CN104925767A - 电子级氨基磺酸镍的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子级氨基磺酸镍的制备方法，在一定浓度的氨基磺酸水溶液中，加入金属镍搅拌活化，待镍离子含量在反应体系中达到0.5％～3％后缓慢加入反应所需的固体氨基磺酸，同时向反应釜缓慢通入催化剂M，反应放热明显，控制通入速度来控制反应温度，当反应液pH到达4.4时认为反应完全，经过滤—浓缩—过柱，得到产物。本发明技术优势明显：1)采用氨基磺酸水溶液活化镍粉，避免矿物酸的引入，提高了产品品质；2)固体加料机分批次缓慢加入反应所需的氨基磺酸，抑制了氨基磺酸的水解，降低了成品中硫酸盐的浓度；3)催化剂为低浓度臭氧，加快了反应速度；4)反应液经阴离子交换树脂处理后，大大降低了产品阴离子残留。

Description

电子级氨基磺酸镍的制备方法

技术领域

本发明涉及一种电子电镀中槽液的新合成工艺，具体的是涉及一种电子级氨基磺酸镍的制备方法。

背景技术

氨基磺酸镍是高端电镀及电子电镀中的一种主盐，相比传统的硫酸镍，氯化镍镀镍它具有，镀层沉积速度快，脆性低，结晶细致等突出优点。随着高端镀镍及精细电镀的应用推广，氨基磺酸镍作为电镀主盐的市场前景广阔。

高端镀镍对电镀主盐氨基磺酸镍质量要求越来越高，不少国内外厂家也开始尝试以镍粉或镍盐为原料来制备高纯氨基磺酸镍的方法，如：

1)金川公司专利CN103818888A提到采用有机萃取相萃取水相中的镍离子，得到含量高的镍离子有机相，再用氨基磺酸水溶液反萃取得到氨基磺酸水溶液。

2)专利CN101704517A以硫酸镍制备氢氧化镍或碱式碳酸镍沉淀，沉淀经过滤后采用大量去离子水(1吨沉淀物大约消耗6吨去离子水)洗涤除去沉淀中的硫酸盐，含硫酸盐较低的沉淀在与氨基磺酸水溶液反应制备氨基磺酸镍。

现有的制备方法均存在一些不足之处，分析主要有以下几个方面问题：1)电解法能耗高产量低，难以满足现代化工业生产条件；2)有机萃取法需要充分混合静止萃取效率低，不适合大规模生产；3)采用金属镍直接与氨基磺酸水溶液反应，矿物酸作引发剂，反应之后成品中残留酸根离子，导致产品质量难以达到GBT23847-2009要求；4)以硫酸镍或者氯化镍的方案，其中难到以得晶型较好的氢氧化镍或者碱式碳酸镍沉淀，无法过滤洗涤沉淀中的硫酸盐，造成成品中硫酸盐含量大大超标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出一种生产周期短，产品质量高易于实现工业化的电子级氨基磺酸镍的制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是，在一定浓度的氨基磺酸水溶液中，加入金属镍于30～40℃下搅拌活化，待镍离子含量在反应体系中达到0.5％～3％后缓慢加入反应所需的固体氨基磺酸，同时向反应釜缓慢通入催化剂M，反应放热明显，控制通入速度来控制反应温度在30～40℃，当反应液pH到达4.4时认为反应完全，经过滤—浓缩—过柱，得到镍含量为电镀用电子级氨基磺酸镍水溶液。

按上述方案，所述的氨基磺酸水溶液质量百分比浓度为10％～15％。

按上述方案，所述的催化剂M为10％～15％低浓度的臭氧气体，其通入速度控制在20～30L/h。

本发明所涉及的反应方程式为：Ni+NH₂SO₃H→Ni(NH₂SO₃)₂。

按上述方案，所述的过柱工艺中其填充物为D301类弱碱性阴离子交换树脂，其用量为反应液质量的0.2％～0.5％，反应液通过柱流速控制在400～600kg/h。生产可采用双过滤柱来增加过滤效率，经过过柱后的产品质量达到GBT23847-2009要求。

按上述方案，所述的金属镍为任意粒径的镍粉，其中镍粉：氨基磺酸质量比为1～1.25：2.75～2.85。

相比传统的制备方法，本发明技术优势明显：

1)采用10％～15％的氨基磺酸水溶液活化镍粉，避免矿物酸的引入，提高了产品品质；

2)固体加料机分批次缓慢加入反应所需的氨基磺酸，抑制了氨基磺酸的水解，降低了成品中硫酸盐的浓度；

3)催化剂为低浓度臭氧，加快了反应速度，有效缩短生产周期且无任何有机物残留；

4)反应液经D301这类弱碱性阴离子交换树脂处理后，大大降低了产品阴离子残留。

具体实施方式

下面通过实例进一步阐明本发明的实质性特点和显著性进步，但本发明绝非仅局限于实例。

实施例1

向带有搅拌/温度计/鼓气管的500ml四口烧瓶中投入去离子水180g，加入氨基磺酸27g，控制温度为30～40℃搅拌溶解，待溶解完毕投入反应所需的镍粉35.2g，搅拌活化2h后检测体系中镍离子含量达到1.78％后开始缓慢通入臭氧气体，通气速度控制在20L/h，继续控制温度为30～40℃，同时缓慢加入反应所需的剩下固体氨基磺酸70g，加料完毕，监控反应体系pH值，待pH达到4.4后停止通气，过滤反应液浓缩至镍离子含量到180g/L后，降温至25℃，开始通过D301离子交换柱，过滤完毕即得到高纯氨基磺酸镍水溶液产品。

按照GBT23847-2009提供的检测方案进行检测，硫酸根含量小于850mg/L，无有机物残留，产率达96％。

实施例2

向带有机械搅拌/温度计/鼓气管的1000ml四口反应瓶中，依次投入去离子水700g，氨基磺酸70g，搅拌溶解后投入镍粉88g，30～40℃活化3h，测定体系中镍离子含量达2.91％后，通入臭氧气体，控制流速30L/h，同时缓慢加入反应所需剩下的氨基磺酸124g，反应放热明显冷却水控制反应温度在30～40℃，氨基磺酸加入完毕，监控体系pH值，待pH值上升至4.4后反应完全，停止通气过滤反应液，滤液浓缩至镍含量为180g/L左右(浓缩温度低于60℃)，降至常温浓缩液过阴离子交换树脂，得到电子级氨基磺酸镍水溶液产品。

经检测镍含量181.2g/L，pH＝4.5，比重为1.539g/ml，硫酸盐远小于850mg/L，氯离子检测不到，产品收率达到98％。

实施例3

向500L中试反应釜中加入去离子水300kg，开启搅拌投入氨基磺酸30kg，溶解后加入镍粉50kg升温至35℃搅拌活化3h，检测体系中镍含量达到2.21％后，开始从反应釜底阀处通入臭氧，控制流速为30L/h，同时通过固体物料加料器缓慢加入反应所需的剩余氨基磺酸107.7kg，加料速度控制50kg/L，放热明显夹套进冷却控温，氨基磺酸加入完毕，控温35度左右反应，同时监控反应液pH，待pH上升至4.5后停止反应过滤反应液，所得镍粉待下次套用。浓缩滤液至镍离子含量至180g/L左右时，停止浓缩降温至20度左右，开启循环泵让物料反复通过D301阴离子交换柱，控制流速为400kg/L，循环后检测体系中阴离子含量，达标后停止循环，得到镍含量为180g/L左右的氨基磺酸水溶液。经检测各项产品指标合格，达到国外厂家产品标准。

选用267ml标准赫尔槽，赫尔槽阴极试片可用铁片或铜片，尺寸为6O×lOOmm，厚O.2mm。阳极为高纯镍金属板，尺寸为63×70mm，厚1～2mm。试验时将氨基磺酸镍配置成500g/L，取250m1倒入洗净的赫尔槽中，放入经充分洗净的阳极和阴极，使之与槽壁充分密合，将阴阳极连接电源，溶液加热至60℃，然后调节可变电阻至要求的电流密度为2A，镀10min，取出试片，用水洗净，以热风吹干，观察镀层进行分析。镀层厚度较厚，基本无脆性，结晶饱满细致符合电子电镀要求。

Claims (5)

1.电子级氨基磺酸镍的制备方法，在一定浓度的氨基磺酸水溶液中，加入金属镍于30～40℃下搅拌活化，待镍离子含量在反应体系中达到0.5％～3％后缓慢加入反应所需的固体氨基磺酸，同时向反应釜缓慢通入催化剂M，反应放热明显，控制通入速度来控制反应温度在30～40℃，当反应液pH到达4.4时认为反应完全，经过滤—浓缩—过柱，得到电镀用电子级氨基磺酸镍水溶液。

2.按权利要求1所述的电子级氨基磺酸镍的制备方法，其特征在于所述的氨基磺酸水溶液质量百分比浓度为10％～15％。

3.按权利要求1所述的电子级氨基磺酸镍的制备方法，其特征在于所述的催化剂M为10％～15％低浓度的臭氧气体，其通入速度控制在20～30L/h。

4.按权利要求1所述的电子级氨基磺酸镍的制备方法，其特征在于所述的过柱工艺中其填充物为D301类弱碱性阴离子交换树脂，其用量为反应液质量的0.2％～0.5％，反应液通过柱流速控制在400～600kg/h。

5.按权利要求1所述的电子级氨基磺酸镍的制备方法，其特征在于所述的金属镍为任意粒径的镍粉，其中金属镍：氨基磺酸质量比为1～1.25：2.75～2.85。