CN101240442B - 一种金属纳米复合电镀层镀液 - Google Patents
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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
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。
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,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—清洗—酸洗除锈—清洗—弱酸活化—清洗—电镀—清洗—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 (1)
1.一种金属纳米复合电镀层镀液,其特征在于,它的工艺配方为: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。
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