CN101570870B - 耐蚀性镍-锡合金镀液及其电镀工艺 - Google Patents

耐蚀性镍-锡合金镀液及其电镀工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种耐蚀性镍-锡合金镀液及其电镀工艺，镍-锡合金镀液组份是，NiSO4·6H2O、SnCl4·3H2O、导电盐、复合羟基羧酸络合剂和糖精；工艺条件是：阴极电流密度2～10A/dm2，镀液温度40～60℃，阳极为钌钛阳极(RuO2/TiO2)。本发明的耐蚀性镍-锡合金镀液具有镀液沉积速度快、稳定性好；镀层厚度均匀、耐腐蚀性优异，在海水中耐腐蚀性能优于紫铜、镍-磷合金；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

耐蚀性镍-锡合金镀液及其电镀工艺
技术领域
本发明涉及材料表面处理领域中的电镀镀液，具体地说是涉及一种耐蚀性镍-锡合金镀液及其电镀工艺
背景技术
自1935年R.G.Monk和H.J.T.Ellingnam发明了含镍氰酸钾的碱性镍锡合金镀液以来，电镀镍锡合金经历了七十几年的发展，取得了很大的成果。1951年N.Parkinson开发了氟化物酸性镍锡合金镀液，第一次将镍锡合金成功的应用于工业中。1978年日本夏本英彦开发了焦磷酸镀镍锡合金的专利。1986年日本田村隆之、安田辛夫开发了氯化物镀镍锡合金镀液。而国内起步相对较晚，但也取得了很多成功，例如1993年哈尔滨工业大学蒋太祥、张秋道、李晓飞等发表装饰性黑珍珠电镀新工艺的研究，在镍锡二元合金镀液中加入铜，显著提高耐蚀性，获得似黑珍珠色调三元合金镀层。
Ni-Sn合金可直接在铁、铜、铜合金和镍上沉积，具有良好的外观色泽；镀层内应力小；有很好耐蚀性；Ni-Sn合金具有适宜的硬度、耐磨性，可作为代铬镀层；镀层为非磁性，具有可焊性，可用于电子产品的电镀。Ni-Sn合金具有优良的电催化性能。其还具有良好的嵌锂性能，可作为锂离子蓄电池负极材料。新的Ni-Sn合金电镀工艺可代替传统的氰化物镀银工艺用于接插件中，接触电阻比较稳定。虽然Ni-Sn合金应用广泛，有良好的前景，但传统电镀Ni-Sn合金镀液常使用氟化物体系、氰化物体系和焦磷酸盐体系，对环境污染严重。
在中国专利CN1053453A中公开了一种电镀枪色(镍锡合金)表壳材料工艺方法，它的不足之处是镀层为装饰性镀层，因此镀层耐腐蚀性能欠佳。
发明内容
本发明开发了一种环保型络合剂体系制备Ni-Sn合金，提供一种沉积速度快、镀液稳定性好、使用寿命长的耐蚀性镍-锡合金镀液及其电镀工艺。
本发明的技术方案概述如下：
本发明的耐蚀性镍-锡合金镀液，其特征是每升溶液中含有：
NiSO4·6H2O           30～60g、
SnCl4·3H20           10～45g、
导电盐                80～120g、
复合羟基羧酸络合剂    30～60g、
糖精    0.8～1.0g，
余量为水；
所述溶液的pH值为1.5～3.0，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40-50％，柠檬酸或柠檬酸钾或柠檬酸钠为60-50％；
所述导电盐为无水硫酸钠或无水硫酸钾。
本发明的优选镀液是：每升溶液中NiSO4·6H2O50g、SnCl4·3H2O30g、导电盐为100g、复合羟基羧酸络合剂为50g、糖精为0.8g、溶液pH值为2.0。
本发明的耐蚀性镍-锡合金镀液的工艺，其特征是：
阴极电流密度 2～10A/dm2，
镀液温度     40～60℃，
阳极        钌钛阳极(RuO2/TiO2)。
优选镀液温度为55℃、所述阴极电流密度为6A/dm2。
本发明的一种高耐蚀性镍-锡合金镀液具有如下优点：
1、镀液沉积速度快、稳定性好；
2、镀层厚度均匀、耐腐蚀性优异，在海水中耐腐蚀性能优于紫铜、镍-磷合金；
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
NiSO4·6H2O        30g、
SnCl4·3H2O        10g、
导电盐             80g、
复合羟基羧酸络合剂 30g、
糖精               0.8g，
余量为水；
用硫酸和氢氧化钠调节溶液的pH值为1.5，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60％，柠檬酸或柠檬酸钾或柠檬酸钠为40％。所述导电盐为无水硫酸钠或无水硫酸钾。
其电镀工艺方法是：
阴极电流密度    2A/dm2
镀液温度        40℃
阳极            钌钛阳极(RuO2/TiO2)
镀层性能指标
Ni              96.0wt％
Sn                 4.0wt％
显微硬度           640HV
人工海水浸泡失重*  1.0×10-2mg/(cm2·d)
沉积速度           10μm/h
实施例2：
NiSO4·6H2O        50g、
SnCl4·3H2O        30g、
导电盐             100g、
复合羟基羧酸络合剂 50g、
糖精               0.8g，
余量为水，所述溶液的pH值为2.0，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40％，柠檬酸或柠檬酸钾或柠檬酸钠为60％。所述导电盐为无水硫酸钠或无水硫酸钾。
其电镀工艺方法是：
阴极电流密度       6A/dm2
镀液温度           55℃
阳极               钌钛阳极(RuO2/TiO2)
镀层性能指标
Ni                 92.3wt％
Sn                 7.7wt％
显微硬度           720HV
人工海水浸泡失重*  7.5×10-3mg/(cm2·d)
沉积速度           18μm/h
实施例3：
NiSO4·6H2O          50g、
SnCl4·3H2O          30g、
导电盐               110g、
复合羟基羧酸络合剂   50g、
糖精                 0.8g，余量为水，所述溶液的pH值为2.0，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％，柠檬酸或柠檬酸钾或柠檬酸钠为50％。所述导电盐为无水硫酸钠或无水硫酸钾。
其电镀工艺方法是：
阴极电流密度  6A/dm2
镀液温度      50℃
阳极          钌钛阳极(RuO2/TiO2)
镀层性能指标
Ni                 81.5wt％
Sn                 18.5wt％
显微硬度           800HV
人工海水浸泡失重*  9.0×10-3mg/(cm2·d)
沉积速度           20μm/h
实施例4：
NiSO4·6H2O        60g、
SnCl4·3H2O        45g、
导电盐             120g、
复合羟基羧酸络合剂 60g、
糖精               1.2g，
余量为水，所述溶液的pH值为3.0，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％，柠檬酸或柠檬酸钾或柠檬酸钠为50％。所述导电盐为无水硫酸钠或无水硫酸钾。
其电镀工艺方法是：
阴极电流密度     10A/dm2
镀液温度         60℃
阳极             钌钛阳极(RuO2/TiO2)
镀层性能指标
Ni               91.0wt％
Sn               9.0wt％
显微硬度         780HV
人工海水浸泡失重*1.6×10-2mg/(cm2·d)
沉积速度         30μm/h。
上述各实施例表明：镀层厚度均匀、耐腐蚀性优异，在海水中耐腐蚀性能优于紫铜、镍-磷合金；(紫铜、镍-磷合金在人工海水中浸泡失重分别为：8.74×10-2、2.31×10-2)。而本发明一种高耐蚀性镍-锡合金镀液沉积所得的镀层的浸泡失重为7.5×10-3～1.6×10-2mg/(cm2·d)。
本发明提出的耐蚀性镍-锡合金镀液及其电镀工艺，已通过实施例进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的制作方法及镀液进行改动或适当变更与组合，来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (4)

1.一种耐蚀性镍-锡合金镀液，其特征是每升溶液中含有：
NiSO4·6H2O          30～60g、
SnCl4·3H2O          10～45g、
导电盐               80～120g、
复合羟基羧酸络合剂   30～60g、
糖精                0.8～1.0g，
余量为水；
所述溶液的pH值为1.5～3.0，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40-50％，柠檬酸或柠檬酸钾或柠檬酸钠为60-50％；
所述导电盐为无水硫酸钠或无水硫酸钾。
2.根据权利要求1所述的一种耐蚀性镍-锡合金镀液，其特征是所述镀液中NiSO4·6H2O50g、SnCl4·3H2O30g、导电盐为100g、复合羟基羧酸络合剂为50g、糖精为0.8g、溶液pH值为2.0。
3.权利要求1或2的耐蚀性镍-锡合金镀液采用的电镀工艺，其特征是：
阴极电流密度        2～10A/dm2，
镀液温度           40～60℃，
阳极               钌钛阳极。
4.如权利要求3所述的电镀工艺，其特征是所述镀液温度为55℃、所述阴极电流密度为6A/dm2。
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