CN102912389A

CN102912389A - 一种镍铬合金电镀液

Info

Publication number: CN102912389A
Application number: CN2012103875542A
Authority: CN
Inventors: 殷平; 张丕俭; 王增娣; 曲荣君; 刘希光; 张江; 徐强
Original assignee: Ludong University
Current assignee: Ludong University
Priority date: 2012-10-12
Filing date: 2012-10-12
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2032-10-12
Also published as: CN102912389B

Abstract

本发明涉及一种镍铬合金电镀液，每升电镀液含六水硫酸镍25～35g，六水三氯化铬80～100g，甲酸30～40ml，硼酸20～30g，尿素1～60g，氯化铵30～80g，氯化钾40～60g，柠檬酸30～60g，十二烷基硫酸钠0.1～0.12g，糖精1.5～2.5g，791镀镍光亮剂2～4ml，其余为水。本发明选择尿素做配位添加剂，较大的改善了镀液的性能，使电极行为、阴极的覆盖能力和分散能力、镀液的稳定性、镀层性能以及污染状况都有较大的改善。

Description

一种镍铬合金电镀液

技术领域

本发明涉及一种镍铬合金电镀液，属于金属表面处理技术领域。

背景技术

电镀镍铬合金以优良的镀层性能备受人们的关注，如镀层耐腐蚀、抗磨损及较好的装饰效果等。应用范围极为广泛，部分镀层可代替镀铬产品，特别是在金属材料表面沉积一层含镍铬合金，能提高基材的耐腐蚀性，从而降低不锈钢的用量，节约铬资源。

早年的电镀镍铬合金技术是用六价铬镀液，由于六价铬是毒性大致癌的高污染物，因此阻碍了该技术的快速发展。随着上世纪80年代三价铬镀铬技术的崛起，人们开始借鉴三价铬镀铬和光亮镀镍的技术，展开了三价铬镀镍铬合金技术的研究和开发。在以三价铬镀铬液的基础上进行镍铬合金镀，存在许多不足，如Cr³⁺和Ni²⁺以何种配位体形式在阴极放电尚不完全清楚，Cr³⁺在阴极附近形成羟桥化合物，使阴极大量析氢，导致电流效率低，镀层粗糙等现象；以及镀液的稳定性、污染的防治、镀层分布及成分不均匀、镀厚层及厚镀层结合力的问题等均存在缺陷。

基于以上缺陷，镀液中配合剂的选择是核心，有的工艺选择加入一种具有双极性、对质子惰性、既非碱也非酸的物质——二甲基甲酰胺(DMF)，还有柠檬酸、甘氨酸及羟基乙酸等，镀液性能略有改进，但仍存在许多问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种镍铬合金电镀液，本发明选择尿素做配位添加剂，较大的改善了镀液的性能，使电极行为、阴极的覆盖能力和分散能力、镀液的稳定性、镀层性能以及污染状况都有较大的改善。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种镍铬合金电镀液，每升电镀液含六水硫酸镍25～35g，六水三氯化铬80～100g，甲酸30～40ml，硼酸20～30g，尿素1～60g，氯化铵30～80g，氯化钾40～60g，柠檬酸30～60g，十二烷基硫酸钠0.1～0.12g，糖精1.5～2.5g，791镀镍光亮剂2～4ml，其余为水。

本发明的有益效果是：

1、本发明由于选择尿素为添加剂，改善了镀液的性能，是尿素与铬的配合物吸附在阴极表面，改变了阴极极化，提高了阴极电流效率，同时改善了阴极的覆盖能力和分散能力；

2、本发明由于选择尿素为添加剂，增加了镀液的稳定性，是尿素与铬形成配合物，阻碍了三价铬的水解，避免了桥式大分子配合物的形成，因此使镀液稳定性增加；

3、本发明由于选择尿素为添加剂，镀层性能提高，是尿素与铬形成配合物，阻碍了三价铬的水解，避免了桥式大分子配合物的形成，在阴极及表面放电过程改变，减少了铬的氢氧化物水合物的放电，使得阴极表面较干净，提高镀层质量。

4、本发明由于选择尿素为添加剂，减少污染状况，氯离子在阳极很容易放电析出氯气，造成环境污染，加入尿素后，尿素在阳极附近可与生成的氯气部分反应，以减少氯气放出，改善环境。

5、本发明工艺配方简单，施镀槽电流小，阴极的覆盖能力和分散能力好，镀层铬含量分布均匀，镀层质量明现提高，生产管理易掌握，生产效率提高，具有较好的推广应用价值。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述每升电镀液含有六水硫酸镍35g，六水三氯化铬80g，甲酸40ml，硼酸30g，尿素30g，氯化铵60g，氯化钾40g，柠檬酸60g，十二烷基硫酸钠0.1g，糖精1.5g，791镀镍光亮剂2ml，其余为水。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

电镀液配方为：每升电镀液含有六水硫酸镍35g，六水三氯化铬80g，甲酸40ml，硼酸30g，尿素30g，氯化铵60g，氯化钾40g，柠檬酸60g，十二烷基硫酸钠0.1g，糖精1.5g，791镀镍光亮剂2ml，其余为水。

电镀液的配制：按以上配方，准确取各原料，先将十二烷基硫酸钠煮沸15～20min备用，而后将其它原料依次放于1升的容器中，加水800ml加热80～90℃搅拌溶解，继续搅拌5min后冷却，最后加入煮沸的十二烷基硫酸钠溶液和791镀镍光亮剂，加水稀释为1升，搅拌均匀，控制温度在60～70℃，试镀1h即可。

实施例2

电镀液配方为：每升电镀液含六水硫酸镍30g，六水三氯化铬80g，甲酸35ml，硼酸28g，尿素40g，氯化铵50g，氯化钾50g，柠檬酸50g，十二烷基硫酸钠0.11g，糖精2g，791镀镍光亮剂3ml，其余为水。

电镀液的配制：同实施例1。

实施例3

每升电镀液含六水硫酸镍25g，六水三氯化铬90g，甲酸30ml，硼酸20g，尿素60g，氯化铵30g，氯化钾60g，柠檬酸30g，十二烷基硫酸钠0.1g，糖精2.5g，791镀镍光亮剂3ml，其余为水。

电镀液的配制：同实施例1。

实施例4

电镀液配方为：每升电镀液含六水硫酸镍25g，六水三氯化铬100g，甲酸30ml，硼酸20g，尿素1g，氯化铵30g，氯化钾60g，柠檬酸30g，十二烷基硫酸钠0.12g，糖精2.5g，791镀镍光亮剂3ml，其余为水。

电镀液的配制：同实施例1。

实施例5

电镀液配方为：每升电镀液含六水硫酸镍30g，六水三氯化铬90g，甲酸40ml，硼酸30g，尿素40g，氯化铵40g，氯化钾60g，柠檬酸30g，十二烷基硫酸钠0.12g，糖精2.5g，791镀镍光亮剂2ml，其余为水。

电镀液的配制：同实施例1。

实验例1：pH值对电流效率的影响

电镀液：取实施例1制备的电镀液

工艺条件：温度60～70℃，阴极电流密度3A/dm²，阳极为50×100mm镍板，阴极为25×50mm铜片，吊镀10min。

pH值对电流效率的影响测定：分别用30%的氢氧化钠和甲酸调镀液的pH值，用称重法测定镀层增重，计算公式为：

式中：m-阴极试片增重（g）；I-电镀时槽电流(A)；t-电镀所用时间(h);

k-被测镀液阴极析出物的电化学当量〔g/(A·h)〕。

当pH值为1时，电流效率为23%；pH值为2时，电流效率为25%；pH值为3时，电流效率为22%；pH值为4时，电流效率为41%；pH值为5时，电流效率为51%；pH值为6时，电流效率为53%，镀层粗糙发暗。

由实验结果可见，镀液的pH值使用范围较宽，随着pH值升高，电流效率增大，当pH值为4～5时，电流效率接近常规酸性六价铬镀铬的二倍，当高于5.5时，镀层质量变差，所以pH值适用范围为1～5。

实验例2：温度对电流效率的影响

电镀液：取实施例1制备的电镀液

工艺条件：pH值为5，阴极电流密度3A/dm²，阳极为50×100mm镍板，阴极为25×50mm铜片，吊镀10min。

温度对电流效率的影响测定：采用恒温水浴控温，用称重法测定镀层增重，计算公式为：

温度为10℃，电流效率为18%；温度为20℃，电流效率为21%；温度为30℃，电流效率为26%；温度为40℃，电流效率为35%；温度为50℃，电流效率为42%；温度为60℃，电流效率为48%；温度为70℃，电流效率为52%；温度为80℃，电流效率为70%。

从实验数据可见，电镀液随温度升高，电流效率增大，镀液的施镀温度范围较宽，生产中选择余地较大，在使用时可根据不同要求，选择不同的温度范围。

实验例3：温度对镀层铬含量的影响

电镀液：取实施例1制备的电镀液

温度对镀层铬含量的影响测定：测试仪器：TN-5500能谱仪，当温度为10℃时，镀层铬含量为50%；温度为20℃，镀层铬含量为23%；温度为30℃，镀层铬含量为11%；温度为40℃，镀层铬含量为8%；温度为50℃，镀层铬含量为5%；温度为60℃，镀层铬含量为4%；温度为70℃，镀层铬含量为3%；温度为80℃，镀层铬含量为1.5%。

实验结果表明，电镀液随着施镀温度的变化，镀层铬含量变化也较大，当产品性能要求不同时，可选择不同的工艺条件，控制镀层中的铬含量。

实验例4：pH值对镀层铬含量的影响

电镀液：取实施例1制备的电镀液

工艺条件：温度为65±1℃，阴极电流密度3A/dm²，阳极为50×100mm镍板，阴极为25×50mm铜片，吊镀10min。

pH值对镀层铬含量的影响测定：测试仪器：TN-5500能谱仪，pH值为1，镀层铬含量为9%；pH值为2，镀层铬含量为13%；pH值为3，镀层铬含量为21%；pH值为4，镀层铬含量为42%；pH值为5，镀层铬含量为60%；pH值为6，镀层铬含量约为65%；镀层粗糙发暗。

由实验结果可见，电镀液的pH值对镀层铬含量影响较大，当pH值在5以上时，尽管铬含量较高，但是镀层质量明显变差，因此，pH值的适用范围是1～5。

阴极电流效率和镀层铬含量，是两个很重要的参数，以上实验结果说明，pH值、温度对电流效率和镀层铬含量有联动影响，他们的可调区间都较大，这对生产是十分有利的，生产厂家可根据产品性能要求，选择合适的工艺条件，获得低成本高质量的产品。

实验例5：镀层的覆盖能力

电镀液：取实施例1～5制备的电镀液

测定条件：阳极为50×100mm镍板，阴极采用内径为0.8cm，长为10cm的紫铜管，管口横向平行于阳极，调pH值为3.5，温度为50℃，阴极电流密度为5A/dm²，通电5min，将铜管取出剖开，测两端镀上镀层部分，结果，实施例1分别为2.5cm，实施例2分别为2.4cm，实施例3分别为2.3cm，实施例4分别为2.1cm，实施例5分别为2.6cm。

由实验结果可见，镀液的覆盖能力较好，接近光亮镀镍液的覆盖能力，远好于六价铬镀铬液；在施镀过程中，有较好的深度能力，特别对较复杂的工件和盲孔工件，可减少漏镀现象。

实验例6：镀层的分散能力

电镀液：取实施例1～5制备的电镀液

测定条件：分散能力采用哈林槽法测定，槽的内腔尺寸为150mm×50mm×60mm，远近阴极与阳极距离之比K为5:1，m₁为近阴极增重，m₂为远阴极增重，阳极采用5mm×50mm×60mm的多孔石墨，阴极采用0.1mm×50mm×60mm的铜箔，pH值为3.5，温度为50℃，阴极电流密度为5A/dm²，通电时间为5min，通过计算得到镀液的分散能力，计算公式为：

T \cdot P = [(K - \frac{m 1}{m 2}) / (K - 1)] \times 100 %

结果，实施例1达86%，实施例2达85%，实施例3达80%，实施例4达76%，实施例5达85%。

由实验数据说明，本发明镀液的分散能力较好，接近光亮镀镍液的覆盖能力，远好于六价铬镀铬液；在施镀过程中，有较好的均镀能力，阴极电流密度分布均匀，使镀层沉积均匀覆盖，提高产品质量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种镍铬合金电镀液，其特征在于，每升电镀液含六水硫酸镍25～35g，六水三氯化铬80～100g，甲酸30～40ml，硼酸20～30g，尿素1～60g，氯化铵30～80g，氯化钾40～60g，柠檬酸30～60g，十二烷基硫酸钠0.1～0.12g，糖精1.5～2.5g，791镀镍光亮剂2～4ml，其余为水。

2.根据权利要求1所述的电镀液，其特征在于，所述每升电镀液含有六水硫酸镍35g，六水三氯化铬80g，甲酸40ml，硼酸30g，尿素30g，氯化铵60g，氯化钾40g，柠檬酸60g，十二烷基硫酸钠0.1g，糖精1.5g，791镀镍光亮剂2ml，其余为水。