CN103233252B - 电镀液及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电镀液，其溶质包括160～220g/L的硫酸镍、30～60g/L的氯化镍、60～120g/L的硫酸钴、30～60g/L的硼酸、0.3～0.8g/L的对甲苯磺酰胺、0.5～1.5g/L的1,4丁炔二醇以及0.2～0.8g/L的烯丙基磺酸钠，其溶剂为水。用该电镀液制作出的金刚石锯带，镀层均匀，镀层硬度高，把持金刚石的力度大，有效的切割面大，切割效率以及切割能力显著提高。在同等把持力的情况下，制作的金刚石锯带镀层厚度显著降低，从而降低了金刚石锯带的生产成本，并增加了空隙率，有利于切割粉末的排出，提高了切割效率。此外，本发明还涉及一种电镀液的应用。

Description

电镀液及其应用
技术领域
本发明涉及电镀技术领域，尤其是涉及一种用于金刚石锯带电镀工艺过程中的电镀液及其应用。
背景技术
太阳能光伏发电是目前快速发展的可持续能源利用形式之一，近年来，在美国、欧盟、日本以及中国都得到了迅速发展。目前光伏发电应用最广的是晶体硅太阳能电池。降低太阳能发电成本一直是光伏行业的发展目标。硅锭开方截断需使用金刚石锯带进行截断。金刚石锯带的切割寿命直接影响阶段的成本。
传统的镀镍方式进行把金刚石颗粒固定在不锈钢条表面上，形成锯带。但是由于镍的硬度偏小，对金刚石把持力度不够，切割使用过程中金刚石容易脱落而导致失去切割能力。并且由于镀镍溶液分散性较差，在刃口处的金属镀层厚度不均匀，有厚有薄，刃口上部分金刚石由于埋入率太小而使用时脱落。部分由于镀层过厚导致金刚石埋入率过高，大大减弱刀刃的有效切割面积，致使切割能力变差。金刚石锯带切割寿命短，造成截断硅材料方锭成本高。
发明内容
基于此，有必要针对传统金刚石锯带上金刚石易脱落、金属镀层厚度不均匀的问题，提供一种电镀液及其应用，可使得制作的金刚石锯带镀层均匀、金刚石不易脱落。
一种电镀液，包括如下浓度的各溶质：
硫酸镍（NiSO4）160～220g/L；
氯化镍（NiCl2）30～60g/L；
硫酸钴（CoSO4）60～120g/L；
硼酸（H3BO3）30～60g/L；
对甲苯磺酰胺（PTSA）0.3～0.8g/L；
十二烷基磺酸钠（SDS）2～6g/L；
1,4丁炔二醇（MSDS）0.5～1.5g/L；以及
烯丙基磺酸钠0.2～0.8g/L；
所述电镀液的溶剂为水。
在其中一个实施例中，各所述溶质的浓度为：
硫酸镍160g/L；
氯化镍30g/L；
硫酸钴60g/L；
硼酸30g/L；
对甲苯磺酰胺0.3g/L；
十二烷基磺酸钠2g/L；
1,4丁炔二醇0.5g/L；以及
烯丙基磺酸钠0.2g/L。
在其中一个实施例中，各所述溶质的浓度为：
硫酸镍175g/L；
氯化镍37g/L；
硫酸钴79g/L；
硼酸35g/L；
对甲苯磺酰胺0.4g/L；
十二烷基磺酸钠3g/L；
1,4丁炔二醇0.8g/L；以及
烯丙基磺酸钠0.4g/L。
在其中一个实施例中，各所述溶质的浓度为：
硫酸镍194g/L；
氯化镍46g/L；
硫酸钴89g/L；
硼酸44g/L；
对甲苯磺酰胺0.6g/L；
十二烷基磺酸钠4g/L；
1,4丁炔二醇1.2g/L；以及
烯丙基磺酸钠0.6g/L。
在其中一个实施例中，各所述溶质的浓度为：
硫酸镍210g/L；
氯化镍53g/L；
硫酸钴107g/L；
硼酸51g/L；
对甲苯磺酰胺0.7g/L；
十二烷基磺酸钠5g/L；
1,4丁炔二醇1.4g/L；以及
烯丙基磺酸钠0.7g/L。
在其中一个实施例中，各所述溶质的浓度为：
硫酸镍220g/L；
氯化镍60g/L；
硫酸钴120g/L；
硼酸60g/L；
对甲苯磺酰胺0.8g/L；
十二烷基磺酸钠6g/L；
1,4丁炔二醇1.5g/L；以及
烯丙基磺酸钠0.8g/L。
上述任一实施例所述的电镀液可应用在金刚石锯带的制作过程中。
用上述电镀液制作出的金刚石锯带，镀层均匀，镀层硬度高，把持金刚石的力度大，有效的切割面大，切割效率以及切割能力显著提高。在同等把持力的情况下，制作的金刚石锯带镀层厚度显著降低，从而降低了生产金刚石锯带的成本，并增加了空隙率，有利于切割粉末的排出，提高了切割效率。
具体实施方式
下面主要结合具体实施例对电镀液及其应用作进一步详细的说明。
本发明一实施方式的电镀液，主要用于金刚石锯带电镀过程中，其溶剂是水，溶质及溶质浓度如下：
硫酸镍（NiSO4）160～220g/L；
氯化镍（NiCl2）30～60g/L；
硫酸钴（CoSO4）60～120g/L；
硼酸（H3BO3）30～60g/L；
对甲苯磺酰胺（PTSA）0.3～0.8g/L；
十二烷基磺酸钠（SDS）2～6g/L；
1,4丁炔二醇（MSDS）0.5～1.5g/L；以及
烯丙基磺酸钠（结构式为CH2=CH-CH2-SO3Na）
0.2～0.8g/L。
进一步，在优选的实施方式中，该电镀液的各溶质及浓度分别为：
硫酸镍160g/L；
氯化镍30g/L；
硫酸钴60g/L；
硼酸30g/L；
对甲苯磺酰胺0.3g/L；
十二烷基磺酸钠2g/L；
1,4丁炔二醇0.5g/L；以及
烯丙基磺酸钠0.2g/L。
在另一个优选的实施方式中，该电镀液的各溶质及浓度分别为：
硫酸镍175g/L；
氯化镍37g/L；
硫酸钴79g/L；
硼酸35g/L；
对甲苯磺酰胺0.4g/L；
十二烷基磺酸钠3g/L；
1,4丁炔二醇0.8g/L；以及
烯丙基磺酸钠0.4g/L。
在另一个优选的实施方式中，该电镀液的各溶质及浓度分别为：
硫酸镍194g/L；
氯化镍46g/L；
硫酸钴89g/L；
硼酸44g/L；
对甲苯磺酰胺0.6g/L；
十二烷基磺酸钠4g/L；
1,4丁炔二醇1.2g/L；以及
烯丙基磺酸钠0.6g/L。
在另一个优选的实施方式中，该电镀液的各溶质及浓度分别为：
硫酸镍210g/L；
氯化镍53g/L；
硫酸钴107g/L；
硼酸51g/L；
对甲苯磺酰胺0.7g/L；
十二烷基磺酸钠5g/L；
1,4丁炔二醇1.4g/L；以及
烯丙基磺酸钠0.7g/L。
在另一个优选的实施方式中，该电镀液的各溶质及浓度分别为：
硫酸镍220g/L；
氯化镍60g/L；
硫酸钴120g/L；
硼酸60g/L；
对甲苯磺酰胺0.8g/L；
十二烷基磺酸钠6g/L；
1,4丁炔二醇1.5g/L；以及
烯丙基磺酸钠0.8g/L。
上述任一实施方式的电镀液可应用在金刚石锯带制作过程。金刚石锯带的制作过程主要包括除油、除锈、电解除油、电解酸洗、打底镍及合金电镀等几个步骤。其中，除油步骤可以是将不锈钢基体置于氢氧化钠、碳酸钠以及磷酸三钠的混合溶液中进行浸泡处理；除锈步骤可以将除油后的不锈钢基体置于盐酸溶液中进行浸泡处理；电解除油步骤可以将除锈后的不锈钢基体置于氢氧化钠、碳酸钠以及磷酸三钠的混合溶液进行电解处理；电解酸洗步骤可以是将电解除油后的不锈钢基体置于硫酸溶液中进行电解处理；打底镍步骤可以使将电解酸洗后的不锈钢基体置于盐酸和氯化镍的混合溶液中进行电解处理，在不锈钢基体的表面镀上一层镍；合金电镀步骤是将打底镍后的不锈钢基体置于电镀液中，将金刚石与合金镀层同时附着到不锈钢基体上。
上述电镀液因硫酸钴的存在，在制作金刚石锯带的过程中，电解出的电镀层里含有50%的钴，大大的增加了镀层的硬度。用该电镀液制作出的金刚石锯带，镀层均匀，镀层硬度高，把持金刚石的力度大，有效的切割面大，切割效率以及切割能力显著提高。在同等把持力的情况下，制作的金刚石锯带镀层厚度显著降低，从而降低了金刚石锯带的生产成本，并增加了空隙率，有利于切割粉末的排出，提高了切割效率，同时产品的使用寿命也大大提高。
以下为具体实施例部分：
步骤一：配置电镀液：
实施例1-5及对比例的电镀液的溶剂为水，溶质如下表1所示：
表1
步骤二：电镀工艺流程
1、除油：将不锈钢基体置于氢氧化钠、碳酸钠及磷酸三钠的混合溶液中进行浸泡处理，具体参数如下：
浓度：氢氧化钠（NaOH）：30g/L，
碳酸钠（Na2CO3）:40g/L，
磷酸三钠（Na3PO4）：50g/L，
时间：10分钟，
温度：65℃；
2、除锈：将除油后的不锈钢基体置于盐酸溶液中进行浸泡处理，具体参数如下：
浓度：盐酸（HCl）：180ml/L，
时间：5分钟，
温度：25℃；
3、电解除油：将除锈后的不锈钢基体置于氢氧化钠、碳酸钠及磷酸三钠的混合溶液中进行电解处理，具体参数如下：
浓度：氢氧化钠（NaOH）：40g/L，
碳酸钠（Na2CO3）:50g/L，
磷酸三钠（Na3PO4）：60g/L，
时间：5分钟，
温度：65℃，
电流：3A/dm2；
4、电解酸洗：将电解除油后的不锈钢基体置于硫酸的溶液中进行电解处理，具体参数如下：
浓度：硫酸（H2SO4）：70g/L，
时间：2分钟，
温度：25℃，
电流：3A/dm2；
5、打底镍：将电解酸洗后的不锈钢基体置于盐酸和氯化镍的混合溶液中进行电镀处理，在不锈钢基体的表面镀上一层镍层，具体参数如下：
浓度：盐酸（HCl）：60g/L，
氯化镍（NiCl2）：200g/L，
时间：5分钟，
温度：40℃，
电流：4A/dm2；
6、合金电镀：对打底镍处理后的不锈钢基体置于实施例1-5及对比例的电镀液中进行电镀处理，将金刚石与合金镀层同时附着到不锈钢基体上，电镀过程中的工艺参数如下：
时间：100-120分钟，
温度：55-65℃，
电流：2-4A/dm2。
性能检测：
经过检测发现，使用实施例1-5配方的电镀液制作的金刚石锯带相比对比例制作的金刚石锯带在镀层均匀性、切割后金刚石脱落率、镀层硬度及切割能力（即使用寿命）等方面的性能都有较好的改良，具体如下表2所示：
表2
经过上述电镀液制作出的金刚石锯带，最厚镀层与最薄镀层厚度差由80μm降至40μm以内，即镀层均匀性提高了一倍以上；切割后金刚石脱落率由传统的45%降为15%以内，也即把持金刚石的能力提高了两倍以上；镀层硬度由400HV增加到了520HV以上，镀层硬度提高了30%以上；切割能力（也即使用寿命）由200刀提高到了350刀以上，切割能力提高了75%以上。
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 (7)

1.一种电镀液，其特征在于，包括如下浓度的各溶质：
硫酸镍160～220g/L；
氯化镍30～60g/L；
硫酸钴60～120g/L；
硼酸30～60g/L；
对甲苯磺酰胺0.3～0.8g/L；
十二烷基磺酸钠2～6g/L；
1,4丁炔二醇0.5～1.5g/L；以及
烯丙基磺酸钠0.2～0.8g/L；
所述电镀液的溶剂为水。
2.如权利要求1所述的电镀液，其特征在于，各所述溶质的浓度为：
硫酸镍160g/L；
氯化镍30g/L；
硫酸钴60g/L；
硼酸30g/L；
对甲苯磺酰胺0.3g/L；
十二烷基磺酸钠2g/L；
1,4丁炔二醇0.5g/L；以及
烯丙基磺酸钠0.2g/L。
3.如权利要求1所述的电镀液，其特征在于，各所述溶质的浓度为：
硫酸镍175g/L；
氯化镍37g/L；
硫酸钴79g/L；
硼酸35g/L；
对甲苯磺酰胺0.4g/L；
十二烷基磺酸钠3g/L；
1,4丁炔二醇0.8g/L；以及
烯丙基磺酸钠0.4g/L。
4.如权利要求1所述的电镀液，其特征在于，各所述溶质的浓度为：
硫酸镍194g/L；
氯化镍46g/L；
硫酸钴89g/L；
硼酸44g/L；
对甲苯磺酰胺0.6g/L；
十二烷基磺酸钠4g/L；
1,4丁炔二醇1.2g/L；以及
烯丙基磺酸钠0.6g/L。
5.如权利要求1所述的电镀液，其特征在于，各所述溶质的浓度为：
硫酸镍210g/L；
氯化镍53g/L；
硫酸钴107g/L；
硼酸51g/L；
对甲苯磺酰胺0.7g/L；
十二烷基磺酸钠5g/L；
1,4丁炔二醇1.4g/L；以及
烯丙基磺酸钠0.7g/L。
6.如权利要求1所述的电镀液，其特征在于，各所述溶质的浓度为：
硫酸镍220g/L；
氯化镍60g/L；
硫酸钴120g/L；
硼酸60g/L；
对甲苯磺酰胺0.8g/L；
十二烷基磺酸钠6g/L；
1,4丁炔二醇1.5g/L；以及
烯丙基磺酸钠0.8g/L。
7.如权利要求1～6中任一项所述的电镀液在金刚石锯带制作过程中的应用。
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