CN103805982A - 一种镍钝化液及其制备方法和镍表面钝化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种镍钝化液及其制备方法，所述镍钝化液中含有以下组分：铬酐1-5g/L，硫酸20-50g/L，纳米二氧化硅0.5-2g/L，氟硼酸5-20g/L。本发明还提供了采用该镍钝化液对镍表面钝化的方法。采用本发明提供的镍钝化液，能在金属镍层表面形成稳定持久的钝化层，耐盐雾时间大大延长。同时，本发明提供的镍钝化液中六价铬含量较低，安全环保，适用于塑料工件和表面局部金属化的工件。

Description

一种镍钝化液及其制备方法和镍表面钝化的方法

技术领域

本发明属于表面处理技术领域，具体涉及一种镍钝化液及其制备方法和镍表面钝化的方法。

背景技术

现代电镀工艺中镀镍应用广泛，但是镍层特别是化学镍层表面由于具有较大的孔隙，容易产生电位腐蚀和氧化变色，耐盐雾性能往往较差，因此往往需要经过钝化处理。现有技术常用的是六价铬型钝化剂。但六价铬型钝化剂钝化效果随六价铬的含量变化较大，同时钝化效果也不太稳定，通常用六价铬钝化后的耐盐雾时间为24-48小时，难以耐更长的盐雾测试时间。同时，由于六价铬化合物易为人体吸收，其可通过消化系统、呼吸道、皮肤及粘膜侵入人体，因此对环境和人体危害较大。降低六价铬的含量甚至使用不合六价铬的钝化液成为钝化液今后发展的方向之一。

目前，科研人员开始将目光转向有机物钝化膜的研究。例如CN102070927 A公开一种镀锌板表面处理剂，其中主要组分为水性聚氨酯，还含有有机硅烷、无机缓蚀剂钼酸盐、封闭剂有机改性纳米二氧化硅、促进剂双氧水和去离子水。该表面处理剂为有机组分，不能应用于塑料工件表面，更也不适用于局部金属化的塑料工件。

发明内容

本发明解决了现有技术中采用的六价铬型钝化剂存在的钝化效果不稳定、耐盐雾时间短、以及六价铬含量较高导致对环境和人体存在较大危害、以及有机钝化剂不适用于塑料工件表面的技术问题。

本发明提供了一种镍钝化液，所述镍钝化液中含有以下组分：铬酐1-5g/L，硫酸20-50g/L，纳米二氧化硅0.5-2g/L，氟硼酸5-20g/L。

本发明还提供了所述镍钝化液的一种制备方法，包括先将铬酐按比例溶解于硫酸中，然后加入氟硼酸，最后加入纳米二氧化硅。

最后，本发明提供了一种镍表面钝化的方法，包括将表面具有金属镍的工件浸渍于本发明提供的镍钝化液中即可。

本发明提供的镍钝化液，其含有铬酐、硫酸、纳米二氧化硅和氟硼酸，其中硫酸用于活化镍层表面，铬酐用于成膜，纳米二氧化硅能对钝化膜层表面的孔隙进行有效封闭，而氟硼酸则通过与铬酐发生协同作用，并通过对各组分的具体含量进行适当调配，使得采用本发明提供的镍钝化液能在金属镍层表面形成稳定持久的钝化层，耐盐雾时间大大延长。同时，本发明提供的镍钝化液中六价铬含量较低，安全环保，不会污染塑料工件。且采用本发明提供的镍钝化液对工件进行处理时，其仅在具有金属镍的区域表面形成钝化膜层，适用于局部金属化的工件。   

具体实施方式

本发明提供了一种镍钝化液，所述镍钝化液中含有以下组分：铬酐1-10g/L，磷酸30-100g/L，二甲基甲酰胺20-50g/L，甲基三乙氧基硅烷1-10g/L。

本发明提供的镍钝化液，其含有铬酐、硫酸、纳米二氧化硅和氟硼酸。其中，硫酸用于活化镍层表面；铬酐能与镍层反应，在镍层表面形成一层保护膜用于成膜。纳米二氧化硅能渗透至金属镍层的孔隙之间以及铬酐与镍反应后形成的膜层表面，对金属镍层和产物膜层的孔隙内，对该孔隙进行有效封闭，而氟硼酸则通过与铬酐发生协同作用，加强镍层的封闭效果，并通过对各组分的具体含量进行适当调配，使得采用本发明提供的镍钝化液能在金属镍层表面形成稳定持久的钝化层，耐盐雾时间大大延长。同时，本发明提供的镍钝化液中六价铬含量明显降低，安全环保，不会污染塑料工件。

现有技术中采用的有机钝化剂，其主要组分为有机物；当工件为塑料工件时，有机钝化剂中的有机组分会粘附在塑料上、或者破坏有机塑料的表面，因此有机钝化剂不适用于塑料工件。另外，有机钝化剂的钝化方法为涂覆，例如浸涂、喷涂或辊涂，若工件表面仅局部区域具有金属镍，而涂覆过程中由于不具有选择性，会在工件整个表面均形成有机钝化膜层；若只在该局部区域形成钝化层，势必会增加工艺的复杂程度，因此，有机钝化剂也不适用于局部金属化的工件。而本发明提供的镍钝化液，其钝化机理为钝化液中的有效组分（铬酐）与金属镍发生反应，从而在金属镍表面形成钝化膜层，因此其一方面不会在非金属镍区域表面形成钝化膜层，另一方面也不会粘附于塑料工件表面或者破坏塑料表面，使得本发明提供的镍钝化液适用于塑料工件，也适用于表面局部金属化的工件。

本发明的发明人，通过进一步的实验，对各组分的具体含量进行适当调配，使得采用本发明提供的镍钝化液（铬酐1-5g/L，硫酸20-50g/L，纳米二氧化硅0.5-2g/L，氟硼酸5-20g/L）能在镍层表面形成稳定持久的钝化层，耐盐雾时间大大延长。同时，本发明提供的镍钝化液中六价铬含量较低，安全环保。

作为本发明的一种优选实施方式，所述镍钝化液中各组分含量为：铬酐2-4g/L，硫酸30-40g/L，纳米二氧化硅1-1.5g/L，氟硼酸10-15g/L。

本发明中，所述纳米二氧化硅可直接采用商购产品。优选情况下，所述纳米二氧化硅的粒径为0.5-5纳米。

本发明还提供了所述镍钝化液的一种制备方法，包括先将铬酐按比例溶解于硫酸中，然后加入氟硼酸，最后加入纳米二氧化硅。

为保证所述镍钝化液对金属镍具有最佳的钝化效果，优选情况下，所述纳米二氧化硅在使用时再加入。

最后，本发明提供了一种镍表面钝化的方法，包括将表面具有金属镍的工件浸渍于本发明提供的镍钝化液中即可。

优选情况下，浸渍时间为5-15min。浸渍时，所述镍钝化液的温度为30-40℃。

本发明中，还包括浸渍完成后对工件表面进行水洗烘干的步骤。。更优选情况下，水洗的时间为1-3min。

如前所述，本发明提供的镍钝化液适用于塑料工件表面。因此，本发明中，所述工件优选为塑料工件。更优选情况下，所述塑料工件表面的局部区域具有金属镍。

 

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

按以下配方，先配制硫酸的水溶液，然后往硫酸水溶液中加入铬酐，搅拌至完全溶解，然后加入氟硼酸，搅拌至溶解后静置，待使用时再加入粒径为1nm的纳米二氧化硅，得到本实施例的镍钝化液S1，其组成为：铬酐5g/L，硫酸45g/L，纳米二氧化硅2g/L，氟硼酸15g/L。

实施例2

按以下配方，先配制硫酸的水溶液，然后往硫酸水溶液中加入铬酐，搅拌至完全溶解，然后加入氟硼酸，搅拌至溶解后静置，待使用时再加入粒径为1nm的纳米二氧化硅，得到本实施例的镍钝化液S2，其组成为：铬酐1g/L，硫酸20g/L，纳米二氧化硅0.5g/L，氟硼酸5g/L。

实施例3

按以下配方，先配制硫酸的水溶液，然后往硫酸水溶液中加入铬酐，搅拌至完全溶解，然后加入氟硼酸，搅拌至溶解后静置，待使用时再加入粒径为1nm的纳米二氧化硅，得到本实施例的镍钝化液S3，其组成为：铬酐3g/L，硫酸35g/L，纳米二氧化硅1.2g/L，氟硼酸12.5g/L。

对比例1

按以下配方，先配制磷酸的水溶液，然后往磷酸水溶液中加入铬酐，搅拌至完全溶解后加入氟硼酸，得到本对比例的镍钝化液DS1，其组成为：铬酐5g/L，硫酸45g/L，氟硼酸15g/L。

对比例2

配制硫酸水溶液，加入重铬酸钾和氟化钠，搅拌至完全溶解，得到本对比例的镍钝化液DS2，其组成为：重铬酸钾6g/L，硫酸50g/L，氟化钠2g/L。

对比例3

按照CN102070927 A实施例1中的配方配制本对比例的钝化液DS3。

性能测试

取5PCS激光活化后的三维手机天线工件，其表面镀完铜后镀一层金属镍，马上水洗3分钟，然后分别放入实施例1-3和对比例1-2的镍钝化液S1-S3和DS1-DS2中浸渍10min，各钝化液温度均为35℃。浸渍后水洗2min，立即烘干。

取1PCS激光活化后的三维手机天线工件，其表面镀完铜后镀一层金属镍，马上水洗3分钟，然后室温下在工件表面喷涂钝化液DS3，喷涂时间为10s，喷涂完成后90℃干燥。

然后按照GB/T10125-1997的方法对以上各钝化后的工件进行中性盐雾测试，测试结果如表1所示。   

表1

。

从上表1中S1-S3与DS1-DS2的测试结果比较可以看出，采用本发明提供的镍钝化液对金属镍层进行钝化处理后，可大大延长镀镍层耐盐雾测试的时间，明显优于对比例1-2的钝化液样品。

从上表1中S1-S3与DS3的测试结果比较可以看出，本发明提供的镍钝化液对金属镍层进行钝化处理为对工件进行浸渍处理，工艺简单；而DS3中为有机钝化体系，因此其钝化工艺则相应复杂。另外，DS3为有机钝化体系，其不适用于塑料工件，会对塑料工件表面造成污染；钝化过程中不具有选择性，因此也不适用于表面局部金属化的工件。另外，有机钝化体系在金属镍表面形成的钝化层为有机漆膜层，还会降低金属镍的导电性和信号频率以及具有严格装配尺寸要求的精密电子器件，也不适用于天线或导电作用的工件的表面钝化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种镍钝化液，其特征在于，所述镍钝化液中含有以下组分：铬酐1-5g/L，硫酸20-50g/L，纳米二氧化硅0.5-2g/L，氟硼酸5-20g/L。

2.根据权利要求1所述的镍钝化液，其特征在于，所述镍钝化液中各组分含量为：铬酐2-4g/L，硫酸30-40g/L，纳米二氧化硅1-1.5g/L，氟硼酸10-15g/L。

3.根据权利要求1或2所述的镍钝化液，其特征在于，所述纳米二氧化硅的粒径为0.5-5纳米。

4.权利要求1-3任一项所述的镍钝化液的制备方法，其特征在于，包括先将铬酐按比例溶解于硫酸中，然后加入氟硼酸，最后加入纳米二氧化硅。

5.一种镍表面钝化的方法，其特征在于，包括将表面具有金属镍的工件浸渍于权利要求1-3任一项所述的镍钝化液中即可。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，浸渍时间为5-15min，所述镍钝化液的温度为30-40℃。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括浸渍完成后对工件表面进行水洗烘干的步骤。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，水洗的时间为1-3min。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述工件为塑料工件。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述塑料工件表面的局部区域具有金属镍。