
按上述工艺电镀后，用贴滤纸法测试镀层的孔隙率，与基础镀液对比，测试结果如下：
纯Ni镀层的孔隙率为4.1点/cm2，Ni/Au复合镀层的孔隙率为2.4点/cm2，并且分布较均匀，可见Au纳米粒子影响镀层的组织结构，使镀层孔隙率减小，从而对基体具有更好的保护作用。
实施例5：在铜基体上制备纳米复合镀层Ni/Ag的工艺。
1、工艺流程：
同实施例1。
2、纳米复合电镀的工艺配方及工艺条件：
硫酸镍                    600g/l
氯化镍                    90g/l
硼酸                      75g/l
十二烷基硫酸钠            0.16g/l
银纳米粒子                1×10-5mol/l
pH                        4.0～5.5
t℃                       50±5
Dk                        1.5～2.5A/dm2
3、验证结果
按上述工艺电镀后，用弯曲试验法测试镀层的结合力，与基础镀液对比，测试结果如下：
两种镀层都具有良好的结合力，与纯Ni镀层相比，Ni/Ag复合镀层可以忍受更多的弯曲次数，说明镀层与基体结合的更好。
实施例6：在铜基体上制备纳米复合镀层Ni/Ag的工艺。
1、工艺流程：同实施例1。
2、纳米复合电镀的工艺配方及工艺条件：
硫酸镍                    680g/l
氯化镍                    95g/l
硼酸                      85g/l
十二烷基硫酸钠            0.18g/l
银纳米粒子                5×10-5mol/l
pH                        4.0～5.5
t℃                       50±5
Dk                        1.5～2.5A/dm2
3、验证结果
按上述工艺电镀后，用弯曲试验法测试镀层的结合力，与基础镀液对比，测试结果如下：
两种镀层都具有良好的结合力，与纯Ni镀层相比，Ni/Ag复合镀层可以忍受更多的弯曲次数，说明镀层与基体结合的更好。
实施例7：在铜基体上制备纳米复合镀层Ni/Ag的工艺。
1、工艺流程：同实施例1。
2、纳米复合电镀的工艺配方及工艺条件：
硫酸镍            610g/l
氯化镍                86g/l
硼酸                  75g/l
十二烷基硫酸钠        0.16g/l
银纳米粒子            8×10-5mol/l
pH                    4.0～5.5
t℃                   50±5
Dk                    1.5～2.5A/dm2
3、验证结果
按上述工艺电镀后，用弯曲试验法测试镀层的结合力，与基础镀液对比，测试结果如下：
两种镀层都具有良好的结合力，与纯Ni镀层相比，Ni/Ag复合镀层可以忍受更多的弯曲次数，说明镀层与基体结合的更好。
实施例8：在铜基体上制备纳米复合镀层Ni/Ag的工艺。
1、工艺流程：
同实施例1。
2、纳米复合电镀的工艺配方及工艺条件：
硫酸镍            690g/l
氯化镍            94g/l
硼酸                85g/l
十二烷基硫酸钠      0.19g/l
银纳米粒子          13×10-5mol/l
pH                  4.0～5.5
t℃                 50±5
Dk                  1.5～2.5A/dm2
3、验证结果
按上述工艺电镀后，用弯曲试验法测试镀层的结合力，与基础镀液对比，测试结果如下：
两种镀层都具有良好的结合力，与纯Ni镀层相比，Ni/Ag复合镀层可以忍受更多的弯曲次数，说明镀层与基体结合的更好。
当然，本发明所用电镀溶液仅是以镀镍镀种为例进行说明，但并不仅限于镀镍镀种，本发明也可以使用镀铜、镀铬、镀锌、镀锡等镀种的电镀溶液。
因此，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1. 一种金属纳米复合电镀层镀液配方，其特征在于，按重量份：硫酸镍55000～70000份，氯化镍8500～10000份，硼酸7000～9000份，十二烷基硫酸钠15～20份，金属纳米粒子0.1～1.5份。
2. 根据权利要求1所述的金属纳米复合电镀层镀液配方，其特征在于，所述的金属纳米粒子为银纳米粒子。
3. 根据权利要求1所述的金属纳米复合电镀层镀液配方，其特征在于，所述的金属纳米粒子也可以是金、铂、铜等金属纳米粒子。
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