CN103866302A

CN103866302A - 一种化学镀镍磷合金镀液配方

Info

Publication number: CN103866302A
Application number: CN201410062422.1A
Authority: CN
Inventors: 赵晓栋
Original assignee: Zhejiang Ocean University ZJOU
Current assignee: Zhejiang Ocean University ZJOU
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2014-06-18

Abstract

一种化学镀镍磷合金镀液配方，由前处理液与后处理液构成，前处理液由以下重量比原料制成：20-30%二甲胺，20-30%氨水，40-60%甲醛溶液；后处理液由以下重量比原料制成：20-25%粉煤灰，70-80%聚丙烯酰胺水。聚丙烯酰胺水中聚丙烯酰胺的含量为3-4%；前处理液与后处理液构成重量比为1:44~1:42。制备阳离子聚丙烯酰胺改性粉煤灰配方的方法包括以下步骤：前处理液步骤配置：按比例将二甲胺和氨水充分混合；按比例加入甲醛溶液，升温，反应，然后冷却备用；后处理液步骤配置：按比例将粉煤灰、聚丙烯酰胺水溶液搅拌混合。本发明以粉煤灰为原料，能耗低环境友好，可有效改善印染废水混凝脱色效果。

Description

一种化学镀镍磷合金镀液配方

技术领域

本发明涉及一种化学镀镍磷合金镀液配方，属于金属表面处理技术领域。

背景技术

化学镀镍，又称为无电解镀镍，是在金属盐和还原剂共同存在的溶液中靠自催化的化学反应而在金属表面沉积了金属镀层的新的成膜技术。因所形成的镀层金属能够提高基体耐磨、耐蚀和电化学防护性能目前普遍应用于航空、汽车、电子、石油等诸多商业领域。

化学镀与电镀相比，电镀只能对一些形状简单的工件进行施镀并且需要消耗大量电能，而化学镀只要镀液能浸泡到，与基体进行充分的溶质交换，镀层就会非常均匀，可达到仿形的效果。化学镀镍合金防护性能优异，含磷8%(wt)以上便可达到表面无空隙、无裂纹，只要经过简单的前处理，镀层与基体的结合力就会远大于电镀层。因此化学镀技术被认为在铁、铝、镁等金属表面防腐处理技术中应用最经济使用的方法之一。

化学镀镍中次亚磷酸盐一直被认为是最合适的还原剂。最早在1916年，Roux从柠檬本盐和次磷酸盐溶液中沉积出金属镍，并且申请了第一个化学镀镍专利。1950年美国科学家Brenner和Riddell申请的专利中提出，次亚磷酸钠在具有催化活性和足够能量的条件下能够释放电子使Ni²⁺还原成镍镀层。后期次亚磷酸钠又被广泛应用于化学镀银、化学镀铁、化学镀金等领域。目前市面上的镀液通常从成本和稳定性考虑，镀液中次亚磷酸钠的适宜浓度为25~45g/L。但通常情况下次亚磷酸中磷利用率不高，且反应过程中会有大量亚磷酸副产物，这部分磷不仅无法回收利用，而且会导致镀液PH急剧变化，从而造成镀液使用周期较短、镀层中磷含量难以控制等问题。实际进行化学镀时，往往随着反应进行，镀层界面反应物浓度逐渐降低，沉积速率也会下降，从而使得镀层致密性下降，目前是一个急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种化学镀镍磷合金镀液配方。

本发明要解决的是现有情况下次亚磷酸中磷利用率不高，且反应过程中会有大量亚磷酸副产物，这部分磷无法回收利用的不足。

为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：

一种化学镀镍磷合金镀液配方，每升镀液含六水硫酸镍20 ~ 45g，次亚磷酸钠5~25g，葡萄糖6~35g，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）80~120g，乳酸钠缓冲液5~10mg，乳酸1~5mg，甘氨酸1~3g，硫代硫酸钠20~50μg，硫脲10~30μg，余量为水。

所述葡萄糖为普通分析纯，粒径均匀；聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为化学纯。

所述镀液施镀温度为50~75℃，镀液PH为4.0~5.5。

制备方法，包括以下步骤：首先将六水硫酸镍和聚乙烯吡咯烷酮PVP用去离子水溶解，然后依次加入乳酸钠缓冲液5~10mg，乳酸1~5mg，甘氨酸1~3g，硫代硫酸钠20~50μg，硫脲10~30μg，升温至50℃时，加入定量次亚磷酸盐和葡萄糖复合还原剂，搅拌均匀。待其完全溶解后，调节PH至4.5，升温至75℃待用即可。

本发明的有益效果是：新型添加剂配方作为还原剂代替部分次亚磷酸盐与镍离子配位，引入聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为分散剂和催化剂，提高了镍离子在基体表面与次亚磷酸盐的自催化活性，提高镀液的稳定性，降低了施镀温度；在酸性环境下葡萄糖中醛基能与镍离子形成了配合物，然后与镀液中游离的磷置换成镍磷合金沉积，使沉积温度大幅度降低，降低了生产能耗，为企业增加效益。同时由于本发明选择葡萄糖为添加剂拓宽了pH 使用范围和光泽度。

本发明实施简单，能耗低，在较低的温度下就可获得性能较好的镀层，大幅降低废液处理成本，提高镀液中磷利用率，为企业创造较高的利润，具有较好的推广应用价值。

附图说明

图1 为本发明实施例1 制得的化学镀层的XRD图；

图2 为本发明实施例1 制得的化学镀层的电化学交流阻抗曲线；

图3 为本发明实施例1 制得的化学镀层的电化学极化曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

按照如下配方配制一种新型添加剂的镍磷化学镀液：

六水硫酸镍 20g

次亚磷酸钠 15g

聚乙烯吡咯烷酮（PVP） 100g

乳酸钠缓冲液（PH4.5） 7mg

乳酸 4mg

甘氨酸 1.5g

硫代硫酸钠 30μg

硫脲 10μg

余量为水。

按比例依次配制完溶液后，测量PH值，并用稀硫酸和碳酸氢钾溶液调节PH为4.7，施镀温度为75℃。

得到的镍磷合金镀层性能指标：

腐蚀电位 535mV vs SCE

中性盐雾试验（25μm） 2000~2500h

沉积速率 20μm/h

显微硬度 1850HV

孔隙率无

其中显微硬度采用 HXR-1000TM数字式显微硬度计，中性盐雾采用上海JK-FH90复合盐雾试验箱。

实施例2

按照如下配方配制一种新型添加剂的镍磷化学镀液：

六水硫酸镍 25g

次亚磷酸钠 20g

聚乙烯吡咯烷酮（PVP） 100g

乳酸钠缓冲液（PH4.5） 7mg

乳酸 4mg

甘氨酸 2g

硫代硫酸钠 30μg

硫脲 10μg

余量为水。

得到的镍磷合金镀层性能指标：

腐蚀电位 405mV vs SCE

中性盐雾试验（25μm） 1200~2500h

沉积速率 22μm/h

显微硬度 2500HV

孔隙率无

实施例3

按照如下配方配制一种新型添加剂的镍磷化学镀液：

六水硫酸镍 40g

次亚磷酸钠 30g

聚乙烯吡咯烷酮（PVP） 120g

乳酸钠缓冲液（PH4.5） 5mg

乳酸 2mg

甘氨酸 3g

硫代硫酸钠 30μg

硫脲 20μg

余量为水。

得到的镍磷合金镀层性能指标：

腐蚀电位 375mV vs SCE

中性盐雾试验（25μm） 1800~3000h

沉积速率 17μm/h

显微硬度 2000HV

孔隙率无

实施例4

按照如下配方配制一种新型添加剂的镍磷化学镀液：

六水硫酸镍 45g

次亚磷酸钠 20g

聚乙烯吡咯烷酮（PVP） 90g

乳酸钠缓冲液（PH4.5） 6mg

乳酸 4.5mg

甘氨酸 1.5g

硫代硫酸钠 20μg

硫脲 20μg

余量为水。

得到的镍磷合金镀层性能指标：

腐蚀电位 350mV vs SCE

中性盐雾试验（22μm） 1800~2700h

沉积速率 15μm/h

显微硬度 2500HV

孔隙率无

本发明相比市场上现有镀液具有如下优点：

1、镀液中磷含量低、利用率高，稳定性好。

2、镀液沉积速率稳定、镀层致密性均匀。

3、镀层电化学性能优异，孔隙率低，显微硬度高。

4、废液中磷含量低，回收成本低。

5、本发明可广泛应用于石油管道、自来水输送管道管件、电子器件的防腐处理和机械制造、镀层装饰等领域。

Claims

1.一种化学镀镍磷合金镀液配方，其特征在于：每升镀液含六水硫酸镍20 ~ 45g，次亚磷酸钠5~25g，葡萄糖6~35g，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）80~120g，乳酸钠缓冲液5~10mg，乳酸1~5mg，甘氨酸1~3g，硫代硫酸钠20~50μg，硫脲10~30μg，余量为水。

2.根据权利要求1所述的一种化学镀镍磷合金镀液配方，其特征在于：所述葡萄糖为普通分析纯，粒径均匀；聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为化学纯。

3.根据权利要求1所述的一种化学镀镍磷合金镀液配方，其特征在于：所述镀液施镀温度为50~75℃，镀液PH为4.0~5.5。

4.一种制备权利要求1、2或3所述的一种化学镀镍磷合金镀液配方的方法，其特征在于包括以下步骤：首先将六水硫酸镍和聚乙烯吡咯烷酮PVP用去离子水溶解，然后依次加入乳酸钠缓冲液5~10mg，乳酸1~5mg，甘氨酸1~3g，硫代硫酸钠20~50μg，硫脲10~30μg，升温至50℃时，加入定量次亚磷酸盐和葡萄糖复合还原剂，搅拌均匀；待其完全溶解后，调节PH至4.5，升温至75℃待用即可。