CN108221006A

CN108221006A - 一种高效制备镍板的方法

Info

Publication number: CN108221006A
Application number: CN201810142311.XA
Authority: CN
Inventors: 余赞; 周振烈; 罗臻; 钱正宇; 钟文; 刘正; 熊永剑; 杜建军
Original assignee: Changde Jinde New Material Technology Co Ltd
Current assignee: Changde Jinde New Material Technology Co Ltd
Priority date: 2018-02-11
Filing date: 2018-02-11
Publication date: 2018-06-29

Abstract

本申请涉及包装材料生产技术领域，尤其涉及一种高效制备镍板的方法。该方法包括：将电铸液置于电铸槽中；调整电铸液的PH值，调整电铸液的温度；将母板的非工作面粘贴于固定板上，对母板的工作面喷淋钝化液，母板为镍板；将固定板与直流电源的负极连接，将含硫活镍冠与直流电源的正极连接；将固定板与含硫活镍冠置于电铸槽中并浸入电铸液的液面以下；接通直流电源，调整起始电流至15‑30A之间，8‑12分钟后，将电流调节至50‑110A；当母板的工作面沉积的镍板达到预设厚度时，将电流缓慢调至零，并断开直流电源；将镍板从母板的工作面上剥离下来，获得镍板。本申请所述的方法操作简单，容易控制，可极大提升镍板的制备效率，同时改善所铸镍板的质量。

Description

一种高效制备镍板的方法

技术领域

本申请涉及包装材料生产技术领域，尤其涉及一种高效制备镍板的方法。

背景技术

镍作为一种银白色的铁磁性金属，具有良好的抗氧化性和很强的抗腐蚀性能，其塑性和强度也很好，可承受各种压力加工。由于镍具有一系列的优良性能，可用来制造各种类型的不锈钢、软磁合金和合金结构钢，还大量用于电镀及催化剂生产，被广泛地应用于制碱行业、食品加工业以及仪器仪表行业。

镍因其应用广泛，一直被大量生产制造。现有的制镍方法主要有电解法、羰基化法和氢气还原法。其中，电解法因其原理简单，所得的产品杂质含量少，是制镍中较常用的方法。电铸法是利用电解原理来精确复制某些复杂或特殊形状工件的特种加工方法。现有的电铸法制镍是把预先按所需形状制成的原模作为阴极体，用镍块作为阳极体，一同放入含有镍离子溶液中，通以直流电。在电解作用下，原模表面逐渐沉积出镍层，达到所需的厚度后从溶液中取出，将镍层与原模分离，便获得与原模形状相对应的镍板。

但是，在现有电铸法制镍的过程中，无法同时兼顾镍板的制备效率和质量。例如，当电流密度较小时，可以获得优质的镍板，但其制备时间往往需要十几个小时，制备的效率较低；当电流密度较大时，镍板的制备效率较高，但常常伴随所铸镍层局部烧焦的现象，降低了铸件的质量。因此，如何提升制备效率，同时改善铸件质量，是电铸镍面临的一个问题。

发明内容

本申请提供了一种高效制备镍板的方法，以解决电铸法制镍过程中无法在提高制备效率的同时改善镍板质量的问题。

一种高效制备镍板的方法，所述方法包括如下步骤：

将电铸液置于电铸槽中，其中，每升所述电铸液包括300-400g氨基磺酸镍、4-15g氯化镍、30-35g硼酸、0.08-0.12g十二烷基硫酸钠、0.009-0.011g糖精和0.009-0.011g香豆素；

调整所述电铸液的PH值至3.8-4.1之间，调整所述电铸液的温度至40-45℃之间；

将母板的非工作面粘贴于固定板上，对所述母板的工作面喷淋钝化液，所述母板为镍板；

将所述固定板与直流电源的负极连接，将含硫活镍冠与所述直流电源的正极连接，其中，所述固定板与所述含硫活镍冠之间的距离为200-300㎜；

将所述固定板与所述含硫活镍冠置于所述电铸槽中并浸入所述电铸液的液面以下；

接通所述直流电源，调整起始电流至15-30A之间，8-12分钟后，将电流调节至50-110A；

当所述母板的工作面沉积的镍板达到预设厚度时，将电流缓慢调至零，并断开所述直流电源；

将所述镍板从所述母板的工作面上剥离下来，获得镍板。

可选的，所述电铸液的制备过程包括如下步骤：

将氨基磺酸镍、氯化镍、硼酸加入蒸馏水中，其中，每升蒸馏水加入300-400g氨基磺酸镍、4-15g氯化镍、30-35g硼酸；

将所述加入氨基磺酸镍、氯化镍、硼酸的蒸馏水倒入所述电铸槽中；

开启所述电铸槽的循环系统；

将十二烷基硫酸钠加入蒸馏水中煮沸，1-2小时后，过滤并倒入所述电铸槽中，其中，每升蒸馏水加入0.08-0.12g十二烷基硫酸钠；

将糖精用蒸馏水溶解之后，倒入所述电铸槽中，其中，每升蒸馏水加入0.009-0.011g糖精；

将香豆素加入无水乙醇中，使香豆素的浓度大于10％，溶解后，倒入所述电铸槽中，其中，每升蒸馏水加入0.009-0.011g香豆素。

可选的，所述调整所述电铸液的PH值至3.8-4.1之间，包括：

检测所述电铸液的PH值；

当所述电铸液的PH值大于4.1时，加入氨基磺酸；

当所述电铸液的PH值小于3.8时，加入碳酸镍溶液或4-6％wt的NaOH溶液。

可选的，所述母板的厚度为80-100μm。

可选的，所述母板的工作面在喷淋钝化液之前，还要经过以下步骤：

用离子水冲洗所述母板的工作面；

用清洁液喷淋所述母板的工作面，随后用离子水冲洗干净；

用9-11‰NaOH溶液喷淋所述母板的工作面，3-5秒后用离子水冲洗干净；

用9-11‰HCL溶液喷淋所述母板的工作面，随后用离子水冲洗干净。

可选的，所述钝化液为5-10‰的K₂Cr₂O₇溶液，所述母板的工作面在喷淋所述钝化液之后，等待5-10秒用离子水冲洗干净。

可选的，将所述含硫活镍冠放入电铸槽之前，还包括如下步骤：用洗涤剂洗涤所述含硫活镍冠，并用蒸馏水或去离子水冲洗干净。

可选的，所述含硫活镍冠放置于钛篮中，所述钛篮外设有阳极袋。

可选的，所述直流电源的电阻为实心铜棒。

可选的，将所述镍板从所述母板的工作面上剥离下来之后，还包括如下步骤：用离子水冲洗所述镍板，随后用所述K2Cr2O7钝化液均匀喷淋于所述镍板表面，钝化50-70秒，之后用离子水冲洗干净。

本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：

本申请提供的一种高效制备镍板的方法，在电铸镍的过程中，通过优选电铸液的成分及各成分的合理配比、调整电铸液的PH值及温度、改变电阻、控制电流，增大电流密度，提高电流效率，从而极大地提高了镍板的制备效率，并且改善了镍板的质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种高效制备镍板的方法的流程图。

图2为本申请实施例提供的一种电铸液的制备流程图。

图3为本申请实施例提供的一种调整电铸液PH值的流程图。

具体实施方式

请参考附图1，该图示出了本实施例提供的一种高效制备镍板的方法的流程图。该方法包括如下步骤：

步骤1，将电铸液置于电铸槽中，其中，每升电铸液包括300-400g氨基磺酸镍、4-15g氯化镍、30-35g硼酸、0.08-0.12g十二烷基硫酸钠、0.009-0.011g糖精和0.009-0.011g香豆素。

氨基磺酸镍主要在电铸过程中提供镍离子，本实施例中氨基磺酸镍在电铸液中的浓度为300-400g每升，浓度比较高，可允许采用较高的电流密度，沉积速度较快，镀层色泽均匀，从而提高了制备效率，改善了铸件质量。

在电铸液中，氯化镍作为阳极活化剂能够促进阳极的含硫活镍冠正常溶解，在电铸过程中，可及时补充电铸液中镍离子的含量，并且可提高电铸液的导电性和改善电铸液的分散能力。电铸液中，氯化镍含量过低，易造成阳极钝化，导致电铸液中镍离子含量降低；氯化镍含量过高，会导致阳极过腐蚀，造成所铸镍层产生毛刺现象，并且会增加所铸镍层的内应力。本实施例中，氯化镍的含量为4-15g每升，既可保证电铸液中镍离子的含量，又避免了所铸镍层毛刺现象的产生。

硼酸是电铸液PH值的缓冲剂，能稳定电铸液的PH值，可减缓阴极区电铸液PH值的增大，允许使用较高的阴极电流而不致使阴极上析出氢氧化物。硼酸还具有改善镀层性质的作用，帮助产生平整性好、延展性好的镀层，但它的含量过高会降低阴极电流效率。本实施例中硼酸的浓度是30-35g每升。因为，电铸液中硼酸的浓度低于20g每升时，缓冲作用很弱；当硼酸浓度达到30g每升以上时，才有显著作用。但是，硼酸在常温下的溶解度约为40g每升，因此，电铸液中硼酸的浓度不能过高。

十二烷基硫酸钠能降低电铸液的表面张力，它的加入可减少镀层中由于气体吸附而出现的针孔。本实施例中十二烷基硫酸钠的用量为0.08-0.12g每升。添加十二烷基硫酸钠时，应煮沸，持续1-2小时后，再倒入电铸液中，否则镀层会产生“桔皮”或“发花”现象。十二烷基硫酸钠可与镍离子反应生成不溶性化合物，会造成一定的消耗，每隔24h，应补充少量的十二烷基硫酸钠。

糖精、香豆素，是硬化剂和和整平剂。它们不仅可细化镀层的晶粒，增加镀层的光泽度，而且可降低镀层的内应力。

具体的，在本实施例中，每升电铸液包括350g氨基磺酸镍、8g氯化镍、33g硼酸、0.1g十二烷基硫酸钠、0.01g糖精和0.01g香豆素。

另一个实施例中，每升电铸液包括360g氨基磺酸镍、12g氯化镍、32g硼酸、0.1g十二烷基硫酸钠、0.01g糖精和0.01g香豆素。

可选的，如图2所示，电铸液的制备过程包括如下步骤：

步骤11，将氨基磺酸镍、氯化镍、硼酸加入蒸馏水中，其中，每升蒸馏水加入300-400g氨基磺酸镍、4-15g氯化镍、30-35g硼酸；

步骤12，将加入氨基磺酸镍、氯化镍、硼酸的蒸馏水倒入电铸槽中；

步骤13，开启电铸槽的循环系统；

步骤14，将十二烷基硫酸钠加入蒸馏水中煮沸，1-2小时后，过滤并倒入电铸槽中，其中，每升蒸馏水加入0.08-0.12g十二烷基硫酸钠；

步骤15，将糖精用蒸馏水溶解之后，倒入电铸槽中，其中，每升蒸馏水加入0.009-0.011g糖精；

步骤16，将香豆素加入无水乙醇中，使香豆素的浓度大于10％，溶解后，倒入电铸槽中，其中，每升蒸馏水加入0.009-0.011g香豆素。

步骤2，调整电铸液的PH值至3.8-4.1之间，调整电铸液的温度至40-45℃之间。

可选的，如图3，调整电铸液的PH值至3.8-4.1之间，包括：

步骤21，检测所述电铸液的PH值；

步骤22，当电铸液的PH值大于4.1时，加入氨基磺酸；

步骤23，当电铸液的PH值小于3.8时，加入碳酸镍溶液或4-6％wt的NaOH溶液。

电铸液的PH值对镍沉积过程及所得镀层的性质有很大影响，电铸液的PH值应严格控制在3.8-4.1之间。PH值高的电铸液，有较好的均镀能力和较高的阴极电流效率，但PH值过高，阴极就会出现碱式镍盐沉淀的现象，伴随有氢气泡产生并停留在阴极体表面上，镀层中也可能夹杂碱式镍盐，致使镀层结晶粗糙，进而影响镀层的机械性能；PH值低的电铸液，阳极溶解较好，泥渣较少，能采用较高的阴极电流密度，缺点是阴极电流效率较低。在快速镀镍的电铸液中，一般采用较低的PH值，但PH值过低时，将得不到正常的镀层。检测电铸液的PH值时，可使用PH剂或精密PH试纸。

本实施例中，电铸液的温度为40-45℃之间，例如42℃。升高电铸液的温度，可减少镀层的内应力，可使用较高的阴极电流密度，同时增强阴极电流的效率。但温度不能过高，否则会增加镍盐水解成氢氧化物沉淀的几率，使电铸液的均镀能力下降。

步骤3，将母板的非工作面粘贴于固定板上，对母板的工作面喷淋钝化液，母板为镍板。

由于镍具有良好的柔韧性和抗氧化性，本实施例中选择镍板作为母板，更有利于所电铸镍板与母板的剥离。电铸镍沉积在母板表面的一侧，我们称之为母板的工作面，相对应的，另一面就是母板的非工作面。

可选的，母板的厚度为80-100μm，例如，母板的厚度为90μm。

可选的，钝化液为5-10‰的K₂Cr₂O₇溶液，例如，10‰的K₂Cr₂O₇溶液，母板的工作面在喷淋钝化液之后，等待5-10秒用离子水冲洗干净。

喷淋钝化液的目的是为了在母板的工作面生成一层金属氧化膜。这层膜具有导电性和钝性，可使金属结晶受到保护。沉积上去的金属不会与母板生成共晶，而只是附着于表面，沉积到一定厚度之后，可轻松的从母板上剥离下来。对母板的工作面喷淋钝化液之后，应用蒸馏水或离子水冲洗干净。

可选的，母板的工作面在喷淋钝化液之前，还要经过以下步骤：

用离子水冲洗母板的工作面；

用清洁液喷淋母板的工作面，随后用离子水冲洗干净；

用9-11‰NaOH溶液，例如10‰NAOH溶液，喷淋母板的工作面，3-5秒后用离子水冲洗干净；

用9-11‰HCL溶液，例如10‰HCL溶液，喷淋母板的工作面，随后用离子水冲洗干净。

步骤4，将固定板与直流电源的负极连接，将含硫活镍冠与直流电源的正极连接，其中，固定板与含硫活镍冠之间的距离为200-300㎜，例如250㎜。

可选的，将含硫活镍冠放入电铸槽之前，还包括如下步骤：用洗涤剂洗涤含硫活镍冠，并用蒸馏水或去离子水冲洗干净。

可选的，含硫活镍冠放置于钛篮中，钛篮外设有阳极袋。

钛篮是用来盛放含硫活镍冠的挂具，接通直流电源后，钛篮里面的含硫活镍冠会溶解掉，而钛的稳定性很强，不会被溶解。阳极袋是用棉布或化纤织物制成的袋子，套在阳极上，以防止阳极泥渣进入电铸液。阳极袋不可直接贴在阳极表面，一般是将阳极材料装入钛篮内再外套阳极袋。本实施例中所用的阳极袋为双层涤纶布袋或双层丙纶布袋，可更有效的防止阳极泥进入电铸液中。

可选的，直流电源的电阻为实心铜棒。

原有工艺中，电阻使用空心钛管，电阻大，电流通过时会发烫，只能使用较小的电流密度，不但制备效率低，而且会导致所铸镍层质量降低。相比于原来工艺中的空心钛管，实心铜棒电阻小，发热少，可允许较大的电流密度，可以加快电子的运动速度，促进含硫活镍冠的分解，同时加快所铸镍层的沉积速度，而且不会造成所铸镍层局部烧焦。如此，可提升制备效率，同时保证了铸件的质量。

步骤5，将固定板与含硫活镍冠置于电铸槽中并浸入电铸液的液面以下。

步骤6，接通直流电源，调整起始电流至15-30A之间，8-12分钟后，将电流调节至50-110A。

起始电流调整为15-30A之间，例如22A，可保证电铸过程平稳进行，同时保证了所沉积镀层的均匀性。8-12分钟后，例如10分钟后，将电流调整至50-110A之间任意数值，这是本实施例快速铸镍过程中所需电流值。电流越大，沉积速度越快，电铸的效率就越高。一般的，电流为50A时，电铸50-60μm的镍板需要4个小时左右；电流为110A时，电铸50-60μm的镍板需要2个小时左右。

步骤7，当母板的工作面沉积的镍板达到预设厚度时，将电流缓慢调至零，并断开直流电源。

步骤8，将所铸镍板从母板的工作面上剥离下来，获得镍板。

可选的，将所铸镍板从母板的工作面上剥离下来之后，还包括如下步骤：用离子水冲洗所铸镍板，随后用K2Cr2O7钝化液均匀喷淋于所铸镍板表面，钝化50-70秒，之后用离子水冲洗干净。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims

1.一种高效制备镍板的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

将所述镍板从所述母板的工作面上剥离下来，获得镍板。

2.根据权利要求1所述的高效制备镍板的方法，其特征在于，所述电铸液的制备过程包括如下步骤：

开启所述电铸槽的循环系统；

3.根据权利要求1所述的高效制备镍板的方法，其特征在于，所述调整所述电铸液的PH值至3.8-4.1之间，包括：

检测所述电铸液的PH值；

当所述电铸液的PH值大于4.1时，加入氨基磺酸；

4.根据权利要求1所述的高效制备镍板的方法，其特征在于，所述母板的厚度为80-100μm。

5.根据权利要求1所述的高效制备镍板的方法，其特征在于，所述母板的工作面在喷淋钝化液之前，还要经过以下步骤：

用离子水冲洗所述母板的工作面；

用清洁液喷淋所述母板的工作面，随后用离子水冲洗干净；

6.根据权利要求1或5所述的高效制备镍板的方法，其特征在于，所述钝化液为5-10‰的K₂Cr₂O₇溶液，所述母板的工作面在喷淋所述钝化液之后，等待5-10秒用离子水冲洗干净。

7.根据权利要求1所述的高效制备镍板的方法，其特征在于，将所述含硫活镍冠放入电铸槽之前，还包括如下步骤：用洗涤剂洗涤所述含硫活镍冠，并用蒸馏水或去离子水冲洗干净。

8.根据权利要求1或7所述的高效制备镍板的方法，其特征在于，所述含硫活镍冠放置于钛篮中，所述钛篮外设有阳极袋。

9.根据权利要求1所述的高效制备镍板的方法，其特征在于，所述直流电源的电阻为实心铜棒。

10.根据权利要求1所述的高效制备镍板的方法，其特征在于，将所述镍板从所述母板的工作面上剥离下来之后，还包括如下步骤：用离子水冲洗所述镍板，随后用所述K₂Cr₂O₇钝化液均匀喷淋于所述镍板表面，钝化50-70秒，之后用离子水冲洗干净。