CN101314861A - 低镍含量的无氰碱性锌镍合金的电镀工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低镍含量的无氰碱性锌镍合金的电镀工艺，工艺步骤如下；将摩尔比为1∶1的二乙烯三胺与环氧氯丙烷于60～70℃条件下，于水介质中反应合成镍络合剂；将镍络合剂与镍离子充分络合后生成镍配合物；将镍配合物溶解到碱性锌酸盐基础液中，搅匀；加入电镀添加剂，搅匀；按照电镀工艺要求实施电镀。本发明有益的效果是：镀液分散能力好，在较宽的电流密度范围内镀层合金成分均匀，镀层厚度均匀，对设备和工件腐蚀小，工艺稳定、操作简单，成本较低的电镀工艺。可采用锌板或镍板作阳极，具有工艺稳定、分散能力好、耐高温、镀层镍含量稳定等优点，便于工业应用。

Description

低镍含量的无氰碱性锌镍合金的电镀工艺
技术领域
本发明属于合金电镀领域，主要是一种低镍含量的无氰碱性锌镍合金的电镀工艺。
背景技术
锌镍合金镀层是指含有少量镍(一般质量分数为5～20％)的合金镀层。锌镍合金镀层具有比纯锌镀层更好的耐蚀性、结合力及可焊性，其耐蚀性和耐磨性是普通镀锌层的3～6倍，特别是在恶劣的工业大气及严酷的海洋环境中有着优良的抗蚀性能。因此，锌镍合金工艺早已成为研究的热点，是近十年来发展最为迅速的镀种之一，并已在汽车配件、煤矿机械、船舶水利工程等行业得到广泛应用。锌镍合金电镀工艺有酸性和碱性两种体系，以往酸性体系研究和应用较多。碱性体系由于具有分散能力好、均镀能力强、操作方便、成本较低、可沿用碱性镀锌设备等优点，近年来已引起国内外的关注。
美国专利4861442公开了一种PH值≥11的碱性锌镍合金镀液，其组成为锌3～30克/升，镍0.2～20克/升，碱性氢氧化物20～300克/升，氨基醇聚合物0.05～10克/升，镍配合剂1～20摩尔/摩尔镍离子，氨基酸和/或氨基酸盐。
美国专利4877496公开了一种碱性锌镍合金镀液，其组成为锌4～30克/升，镍0.05～4克/升，碱性氢氧化物50～220克/升，配合剂4～110克/升，主光剂0.1～10克/升，该主光剂是一种或多种胺与3-卤-1，2环氧氯丙烷的反应产物，辅助光亮剂至少含一种芳香醛。
日本公开特许公告01298192〔89298192〕公开了一种碱性锌镍合金镀液，其组成为Zn2+5～20克/升，Ni2+0.4～4.0克/升，(Zn/Ni(wt)4～12.5)，三乙醇胺15～60克/升，光亮剂以及N-氨己基乙二胺，乙二胺等螯合剂≥0.04摩尔，可得到均匀光亮的锌镍合金镀层。
上述专利均使用单一或复合多胺作为镍的络合剂，合金镀层中镍的含量一般为15％左右，成本较高，并且镀层中镍的质量分数在一个较大的范围内变化，不利于生产现场的实际应用。本发明的目的旨在通过有机物的聚合反应开发一种新的镍的络合剂，使镀层中镍的质量分数能够稳定在6～10％，且合金镀层表面镜面光亮，抗蚀性等各方面性能均能满足工业生产的需要，用户根据本发明工艺可直接把锌酸盐镀液转化为碱性锌镍合金镀液。
发明内容
本发明的目的是要解决上述现有技术的缺点，提供一种低镍含量的无氰碱性锌镍合金的电镀工艺，是一种碱性电镀光亮锌镍合金工艺，可在碱性锌镍合金镀液中于导电基体上稳定地沉积出含镍量为6％～10％的镜面光亮的锌镍合金镀层。
本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种低镍含量的无氰碱性锌镍合金的电镀工艺，工艺步骤如下：
(1)将摩尔比为1∶1的二乙烯三胺与环氧氯丙烷于60～70℃条件下，于水介质中反应合成镍络合剂；
(2)将镍络合剂与镍离子充分络合后生成镍配合物；
(3)将镍配合物溶解到碱性锌酸盐基础液中，搅匀；
(4)加入电镀添加剂，搅匀；
(5)按照电镀工艺要求实施电镀。
所述镍配合物是镍络合剂与硫酸镍(NiSO4·6H2O)络合而成，镍络合剂的浓度为40～80ml/L，硫酸镍(NiSO4·6H2O)的浓度为6～10g/L。
所述碱性锌酸盐基础液是指氧化锌(ZnO)浓度为8～16克/升，氢氧化钠(NaOH)浓度为80～150克/升的溶液，采用塑料内衬的铁槽作镀槽。
所述电镀添加剂为ZN-1A或ZN-1或二者的组合，ZN-1A为胡椒醛或茴香醛；ZN-1B为有机胺与环氧氯丙烷的反应缩合物，其浓度为ZN-1A 5～20毫升/升，ZN-1B 1～10毫升/升，有机胺包括乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺或多乙烯多胺。
所述电镀工艺要求是指在电流密度为1～4安培/平方分米，温度为15～35℃的条件下进行电镀。
本发明采用锌板(可溶性)和镍板(不溶性)混挂阳极，锌板和镍板的面积根据镀液成分的变化进行调整。
本发明有益的效果是：镀液分散能力好，在较宽的电流密度范围内镀层合金成分均匀，镀层厚度均匀，对设备和工件腐蚀小，工艺稳定、操作简单，成本较低的电镀工艺。依照本发明的工艺配方和操作条件处理过的镀件表面呈镜面光亮，镀层镍含量稳定在6～10％。镀层经由杭州东方表面技术有限公司生产销售的彩色钝化剂D-3钝化后，其防腐能力比镀锌层高5倍以上。本发明可采用锌板或镍板作阳极，具有工艺稳定、分散能力好、耐高温、镀层镍含量稳定等优点，便于工业应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
碱性锌酸盐基础液：氧化锌11.5克/升，氢氧化钠132.6克/升
实例1-5：温度对镀层镍含量及电流效率的影响
镀液组成：在基础溶液中添加ZN-1A添加剂8毫升/升，ZN-1B添加剂2毫升/升，镍配合物60毫升/升，硫酸镍8克/升。按上述浓度配制1升溶液，用锌板或镍板作阳极，2平方厘米铁片作阴极，以2A/dm2的电流密度在不同温度下电镀20分钟，其结果如下：
Figure A20081012005000051
实例6-10：硫酸镍用量对镀层镍含量的影响
镀液组成：在基础溶液中添加ZN-1A添加剂8毫升/升，ZN-1B添加剂2毫升/升，镍配合物60毫升/升，硫酸镍8克/升。按上述浓度配制1升溶液，用锌板或镍板作阳极，2平方厘米铁片作阴极，以2A/dm2的电流密度在26℃下电镀20分钟，其结果如下：
Figure A20081012005000052
实例11-14：络合剂用量对镀层镍含量的影响
镀液组成：在基础溶液中添加ZN-1A添加剂8毫升/升，ZN-1B添加剂2毫升/升，硫酸镍8克/升，配合物浓度根据试验要求改变。按上述浓度配制1升溶液，用锌板或镍板作阳极，2平方厘米铁片作阴极，以2A/dm2的电流密度在25℃下电镀20分钟，其结果如下：
Figure A20081012005000061
实例15-18：电流密度对镀层镍含量及电流效率的影响
镀液组成：在上述基础溶液中添加ZN-1A添加剂8毫升/升，ZN-1B添加剂2毫升/升，镍配合物60毫升/升，硫酸镍8克/升。按上述浓度配制1升溶液，用锌板或镍板作阳极，2平方厘米铁片作阴极，改变电流密度在25℃下电镀20分钟，其结果如下：
Figure A20081012005000062
实例19：
镀液组成：在基础溶液中添加ZN-1A添加剂8毫升/升，ZN-1B添加剂2毫升/升，镍配合物60毫升/升，硫酸镍8克/升。按上述浓度配制20升溶液，用长100毫米￠＝20×2(毫米)的铁管作阴极，用锌板或镍板作阳极，同时铁管内插入铁线作辅助阳极，在25℃时电镀30分钟，结果铁管内外均镀上光亮的锌镍合金镀层。
实例20：镀层耐腐蚀试验
在自制(规格为30cm×18cm×15cm)镀槽中将规格为0.5cm×0.5cm的铁片以2A/dm2的电流，辅以阴极移动施镀15分钟，采用杭州东方表面技术有限公司的D-3、D-4、D-5锌镍合金钝化工艺进行钝化，部分铁片钝化后采用TC-6工艺进行封闭。按照GB/T10125-1997标准规范，在中性盐雾环境中进行试验，得到如下试验结果：
Figure A20081012005000071
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1、一种低镍含量的无氰碱性锌镍合金的电镀工艺，其特征在于：工艺步骤如下：
(1)将摩尔比为1∶1的二乙烯三胺与环氧氯丙烷于60～70℃条件下，于水介质中反应合成镍络合剂；
(2)将镍络合剂与镍离子充分络合后生成镍配合物；
(3)将镍配合物溶解到碱性锌酸盐基础液中，搅匀；
(4)加入电镀添加剂，搅匀；
(5)按照电镀工艺要求实施电镀。
2、根据权利要求1所述的低镍含量的无氰碱性锌镍合金的电镀工艺，其特征是：所述镍配合物是镍络合剂与硫酸镍(NiSO4·6H2O)络合而成，镍络合剂的浓度为40～80ml/L，硫酸镍(NiSO4·6H2O)的浓度为6～10g/L。
3、根据权利要求1所述的低镍含量的无氰碱性锌镍合金的电镀工艺，其特征是：所述碱性锌酸盐基础液是指氧化锌(ZnO)浓度为8～16克/升，氢氧化钠(NaOH)浓度为80～150克/升的溶液，采用塑料内衬的铁槽作镀槽。
4、根据权利要求1所述的低镍含量的无氰碱性锌镍合金的电镀工艺，其特征是：所述电镀添加剂为ZN-1A或ZN-1或二者的组合，ZN-1A为胡椒醛或茴香醛；ZN-1B为有机胺与环氧氯丙烷的反应缩合物，其浓度为ZN-1A 5～20毫升/升，ZN-1B 1～10毫升/升。
5、根据权利要求1所述的低镍含量的无氰碱性锌镍合金的电镀工艺，其特征是：所述电镀工艺要求是指在电流密度为1～4安培/平方分米，温度为15～35℃的条件下进行电镀。
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