CN102644067A

CN102644067A - 一种化学镀双层Ni-P镀层的方法

Info

Publication number: CN102644067A
Application number: CN2012100853293A
Authority: CN
Inventors: 张晓明; 赵国鹏; 林继月; 胡耀红; 鹿轩
Original assignee: GUANGZHOU ETSING PLATING INDUSTRY SCIENCE TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE; GUANGZHOU HONWAY TECHNOLOGY CORP
Current assignee: GUANGZHOU ETSING PLATING INDUSTRY SCIENCE TECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE; GUANGZHOU HONWAY TECHNOLOGY CORP
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2012-08-22

Abstract

本发明涉及一种在不同基体上镀双层化学Ni-P镀层的方法，包括下述工艺步骤：（1）化学除油：工件在除油液中除油；（2）首次活化：在体积分数5～10%的硫酸中活化；（3）化学镀酸性高磷Ni-P层；（4）再次活化：在体积分数10%的硫酸中活化；（5）化学镀酸性低磷Ni-P层；（6）镀后处理。本发明是在工件上化学镀酸性高磷Ni-P层后再在其上续镀酸性低磷Ni-P层，该镀层具有结合力好、均匀致密性能好、硬度高、耐腐蚀、耐磨性能强的优点；低磷和高磷化学镀Ni-P液中均不含铅、镉、六价铬等有毒重金属元素，减少了对环境及人体的危害，是一种环保型镀液，同时废水处理容易且费用低，镀液使用周期长。

Description

一种化学镀双层Ni-P镀层的方法

技术领域

本发明涉及化学镀Ni-P的方法，尤其涉及一种化学镀双层Ni-P镀层的方法。

背景技术

化学镀非晶态镍磷（Ni-P）合金镀层具有优异的耐NaCl、H₂S和CO₂腐蚀性能及良好的耐磨性能。目前多采用单层化学镀Ni-P，单层Ni-P合金化学镀层对钢铁材料是一种封闭性保护层（即阴极性保护层），只有在镀层绝对完好的情况下（即无孔隙）才起到保护作用。倘若存在孔隙等缺陷，则镀层与缺陷中的基体就会形成腐蚀电池而被腐蚀。由于孔隙处基体面积小，电流密度大，所以此时镀层对基体不但没有保护作用，反而会加速其腐蚀。目前国外报道的Ni-P镀层的厚度一般为30~75μｍ，增加镀层厚度固然可以降低孔隙等缺陷以提高镀层的耐蚀性，但无疑会增加生产工时和原材料，使产品成本增加。相比之下，采用双层或多层化学镀镍层是比较经济的方法。因为双层镀层在较薄时就具有比单层Ni-P镀层较好的耐蚀性和耐磨性。常见的双层镍镀层主要有：Ni-P(HP)/Ni-Mo-P、Ni-P(HP)/Ni-W-P和Ni-P(HP)/Cr，这些镀层的底层通常为酸性高磷Ni-P镀层，而外层为Ni-Mo-P、Ni-W-P和镀铬层。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种底层为酸性高磷Ni-P镀层而外层为酸性低磷Ni-P镀层的化学镀双层Ni-P镀层的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种化学镀双层Ni-P镀层的方法，包括以下步骤：

（1）化学除油：使用除油粉对工件进行化学除油；

（2）酸洗除锈：在体积分数30%的盐酸中除锈；

（3）首次活化：在体积分数5~10%的硫酸中活化；

（4）化学镀酸性高磷Ni-P层：采用化学镀酸性高磷Ni-P层镀液在85±2℃条件下施镀50~60min得酸性高磷Ni-P镀层，镀速为9~14μm/h；

（5）再次活化：在体积分数10%的硫酸中活化；

（6）化学镀酸性低磷Ni-P层：采用化学镀酸性低磷Ni-P层镀液在88±2℃条件下施镀50~60min得酸性低磷Ni-P镀层，镀速15~20μm/h；

（7）镀后处理：镀层烘干后视情况进行热处理；

上述各步骤间都要进行水洗。

所述步骤（4）中化学镀酸性高磷Ni-P层镀液的配方为：六水硫酸镍20~25g/L、次亚磷酸钠35~45g/L、复合络合剂150~180ml/L、复合稳定剂6~12ml/L、复合光亮剂5~10ml/L、pH 4.2~4.6。

所述步骤（6）中化学镀酸性低磷Ni-P层镀液的配方为：六水硫酸镍23~28g/L、次亚磷酸钠18~25g/L、乳酸4~12g/L、丙酸3~13g/L、醋酸钠20~40g/L、柠檬酸 1~7g/L、葡萄糖酸钠4~20g/L、丁二酸6~22 g/L、润湿剂8~14mg/L、复合稳定剂6~10ml/L、pH 5.5~ 6.0。

所述步骤（4）中酸性高磷Ni-P镀层磷含量在10~14%之间。

所述步骤（6）中酸性低磷Ni-P镀层磷含量在2~4%之间。

所述步骤（4）中酸性高磷Ni-P镀层镀态硬度为Hv450~550。

所述步骤（6）中酸性低磷Ni-P镀层镀态硬度为Hv650~750。

与现有技术相比，本发明可在不同基材上化学镀双层Ni-P镀层，底层为酸性高磷Ni-P镀层而外层为酸性低磷Ni-P镀层，耐蚀性和耐磨性比一般双Ni-P镀层更好，酸性低磷Ni-P镀层镀态硬度可达Hv650~750，在550℃热处理后硬度可达Hv1000~1100，酸性高磷Ni-P镀层镀态硬度可达Hv450~550。酸性低磷Ni-P镀层和酸性高磷Ni-P镀层之间的结合良好，无分层现象，镀层外观光滑、光亮，结晶细致平整。镀液稳定，不含铅、铬、镉等有毒重金属，减少了对环境及人体的危害，是一种环保型镀液，同时废水处理容易且费用低，镀液使用周期长。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例来进一步说明。

一种化学镀双层Ni-P镀层的方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）化学除油：使用除油粉对工件进行化学除油；

（2）酸洗除锈：在体积分数30%的盐酸中除锈；

（3）首次活化：在体积分数5~10%的硫酸中活化；

（5）再次活化：在体积分数10%的硫酸中活化；

（7）镀后处理：镀层烘干后视情况进行热处理；

上述各步骤间都要进行水洗。

所述步骤（4）中酸性高磷Ni-P镀层磷含量在10~14%之间。

所述步骤（6）中酸性低磷Ni-P镀层磷含量在2~4%之间。

所述步骤（4）中酸性高磷Ni-P镀层镀态硬度为Hv450~550。

所述步骤（6）中酸性低磷Ni-P镀层镀态硬度为Hv650~750。

实施例1

1）化学除油：采用钢铁件无磷除油粉对45#钢工件进行化学除油，除油液中除油粉浓度为50 g/L，温度为60℃，时间为3～6min；

2）水洗；

3）酸洗除锈：在体积分数30%盐酸中除锈1min；

4）水洗；

5）首次活化：在体积分数10%硫酸中活化为20s；

6）水洗；

7）纯水洗；

8）化学镀酸性高磷Ni-P层：采用以下配方的化学镀酸性高磷Ni-P层镀液，在温度86℃、条件下施镀50min；所述化学镀酸性低磷Ni-P层镀液的配方为：六水硫酸镍21g/L、次亚磷酸钠36g/L、复合络合剂155ml/L、复合稳定剂11ml/L、复合光亮剂5ml/L、pH 4.2，配制时需用纯水，用体积分数10%硫酸溶液和质量分数10%氢氧化钠溶液调节pH值；

9）水洗；

10）再次活化：在体积分数10%硫酸中活化为30s；

11）水洗；

12）纯水洗；

13）化学镀酸性低磷Ni-P层：采用以下配方的化学镀酸性低磷Ni-P层镀液，在温度83℃条件下施镀58min；所述化学镀酸性低磷Ni-P层镀液的配方为：六水硫酸镍28g/L、次亚磷酸钠18g/L、乳酸4g/L、丙酸12g/L、醋酸钠20g/L、柠檬酸 1 g/L、葡萄糖酸钠5g/L、丁二酸10g/L、润湿剂8ml/L、复合稳定剂8ml/L、pH 5.6，配制时需用纯水，用体积分数10%的硫酸溶液和质量分数10%的氢氧化钠溶液调节pH值；

14）水洗；

15）烘干；

16）热处理。

实施例2

1）化学除油：采用合金件除油粉对黄铜工件进行化学除油，除油液中除油粉浓度为50 g/L，温度为60℃，时间为3～6min；

2）水洗；

3）首次活化：在体积分数5%的硫酸中活化为10s；

4）水洗；

5）纯水洗；

6）化学镀酸性高磷Ni-P层：采用以下配方的化学镀酸性高磷Ni-P层镀液，在温度88℃、条件下施镀60min；所述化学镀酸性低磷Ni-P层镀液的配方为：六水硫酸镍23g/L、次亚磷酸钠37g/L、复合络合剂160ml/L、复合稳定剂9ml/L、复合光亮剂7ml/L、pH 4.5，配制时需用纯水，用体积分数10%的硫酸溶液和质量分数10%的氢氧化钠溶液调节pH值；；

7）水洗；

8）再次活化：在体积分数10%的硫酸中活化为30s；

9）水洗；

10）纯水洗；

11）化学镀酸性低磷Ni-P层：采用以下配方的化学镀酸性低磷Ni-P层镀液，在温度85℃条件下施镀55min；所述化学镀酸性低磷Ni-P层镀液的配方为：六水硫酸镍27g/L、次亚磷酸钠24g/L、乳酸8g/L、丙酸9g/L、醋酸钠30g/L、柠檬酸 3 g/L、葡萄糖酸钠8g/L、丁二酸9g/L、润湿剂9ml/L、复合稳定剂8ml/L、pH 5.8，配制时需用纯水，用体积分数10%的硫酸溶液和质量分数10%的氢氧化钠溶液调节pH值；

12）水洗；

13）烘干；

14）热处理。

实施例3

1）化学除油：使用有色金属除油粉对5086#铝材工件进行化学除油，除油液中除油粉浓度为50g/L，温度为60℃，时间为3～6min；

2）水洗；

3）碱蚀：用铝合金碱蚀粉对基材进行碱蚀；

4）水洗；

5）除垢：用酸性除垢剂进行除垢；

6）水洗；

7）一次浸锌：铝合金用浸锌液浸锌；

8）水洗；

9）退锌：在1:1硝酸（体积比）中退锌；

10）水洗；

11）二次浸锌；

12）水洗；

13）纯水洗；

14）化学镀酸性高磷Ni-P层：采用以下配方的化学镀酸性高磷Ni-P层镀液，在温度90℃、条件下施镀55min；所述化学镀酸性低磷Ni-P层镀液的配方为：六水硫酸镍24g/L、次亚磷酸钠40g/L、复合络合剂180ml/L、复合稳定剂10ml/L、复合光亮剂10ml/L、pH 4.4，配制时需用纯水，用硫酸和氢氧化钠调节pH值；

15）水洗；

16）再次活化：在体积分数10%的硫酸中活化为10s；

17）水洗；

18）纯水洗；

19）化学镀酸性低磷Ni-P层：采用以下配方的化学镀酸性低磷Ni-P层镀液，在温度84℃条件下施镀55min；所述化学镀酸性低磷Ni-P层镀液的配方为：六水硫酸镍24g/L、次亚磷酸钠19g/L、乳酸10g/L、丙酸8g/L、醋酸钠33g/L、柠檬酸 1g/L、葡萄糖酸钠11g/L、丁二酸12g/L、润湿剂10ml/L、复合稳定剂8ml/L、pH 5.5，配制时需用纯水，用硫酸和氢氧化钠调节pH值；

20）水洗；

21）烘干；

22）热处理。

本发明可在不同基材上化学镀双层Ni-P镀层，制得的镀层耐蚀性和耐磨性比一般双Ni-P镀层更好，底层为酸性高磷Ni-P镀层磷含量在10~13%，镀态硬度可达Hv450~550，外层为低磷Ni-P镀层的磷含量在2~4%之间，镀态硬度可达Hv650~750，在550℃热处理后硬度可达Hv1000~1100。化学镀Ni-P的镀速快，酸性低磷Ni-P镀层的镀速为15~20μm/h，酸性高磷Ni-P镀层的镀速为9~14μm/h。酸性低磷Ni-P镀层和酸性高磷Ni-P镀层之间的结合良好，无分层现象，镀层外观光滑、光亮，结晶细致平整。镀液稳定，不含铅、铬、镉等有毒重金属，减少了对环境及人体的危害，是一种环保型镀液，同时废水处理容易且费用低，镀液使用周期长。

在上文的叙述中省略了本发明中某些条件和原材料，但是本领域的普通技术人员能够现有技术理解本发明，并不影响本发明的充分公开。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种化学镀双层Ni-P镀层的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）化学除油：使用除油粉对工件进行化学除油；

（2）酸洗除锈：在体积分数30%的盐酸中除锈；

（3）首次活化：在体积分数5~10%的硫酸中活化；

（5）再次活化：在体积分数10%的硫酸中活化；

（7）镀后处理：镀层烘干后视情况进行热处理；

上述各步骤间都要进行水洗。

2.根据权利要求1 所述的化学镀双层Ni-P镀层的方法，其特征在于：所述步骤（4）中化学镀酸性高磷Ni-P层镀液的配方为：六水硫酸镍20~25g/L、次亚磷酸钠35~45g/L、复合络合剂150~180ml/L、复合稳定剂6~12ml/L、复合光亮剂5~10ml/L、pH 4.2~4.6。

3.根据权利要求1 所述的化学镀双层Ni-P镀层的方法，其特征在于：所述步骤（6）中化学镀酸性低磷Ni-P层镀液的配方为：六水硫酸镍23~28g/L、次亚磷酸钠18~25g/L、乳酸4~12g/L、丙酸3~13g/L、醋酸钠20~40g/L、柠檬酸 1~7g/L，葡萄糖酸钠4~20g/L、丁二酸6～22 g/L、润湿剂8~14mg/L、复合稳定剂6~10ml/L、pH 5.5~ 6.0。

4.根据权利要求1所述的化学镀双层Ni-P镀层的方法，其特征在于：所述步骤（4）中酸性高磷Ni-P镀层磷含量在10~14%之间。

5.根据权利要求1所述的化学镀双层Ni-P镀层的方法，其特征在于：所述步骤（6）中酸性低磷Ni-P镀层磷含量在2~4%之间。

6.根据权利要求1所述的化学镀双层Ni-P镀层的方法，其特征在于：所述步骤（4）中酸性高磷Ni-P镀层镀态硬度为Hv450~550。

7.根据权利要求1所述的化学镀双层Ni-P镀层的方法，其特征在于：所述步骤（6）中酸性低磷Ni-P镀层镀态硬度为Hv600~700。