CN106521578A - 一种锌镍合金的电镀工艺 - Google Patents

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张达明
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    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00—Electroplating: Baths therefor
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Abstract

本发明公开了一种锌‑镍合金的电镀工艺，其采用的镀液组成为：氯化锌90‑110g/L，氯化镍110‑130g/L，氯化钾140‑160g/L，氯化铵80‑100g/L，硼酸25‑30g/L，十二烷基磺酸钠0.03‑0.06g/L，胡椒醛和OP‑15混合物0.8‑1.2g/L，胡椒醛与OP‑15质量比为1:(3‑5)，电镀条件为：电流密度Dk 2A/dm2，温度20‑30℃，pH值为4.5‑5.5。在该条件下，得到的镀层镍含量为13％左右，镀层外观细致均匀，与基体结合力强，并且耐腐蚀性能好，氢脆性能符合ASTM标准。

Description

一种锌镍合金的电镀工艺
技术领域
本发明涉及电镀技术领域，尤其涉及一种锌镍合金的电镀工艺。
背景技术
随着现代工业和科学技术的迅速发展，对材料表面的性能也提出了越来越高的质量要求，从而对防护镀层的质量要求也越来越高。飞机高强度钢的防护多采用松孔镀铬或铬-钛合金镀层，以防止氢脆现象发生，并提高其耐腐蚀性能。但是镀铬在电镀工艺中对环境污染严重。
上世纪七十年代开始，日本和其他一些国家为了提髙钢板的耐蚀性能，大量研究了钢基体上电镀锌镍合金的工艺。电镀溶液多采用简单盐溶液，如硫酸盐或氯化物，可以加入适量缓冲剂以维持稳定的pH值(如硼酸、醋酸、醋酸盐、柠檬酸盐等)，镀液pH较低，使用温度较高(40-60℃),这样可以使用较高的电流密度(Dk＝5-50A/dm2),使生产效率大大提高。Atsuyoshi等人发表了在钢带上电镀锌镍合金的专利，镀层中镍含量为13.2-13.8％。
锌镍合金电镀液的类型主要有以下几种：硫酸盐型、氯化物型、硫酸盐-氯化物型、焦磷酸盐型、氰化物型、醋酸盐型、氨基磺酸盐型。其中，氰化物镀液由于氰化物有剧毒，现在基本上已经不用了。焦磷酸盐镀液由于焦磷酸盐的溶解度较小，容易分解，故而常常需要在较高的温度下电镀，该体系镀液的pH值为8-10，它是碱性溶液，锌在该溶液中的自溶解速度较酸性溶液小，因此，锌阳极溶解比较正常，这是焦磷酸盐镀液的优点。氨基磺酸盐链液主要由硫酸锌和氨基磺酸镍组成，氨基磺酸盐能降低镀层的内应力，并且这种体系可以采用较大的阴极电流密度，所以可用来电镀较厚的锌-镍合金镀层。但是，氨基磺酸盐价格较高，使其推广受到限制。
发明内容
本发明的目的在于提出一种锌-镍合金的电镀工艺，能够减少氢脆现象发生，并提高其耐腐蚀性能。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种锌-镍合金的电镀工艺，其采用的镀液组成为：氯化锌90-110g/L，氯化镍110-130g/L，氯化钾140-160g/L，氯化铵80-100g/L，硼酸25-30g/L，十二烷基磺酸钠0.03-0.06g/L，胡椒醛和OP-15混合物0.8-1.2g/L，胡椒醛与OP-15质量比为1:(3-5)，电镀条件为：电流密度Dk 2A/dm2，温度20-30℃，pH值为4.5-5.5。
本发明的电镀工艺采用的镀液中，氯化锌和氯化镍向电解液中提供锌离子和镍离子，通过改变电镀槽液中的镍、锌离子的浓度比，可以控制镀层中锌和镍的含量比。发明人发现，镀层中镍含量随着氯化镍的增加而增加，而当镀液中氯化锌含量增加时，镀层中镍含量降低。在其他含量范围内，得到的镀层不能满足低氢脆性能的要求，只有将镀液控制在氯化锌90-110g/L，氯化镍110-130g/L时，其才满足氢脆性能。
pH值主要靠硼酸进行缓冲，pH值过高或过低，都会使含镍量超出镀层的最佳范围。pH值太低，阴极氢大量析出，电流效率低，覆盖能力下降，光亮度下降同时内应力增大，氢脆危险增加，并且锌阳极自溶解速度加快，镀液中Zn2+浓度增加，使镀液成分不稳定。pH值太高，相液容易发生浑浊，造成镀层毛刺和粗糙等弊病。因此，电镀过程中必须严格控制镀液的pH值。本发明的镀液体系pH值调节在4.5～6.5，pH值在此范围内，镀层中镍含量的变化很小。
温度对镀层组成的影响，是它对阴极极化、金属离子在阴极扩散层中的浓度、阴极电流效率等综合影响的结果。在锌-镍合金的共沉积中，镍的沉积速度比锌的沉积速度要慢，但随着温度的升高，反应速度加剧，镍在Zn(OH)2膜中的扩散速度也加快，使得镀层中的镍含量随温度升高而增加。但是温度较高时，电流密度增大，反而造成析氢严重，从而影响镀层外观和阴极电流效率。因此，为了得到满意的镀层，镀液温度应该控制在20-30℃。操作温度在30℃时，镀层中的镍含量可以达到13.85％,此时镀层表面细致光亮，当温度超过30℃时，镀层镍含量增加，镀层外观粗糙发暗，并且镀层的耐腐蚀性能超出最佳范围。
优选的，氯化锌100g/L，氯化镍120g/L。
优选的，操作温度为30℃，电流密度Dk 2A/dm2。在该条件下，得到的镀层镍含量为13％左右，镀层外观细致均匀，与基体结合力强，并且耐腐蚀性能好，氢脆性能符合ASTM标准。
本发明的电镀工艺制备得到的锌-镍合金，通过缺口延迟拉伸试验，其镀层氢脆负载时间超过260小时，其氢脆性能完全符合航空工业标准。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种锌-镍合金的电镀工艺，其采用的镀液组成为：氯化锌100g/L，氯化镍120g/L，氯化钾140g/L，氯化铵80g/L，硼酸25g/L，十二烷基磺酸钠0.06g/L，胡椒醛和OP-15混合物1.2g/L，胡椒醛与OP-15质量比为1:4，电镀条件为：电流密度Dk 2A/dm2，温度30℃，pH值为5.5。
在该条件下，得到的镀层镍含量为13％左右，镀层外观细致均匀，与基体结合力强，并且耐腐蚀性能好，氢脆性能符合ASTM标准。
实施例2
一种锌-镍合金的电镀工艺，其采用的镀液组成为：氯化锌90g/L，氯化镍110g/L，氯化钾150g/L，氯化铵90g/L，硼酸28g/L，十二烷基磺酸钠0.06g/L，胡椒醛和OP-15混合物1.1g/L，胡椒醛与OP-15质量比为1:3，电镀条件为：电流密度Dk 2A/dm2，温度20℃，pH值为4.5。
在该条件下，得到的镀层镍含量为13％左右，镀层外观细致均匀，与基体结合力强，并且耐腐蚀性能好，氢脆性能符合ASTM标准。
实施例3
一种锌-镍合金的电镀工艺，其采用的镀液组成为：氯化锌110g/L，氯化镍130g/L，氯化钾160g/L，氯化铵80g/L，硼酸30g/L，十二烷基磺酸钠0.03g/L，胡椒醛和OP-15混合物0.8/L，胡椒醛与OP-15质量比为1:5，电镀条件为：电流密度Dk 2A/dm2，温度25℃，pH值为5.5。
在该条件下，得到的镀层镍含量为13％左右，镀层外观细致均匀，与基体结合力强，并且耐腐蚀性能好，氢脆性能符合ASTM标准。

Claims (3)

1.一种锌-镍合金的电镀工艺，其采用的镀液组成为：氯化锌90-110g/L，氯化镍110-130g/L，氯化钾140-160g/L，氯化铵80-100g/L，硼酸25-30g/L，十二烷基磺酸钠0.03-0.06g/L，胡椒醛和OP-15混合物0.8-1.2g/L，胡椒醛与OP-15质量比为1:(3-5)，电镀条件为：电流密度Dk 2A/dm2，温度20-30℃，pH值为4.5-5.5。
2.根据权利要求1所述的锌-镍合金的电镀工艺，其特征在于，氯化锌100g/L，氯化镍120g/L。
3.根据权利要求1或2所述的锌-镍合金的电镀工艺，其特征在于，操作温度为30℃，电流密度Dk 2A/dm2。
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