CN105002532A

CN105002532A - 一种低泡型弱酸性氯化物锌镍合金电镀液

Info

Publication number: CN105002532A
Application number: CN201510518948.0A
Authority: CN
Inventors: 李宁; 田相军; 代洋洋; 冯荣坤; 黎德育
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2015-08-21
Filing date: 2015-08-21
Publication date: 2015-10-28

Abstract

一种低泡型弱酸性氯化物锌镍合金电镀液，本发明涉及电镀锌镍合金技术领域。本发明要解决现有镀液无法进行空气搅拌操作，光亮度低、耐蚀性能差的技术问题。该电镀液的组分包括氯化锌、氯化镍、氯化钾、氯化铵、主光亮剂、载体光亮剂、走位剂和络合剂。本发明的电镀液能够进行空气搅拌、连续过滤的操作，不会产生大量气泡，并且能够得到镜面级光亮的镀层，电流范围宽。本发明低泡型弱酸性氯化物锌镍合金电镀液用于电镀。

Description

一种低泡型弱酸性氯化物锌镍合金电镀液

技术领域

本发明涉及电镀锌镍合金技术领域。

背景技术

锌合金电镀工艺研究相对比较多、应用更广的是Zn-Ni、Zn-Fe以及Zn-Co合金。Zn-Fe合金主要可以替代传统的镀锌工艺，这种工艺对镀层中铁的含量要求较高，均镀能力不好，温度波动对镀层影响大，维护不方便；Zn-Co合金多用作代铬镀层，钴金属价格相对较贵，运行成本很高。相比之下，锌镍合金镀层物理化学性质表现更优异。锌镍合金镀层中镍含量在13wt％左右时比同厚度镀锌层耐蚀效果提高到5倍以上；镀后进行钝化处理，可以让耐蚀性得到大幅度提升。

Zn-Ni合金按照镀液的酸碱性可以分为酸性体系和碱性体系。碱性体系下，工作温度低、电流效率低、用易造成氢脆。酸性体系的突出优点是电流效率非常高，通常可以达到94％-98％，有着很快的沉积速度，对于钢铁基体所造成的氢脆比较小，电镀污水的处理过程也是十分简单，合金镀层中镍的质量分数容易控制，很适合工业化生产运行

关于所说的锌镍合金电镀一般采用壬基酚聚氧乙烯醚作为载体光亮剂，十二烷基硫酸钠作为润湿剂如专利200910094368.8一种锌镍合金电镀液选用平平加、十二烷基磺酸钠和糖精等一种或几种进行组合获得合金镀层，而平平加、十二烷基磺酸钠等采用如仍然采用空气过滤会造成渡液冒出大量气泡，以致溢出。

专利200680028815.4(老莱奥纳德·L·达达里奥等)，锌镍合金电镀系统中采用聚乙二醇-3350作为载体光亮剂，取得了全光亮镀层，但采用硼酸或硼酸与醋酸钠组合作为缓冲剂，硼酸需要加热至70℃以上才能溶解，而温度较低时又容易析出，造成镀液不稳定。而且多种物质的添加剂使渡液过于复杂，不利于渡液的后期维护。

但镀锌镍合金工艺向高速、光亮发展,普遍采用空气搅拌和连续过滤装置。而空气搅拌如仍采用十二烷基硫酸钠作润湿剂、op类或平平加类作载体光亮剂，则在镀液表面会产生大量泡沫层,以致溢出镀槽,使生产无法正常进行。因此研究低泡型弱酸性电镀液成为当前镀锌镍合金工艺中需要解决的一个问题。

发明内容

本发明要解决现有镀液无法进行空气搅拌操作，光亮度低、耐蚀性能差的技术问题，而提供一种低泡型弱酸性氯化物锌镍合金电镀液。

一种低泡型弱酸性氯化物锌镍合金电镀液的组分包括氯化锌、氯化镍、氯化钾、氯化铵、主光亮剂、载体光亮剂、走位剂和络合剂；

其中，氯化锌的浓度为80～100g/L、氯化镍的浓度为120～140g/L、氯化钾的浓度为100～140g/L、氯化铵的浓度为50～80g/L、主光亮剂的浓度为5～20mL/L、载体光亮剂的浓度为10～30mL/L、走位剂的浓度为10～20mL/L、络合剂的浓度为20～50mL/L。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用的光亮剂中复用合载体光亮剂聚乙二醇替代了OP类及平平加类载体光亮剂，而且具有很好的润湿性能，不用在添加性能不稳定的十二烷基硫酸钠等阴离子活性剂，具有表面低泡性，能够进行空气搅拌、连续过滤等操作。

2、本发明的低泡型弱酸性锌镍合金电镀液，间苯二酚作为络合剂，在弱酸性条件下，和锌离子络合能力更强，众所周知锌镍合金电镀属于异常共沉积，即锌离子优先沉积，控制锌离子过快沉积，使得产品表面的镍沉积均匀分布，保持在10～16℅的范围内，络合剂含量过低，镀层镍含量会下降；络合剂含量过高，镀层镍含量会上升，经过无数实验、实践，本发明最佳范围10～30ml/L

3、氯化铵充当导电盐地同时替代硼酸做pH缓冲剂，无需加热即可溶解，不像硼酸需要加热至70℃以上才能溶解，而温度较低时又容易析出。工作温度范围较宽，无需加热即可在常温下电镀，节约能源，降低成本。经试验渡液的缓冲能力和硼酸基本相同。

4、在1A下进行赫尔槽实验，能够得到镜面级光亮的赫尔槽片，电流密度1-4A/L电流范围宽。

本发明低泡型弱酸性氯化物锌镍合金电镀液用于电镀。

附图说明

图1为实施例一得到的一种低泡型弱酸性氯化物锌镍合金电镀液进行空气搅拌后的现状图；

图2为实施例一得到的一种低泡型弱酸性氯化物锌镍合金电镀液加入壬基酚聚氧乙烯醚进行空气搅拌后的现状图；

图3为实施例一得到的一种低泡型弱酸性氯化物锌镍合金电镀液进行赫尔槽实验得到的赫尔槽试片图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式一种低泡型弱酸性氯化物锌镍合金电镀液，其特征在于该镀液的组分包括氯化锌、氯化镍、氯化钾、氯化铵、主光亮剂、载体光亮剂、走位剂和络合剂；

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述主光亮剂的组成包括邻氯肉桂酸、甲醛和无水乙醇；其中，邻氯肉桂酸的浓度为10～30g/L，甲醛浓度为15～40g/L，余量为无水乙醇。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：载体光亮剂的组成包括聚乙二醇-400、聚乙二醇-1000、聚乙二醇-4000、聚乙二醇-6000和蒸馏水，其中，聚乙二醇-400浓度为10～40g/L，聚乙二醇-1000浓度为10～40g/L，聚乙二醇-4000浓度为10～40g/L，聚乙二醇-6000浓度为10～40g/L，余量为蒸馏水。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：走位剂的组成包括2-氨基吡啶、1-4-丁二醇和蒸馏水；其中，2-氨基吡啶浓度为20～60g/L、1-4-丁二醇浓度为40～70g/L，余量为蒸馏水。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：络合剂的组成包括间苯二酚和蒸馏水，其中，间苯二酚浓度为100～250g/L，余量为蒸馏水。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：电镀液的工作温度为25～40℃；工作pH值5.3～5.8，采用氨水和稀盐酸调节pH；电流密度为1A/dm²～4A/dm²。其它与具体实施方式一至五之一相同。

采用以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例一：

本实施例一种低泡型弱酸性氯化物锌镍合金电镀液的制备方法具体是按照以下步骤进行的：

一、将15g邻氯肉桂酸、10g甲醛和无水乙醇加入烧杯中，采用磁力搅拌器搅拌至澄清，然后在1L容量瓶中加无水乙醇定容，得到主光亮剂1L；

二、将15g聚乙二醇-400、15g聚乙二醇-1000、15g聚乙二醇-4000、15g聚乙二醇-6000和蒸馏水放入烧杯中，采用磁力搅拌器搅拌至澄清，然后在1L容量瓶中加蒸馏水定容，得到载体光亮剂1L；

三、将30g 2-氨基吡啶、40g 1-4-丁二醇和蒸馏水放入烧杯中，采用磁力搅拌器搅拌至澄清，然后在1L容量瓶中加入蒸馏水定容，得到走位剂溶液1L；

四、将100g间苯二酚和蒸馏水放入烧杯，采用磁力搅拌器搅拌至澄清，然后在1L容量瓶中定容，得到络合剂1L；

五、在1L烧杯中，加入氯化锌90g、氯化镍130g、氯化钾120g和氯化铵60g，然后加入蒸馏水至700mL，采用磁力搅拌器搅拌至澄清；然后加入步骤一得到的主光亮剂20mL、步骤二得到的载体光亮剂20mL、步骤三得到的走位剂10mL和步骤四得到的络合剂20mL混合均匀，采用氨水调节pH至5.5，然后加入蒸馏水定容至1L，得到一种低泡型弱酸性氯化物锌镍合金电镀液1L。

将400mL本实施例得到的镀液装入500mL烧杯中，用鼓泡机进行空气搅拌，搅拌时间为10min，得到镀液状态图如图1所示，从图中可以看出本实施例制备的镀液几乎没有泡沫产生，证实这种镀液具有低泡型能，可以进行空气搅拌和连续过滤等操作。

向本实施例得到的镀液中加入浓度为2g/L的壬基酚聚氧乙烯醚时，用鼓泡机进行空气搅拌，搅拌时间为10min，得到镀液状态图如图2所示，从图中可以看出本实施例制备的镀液有大量泡沫产生，甚至溢出烧杯。

将250mL本实施例得到的镀液放入267mL赫尔槽中，用黄铜赫尔槽试片进行赫尔槽实验，得到全光亮赫尔槽试片，如图3所示，从图中能够清晰的映像出刻度尺的尺度线，光亮度达到镜面级，电流范围宽。

将500mL本实施例得到的低泡型弱酸性氯化物锌镍合金电镀液放入电镀槽中，对10mm×5mm×0.5mm低碳钢铁基材进行电镀，电镀液的工作温度为35℃，电流密度为2.2A/dm²，时间为10min。然后使用XRF测试镀层厚度和镀层中镍含量，仪器型号CMI900，将待测片置于光圈下，调焦后聚焦激光，选取测试文件后进行测试。同一镀片选取五个点，取平均值记录。若差异过大，重新做镀片测试。同时记录镀层镍含量。

实施例二：

在1L烧杯中，加入氯化锌100g、氯化镍130g、氯化钾130g和氯化铵70g，然后加入去蒸馏水至700mL，用磁力搅拌器搅拌至澄清；然后加入主光亮剂20mL、载体光亮剂20mL、走位剂10mL和络合剂20mL混合均匀，采用氨水调节pH至5.5，然后加入蒸馏水定容至1L，得到一种低泡型弱酸性氯化物锌镍合金电镀液1L；

其中主光亮剂的组成包括邻氯肉桂酸、甲醛和无水乙醇；其中，邻氯肉桂酸的浓度为20g/L，甲醛浓度为15g/L，余量为无水乙醇；

其中载体光亮剂的组成包括聚乙二醇-400、聚乙二醇-1000、聚乙二醇-4000、聚乙二醇-6000和蒸馏水，其中，聚乙二醇-400浓度为20g/L，聚乙二醇-1000浓度为20g/L，聚乙二醇-4000浓度为20g/L，聚乙二醇-6000浓度为20g/L，余量为蒸馏水；

其中走位剂的组成包括2-氨基吡啶、1-4-丁二醇和蒸馏水；其中，2-氨基吡啶浓度为40g/L、1-4-丁二醇浓度为50g/L，余量为蒸馏水；

其中络合剂的组成包括间苯二酚和蒸馏水，其中，间苯二酚浓度为150g/L，余量为蒸馏水。

将500mL本实施例得到的低泡型弱酸性氯化物锌镍合金电镀液放入电镀槽中，对10mm×5mm×0.5mm低碳钢铁基材进行电镀，电镀液的工作温度为35℃，电流密度为2.2A/dm²，时间为10min。然后使用XRF测试镀层厚度和镀层中镍含量，仪器型号CMI900，将待测片置于光圈下，调焦后聚焦激光，选取测试文件后进行测试。测试镀层厚度和合金中镍含量。

实施例三：

在1L烧杯中，加入氯化锌100g、氯化镍140g、氯化钾130g和氯化铵70g，然后加入去蒸馏水至700mL，用磁力搅拌器搅拌至澄清；然后加入主光亮剂20mL、载体光亮剂20mL、走位剂10mL和络合剂20mL混合均匀，采用氨水调节pH至5.5，然后加入蒸馏水定容至1L，得到一种低泡型弱酸性氯化物锌镍合金电镀液1L；

其中光亮剂的组成包括邻氯肉桂酸、甲醛和无水乙醇；其中，邻氯肉桂酸的浓度为30g/L，甲醛浓度为20g/L，余量为无水乙醇；

其中载体光亮剂的组成包括聚乙二醇-400、聚乙二醇-1000、聚乙二醇-4000、聚乙二醇-6000和蒸馏水，其中，聚乙二醇-400浓度为25g/L，聚乙二醇-1000浓度为25g/L，聚乙二醇-4000浓度为25g/L，聚乙二醇-6000浓度为25g/L，余量为蒸馏水；

其中络合剂的组成包括间苯二酚和蒸馏水，其中，间苯二酚浓度为200g/L，余量为蒸馏水。

上述实施例的测试结果如下：

	厚度(μm)	镍含量(％)
			实施例一	7.1	11.8
实施例二	7.8	13.4
			实施例三	7.5	14.2

Claims

1.一种低泡型弱酸性氯化物锌镍合金电镀液，其特征在于该电镀液的组分包括氯化锌、氯化镍、氯化钾、氯化铵、主光亮剂、载体光亮剂、走位剂和络合剂；

2.根据权利要求1所述的一种低泡型弱酸性氯化物锌镍合金电镀液，其特征在于所述主光亮剂的组成包括邻氯肉桂酸、甲醛和无水乙醇；其中，邻氯肉桂酸的浓度为10～30g/L，甲醛浓度为15～40g/L，余量为无水乙醇。

3.根据权利要求1所述的一种低泡型弱酸性氯化物锌镍合金电镀液，其特征在于所述载体光亮剂的组成包括聚乙二醇-400、聚乙二醇-1000、聚乙二醇-4000、聚乙二醇-6000和蒸馏水，其中，聚乙二醇-400浓度为10～40g/L，聚乙二醇-1000浓度为10～40g/L，聚乙二醇-4000浓度为10～40g/L，聚乙二醇-6000浓度为10～40g/L，余量为蒸馏水。

4.根据权利要求1所述的一种低泡型弱酸性氯化物锌镍合金电镀液，其特征在于所述走位剂的组成包括2-氨基吡啶、1-4-丁二醇和蒸馏水；其中，2-氨基吡啶浓度为20～60g/L、1-4-丁二醇浓度为40～70g/L，余量为蒸馏水。

5.根据权利要求1所述的一种低泡型弱酸性氯化物锌镍合金电镀液，其特征在于所述络合剂的组成包括间苯二酚和蒸馏水，其中，间苯二酚浓度为100～250g/L，余量为蒸馏水。

6.根据权利要求1所述的一种低泡型弱酸性氯化物锌镍合金电镀液，其特征在于该电镀液的工作温度为25～40℃；工作pH值5.3～5.8，采用氨水和稀盐酸调节pH；电流密度为1A/dm²～4A/dm²。

7.根据权利要求1所述的一种低泡型弱酸性氯化物锌镍合金电镀液，其特征在于该电镀液的工作温度为35℃；工作pH值5.5；电流密度为2.2.A/dm²。