CN103849912A

CN103849912A - 一种电镀光亮锡锌镍合金工艺

Info

Publication number: CN103849912A
Application number: CN201210498219.XA
Authority: CN
Inventors: 孙雅茹; 刘利
Original assignee: Shenyang University of Technology
Current assignee: Shenyang University of Technology
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2014-06-11

Abstract

本发明涉及一种装饰性金属表面防护制备方法，属于材料制备和加工领域。其主要技术特征是：步骤1.碱洗除油：以去除零件表面的油脂和保证表面颜色不变黑为目的；步骤2.活化：活化溶液的组成为：碳钢活化溶液和铜件活化液，步骤3.电镀：电镀溶液的组成为：焦磷酸钾170g/L，硫酸亚锡11g/L，硫酸锌25g/L，硫酸镍25g/L，硫酸钠60g/L，水溶性添加剂0.6g/L，松香0.3g/L，十二烷基磺酸钠1.5g/L，电流密度0.05A/dm²，温度为25℃~45℃，pH为8.5，电镀时间为10min，阳极为锡锌镍三电极，其比例为锡:锌:镍=1:1:1，阴极为碳钢；本发明的优点是电流密度低，短时间内（5~10min）可达到10μm，表面均匀致密，呈银白色镜面光亮。

Description

一种电镀光亮锡锌镍合金工艺

技术领域

本发明涉及一种可控通孔金属多孔材料的制备方法，属于材料制备和加工领域。

背景技术

锡合金镀层是一种具有一定耐蚀能力和良好可焊性的镀层，化学稳定性高，抗氧化能力强，广泛的应用于电子、国防、机械、食品工业等领域。如马口铁罐及铜质容器的防腐,电子元器件的软钎焊，火药和橡胶接触零件的防护，机械减摩、密封、精密螺纹防松及氮化件防渗处理等^[8]。

电镀锡锌镍合金由电镀锡合金发展而来，外表像银一样的光亮洁白，具有良好的美观装饰作用，由于合金中Ni的加入，其耐蚀性大大提高，除此之外，保持了电镀锡合金良好的可焊性，使其具有良好的耐蚀性和可焊性能。锡锌镍合金镀层结晶细致，无空隙，合金与基体结合牢固，适于在恶劣的工业大气及严酷的海洋环境中使用；此工艺技术在国外已经得到了广泛的应用，在国内有关锡锌镍合金电镀的研究近几年发展很快，其应用前景广阔。

从电镀锡合金镀层的工艺研究、开发和投产情况看，电镀工艺技术主要有以下三个方面的趋势：①可焊性镀层成分从单一纯锡，发展到二元锡合金镀层到三元锡金属镀层；②镀液组成一类是从硫酸-硫酸亚锡体系出发，引入少量特定的金属离子，如铜、铋、镍、铟等；另一类是酸性电镀锡铅合金络合剂从有氟向无氟发展；③将光亮剂、添加剂和稳定剂集中于一种分子中，形成一种多功能的添加剂，即可简化镀液成分，便于调控和维护，又可降低成本。加入添加剂后，镀液稳定性要提高，要能在宽温度和宽电流密度条件下生产，而且镀液分散能力、深镀能力和整平能力要好，并能获得结晶均匀、致密，结合力强，光亮度和可焊性能好的合金镀层。同时希望加入添加剂能起到光亮和整平双重作用，甚至要起到三重作用。目前Sn和Sn合金镀液中添加剂大多为有机物添加物，其水溶性差，在镀液中的浓度难以提高，因而难以在较宽的电流密度范围内获得外观和附着性良好的可焊性镀层。所以开发具有良好水溶性的添加剂对降低Sn-Zn-Ni合金镀液的电流密度，以便获得致密均匀的光亮镀层，降低生产成本具有重大的实际意义。

总之，电镀锡锌镍合金必须具有以下特点①镀液组分趋于简化，镀液逐渐向低毒、无毒和无强腐蚀的方向发展；镀液稳定性高，温度及电流密度范围宽。②镀层焊接性要好，防蚀性和抗氧化性要强。

发明内容

发明目的：本发明的目的为开发一种电镀光亮锡锌镍合金镀液及其工艺条件，旨在提供一种成本低、环保无害的电镀锡锌镍镀液及其工艺

技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：

1、一种电镀光亮锡锌镍合金工艺，其特征在于：所述工艺按照以下步骤进行：

步骤1. 碱洗除油：去除预镀零件油污并不改变零件的尺寸，碱洗液为氢氧化钠，浓度质量百分比为5.0%，碱洗液加热到70℃，把预镀件置于碱液中3.0～5.0min，以去除零件表面的油脂和保证表面颜色不变黑为目的；

步骤2. 活化：活化溶液的组成为：碳钢活化溶液和铜件活化液，碳钢活化溶液为质量百分比5%的盐酸，活化时间为5~10min；铜件活化液为质量百分比10%硝酸水溶液，活化3~5min；

步骤3. 电镀：电镀溶液的组成为：焦磷酸钾170g/L，硫酸亚锡11g/L，硫酸锌25g/L，硫酸镍25g/L，硫酸钠60g/L，水溶性添加剂0.6g/L，松香0.3g/L，十二烷基磺酸钠1.5g/L，电流密度0.05A/dm²，温度为25℃~45℃，pH为8.5，电镀时间为10min，阳极为锡锌镍三电极，其比例为锡:锌:镍=1:1 :1，阴极为碳钢；

配溶液时一定要按如下顺序加药品；

（1）先用一定量的水溶解所需的焦磷酸钾；

（2）向（1）溶液中加入硫酸亚锡，使之溶解；

（3）再取容器单独用水溶解所需量的硫酸锌，使之溶解后倒入溶液(2)中，再进行搅拌使两个溶液完全相容；

（4）再取容器单独用水溶解所需量的硫酸镍溶液，使之溶解后倒入溶液(3)中，再进行搅拌使两个溶液完全相溶；

（5）称量所需的硫酸钠直接加到溶液（4）中进行溶解；

（6）再向溶液5中倒入蒸馏水，使溶液到达所需的体积；

（7）最后加入水溶性添加剂，搅拌溶解。

镀液配置所用化学药品，其纯度不低于化学试剂三级。

配置镀液所用的水用蒸馏水或去离子水。

步骤1中碱洗除油采用有机溶剂丙酮替代氢氧化钠碱洗液。

步骤3的阳极为锡锌镍三电极，其比例为锡:锌:镍=1:1 :1，需将锡锌按相同重量比热熔后铸成2cm宽的长条板，长度与镀槽等高，镍为与锡锌同样尺寸的板；使用时镍板和锡锌板数量相同。

水溶性添加剂为醛类液体和NaOH溶液按照体积比1：20混合，然后滴加酮物质，待析出沉淀后吸滤干燥，在水溶性添加剂中加入磺化后的表面活性剂。

优点及效果：本发明的电镀光亮锡锌镍溶液属环保型，添加剂为水溶性物质，且用量少，药品价格低廉，溶液成本低廉，且常温处理，电镀的电流密度小，溶液属碱性，溶液基本无沉渣，稳定性高，电镀10min镀层可达到10μm，沉积速度快，生产成本低，在3.5%NaCl溶液中的自腐蚀电位为-0.30，而钝化区间达到0.45V，镀层表面光亮细密，镀层具有良好的耐蚀性能。

附图说明：附图1为本发明镀层的能谱图。

具体实施方式

本发明的总体技术思路是：所述工艺按照以下步骤进行：

电镀光亮锡锌镍合金工艺，其特征在于：所述工艺按照以下步骤进行：

步骤1. 碱洗除油：去除预镀零件油污并不改变零件的尺寸，碱洗液为氢氧化钠（质量百分比为5.0%），碱洗液加热到70℃，把预镀件置于碱液中3.0～5.0min，碱洗的目的是为了去除零件表面的油脂。同时保证表面颜色不变黑均可；

步骤2. 活化：活化溶液的组成为：碳钢活化溶液为包括5%盐酸（质量百分比），活化时间为5~10min；铜件活化液为10%硝酸水溶液(质量百分比)，活化3~5min；

步骤3. 电镀：电镀溶液的组成为：焦磷酸钾（K₄P₂O₇）170g/L，硫酸亚锡（SnSO₄）11g/L，硫酸锌（ZnSO₄·7H₂O）25g/L，硫酸镍（NiSO₄·6H₂O）25g/L，硫酸钠（NaSO₄）60g/L，水溶性添加剂0.6g/L，松香（C₁₉H₂₉COOH）0.3g/L，十二烷基磺酸钠（C₁₂H₂₅SO₃Na）1.5g/L，电流密度0.05A/dm²，温度为25℃~45℃，pH为8.5，电镀时间为10min，阳极为锡锌镍三电极，其比例为锡:锌:镍=1:1 :1，阴极为碳钢。

由于本次实验的药品不是很好溶解，所以配溶液时一定要按顺序加药品。

（1）先用一定量的水溶解所需的焦磷酸钾。

（2）向（1）溶液中加入硫酸亚锡，使之溶解。

（3）再取容器单独用水溶解所需量的硫酸锌，使之溶解后倒入溶液(2)中，再进行搅拌使两个溶液完全相容。

（4）再取容器单独用水溶解所需量的硫酸镍溶液，使之溶解后倒入溶液(3)中，再进行搅拌使两个溶液完全相溶。

（5）称量所需的硫酸钠直接加到溶液（4）中进行溶解。

（6）再向溶液5中倒入蒸馏水，使溶液到达所需的体积。

（7）最后加入添加剂，搅拌溶解。

为了得到良好的镀层，除必须严格按照工艺规定的要求进行电镀外，还必须注意以下几点：

a．镀液配置所用化学药品，其纯度不低于化学试剂三级；

b．配置镀液所用的水最好用蒸馏水或去离子水；

c．添加剂加入是不应过量，添加剂在使用过程中消耗较慢应勤加、少加；

d．镀液要经常过滤，以保持镀液的清洁。

上述步骤1碱洗除油是采用碱洗溶液除油，其中碱洗溶液的组成按质量比为：氢氧化钠5.0％，利用上述碱洗溶液在常温下将碳钢浸洗3～5s。

上述步骤1碱洗除油可以采用有机溶剂（丙酮）去除表面油污。

上述步骤3的阳极为锡锌镍三电极，其比例为锡:锌:镍=1:1 :1，需将锡锌按相同重量比热熔后铸成2cm宽的长条板，长度与镀槽等高，镍为与锡锌同样尺寸的板。使用时镍板和锡锌板数量相同。

水溶性添加剂为醛类液体和NaOH溶液按照体积比1：20混合，然后滴加酮物质，待析出沉淀后吸滤干燥，在水溶性添加剂中加入磺化后的表面活性剂。醛类液体如苯甲醛液体，酮物质如丙酮，表面活性剂采用OP10。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

随实质审查请求书一同提交的参考资料是电镀光亮锡锌镍处理后的零件表面形貌图，图（a）为不加水溶性添加剂的零件表面形貌图；图（b）为添加水溶性添加剂的零件表面形貌图；图1为镀层合金能谱。如图所示，经过以上工艺处理后，施镀10min后，镀层厚度达到10um以上，膜层致密均匀，其在3.5%Nacl中的自腐蚀电位达到-0.30，钝化区间达到0.45V，耐蚀性能优良，且呈镜面光亮。本发明的优点是电流密度低，短时间内（5~10min）可达到10μm，表面均匀致密，呈银白色镜面光亮。水溶性添加剂为水溶性，无毒。水溶性添加剂为醛类液体和NaOH溶液按照体积比1：20混合，然后滴加酮物质，待析出沉淀后吸滤干燥，在水溶性添加剂中可加入磺化后的OP10，增加镀层表面光亮度。

实施例：将碳钢试样作为阴极，首先放入5%NaOH中，加热到70℃，放置3~5min，水洗后放入5%盐酸中，活化5min，要彻底去除表面锈蚀，水洗，然后电镀，电镀阳极采用镍板和锡锌板，两者尺寸大小相同，放置于镀槽两侧，用铜线与电镀电源连接，电源采用直流稳压电源。电镀液：焦磷酸钾（K₄P₂O₇）170g/L，硫酸亚锡（SnSO₄）11g/L，硫酸锌（ZnSO₄·7H₂O）25g/L，硫酸镍（NiSO₄·6H₂O）25g/L，硫酸钠（NaSO₄）60g/L，水溶性添加剂 0.6g/L，松香（C₁₉H₂₉COOH）0.3g/L，十二烷基磺酸钠（C₁₂H₂₅SO₃Na）1.5g/L，电流密度0.05A/dm²，温度为25℃~45℃，pH为8.5，电流密度0.05A/dm²，常温，电镀10min，电镀试样厚度11μm，表面呈银白色，光亮。

Claims

1.一种电镀光亮锡锌镍合金工艺，其特征在于：所述工艺按照以下步骤进行：

步骤1.碱洗除油：去除预镀零件油污并不改变零件的尺寸，碱洗液为氢氧化钠，浓度质量百分比为5.0%，碱洗液加热到70℃，把预镀件置于碱液中3.0～5.0min，以去除零件表面的油脂和保证表面颜色不变黑为目的；

步骤2.活化：活化溶液的组成为：碳钢活化溶液和铜件活化液，碳钢活化溶液为质量百分比5%的盐酸，活化时间为5~10min；铜件活化液为质量百分比10%硝酸水溶液，活化3~5min；

步骤3.电镀：电镀溶液的组成为：焦磷酸钾170g/L，硫酸亚锡11g/L，硫酸锌25g/L，硫酸镍25g/L，硫酸钠60g/L，水溶性添加剂0.6g/L，松香0.3g/L，十二烷基磺酸钠1.5g/L，电流密度0.05A/dm²，温度为25℃~45℃，pH为8.5，电镀时间为10min，阳极为锡锌镍三电极，其比例为锡:锌:镍=1:1 :1，阴极为碳钢；

配溶液时一定要按如下顺序加药品；

（1）先用一定量的水溶解所需的焦磷酸钾；

（2）向（1）溶液中加入硫酸亚锡，使之溶解；

（5）称量所需的硫酸钠直接加到溶液（4）中进行溶解；

（6）再向溶液5中倒入蒸馏水，使溶液到达所需的体积；

（7）最后加入水溶性添加剂，搅拌溶解。

2.根据权利要求1所述的电镀光亮锡锌镍合金工艺，其特征在于：镀液配置所用化学药品，其纯度不低于化学试剂三级。

3.根据权利要求1所述的电镀光亮锡锌镍合金工艺，其特征在于：配置镀液所用的水用蒸馏水或去离子水。

4.根据权利要求1所述的电镀光亮锡锌镍合金工艺，其特征在于：步骤1中碱洗除油采用有机溶剂丙酮替代氢氧化钠碱洗液。

5.根据权利要求1所述的电镀光亮锡锌镍合金工艺，其特征在于：步骤3的阳极为锡锌镍三电极，其比例为锡:锌:镍=1:1 :1，需将锡锌按相同重量比热熔后铸成2cm宽的长条板，长度与镀槽等高，镍为与锡锌同样尺寸的板；使用时镍板和锡锌板数量相同。

6.根据权利要求1所述的电镀光亮锡锌镍合金工艺，其特征在于：水溶性添加剂为醛类液体和NaOH溶液按照体积比1：20混合，然后滴加酮物质，待析出沉淀后吸滤干燥，在水溶性添加剂中加入磺化后的表面活性剂。