CN108301026A - 一种光亮锡镍合金的镀液和电镀工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光亮锡镍合金的镀液和电镀工艺。本发明的镀液由焦磷酸钾、镍盐、锡盐、辅助络合剂、添加剂及去离子水组成；镀液中，P₂O₇ ^4‑的摩尔浓度和Sn²⁺与Ni²⁺的总摩尔浓度的比值为4:5～4:1；Sn²⁺和Ni²⁺的摩尔浓度比为1:10～12:5；Sn²⁺和Ni²⁺的总摩尔浓度0.1～0.6moL/L；辅助络合剂是柠檬酸胺和三乙醇胺形成的混合物。电镀工艺如下：将镀液的pH值调节到8～10，以经预处理的铜片作为阴极，在电流密度D_K 0.3～5A/dm²，30‑60℃的条件下进行施镀，在铜表面得到锡镍合金镀层。本发明电镀电流密度范围宽、镀层成分稳定、镀液稳定。

Description

一种光亮锡镍合金的镀液和电镀工艺

技术领域

本发明涉及一种光亮锡镍合金的镀液和电镀工艺，属于电镀技术领域。

背景技术

金属铬具有光亮的金属光泽，具有较高的硬度、较好的耐蚀性，在汽车、五金件等领域被广泛用作装饰性镀层和装饰性镀层。六价镀铬工艺具有腐蚀性强、对环境污染大的缺点，工艺的废水处理困难，在电镀行业被限制性应用。合金镀层往往具有比单金属更为优良的综合性能，锡镍镀层硬度介于镍、铬镀层之间，具有耐腐蚀、耐磨、抗氧化、经久不变色性等优良特性，被研究用作代铬镀层。

传统的锡镍合金电镀体系为氟化物体系和氰化物体系，这些镀液的工作温度高，镀液含有毒成分且镀液的腐蚀能力强，工艺的废水处理难度大，对人体和环境危害大。所以，应用受到了限制。焦磷酸盐体系避免了上述弊端，具有分散能力、深镀能力好，操作温度较低，对环境污染小等优良特性。

目前锡镍合金的焦磷酸盐型镀液亦存在一些缺点，如镀液稳定性不够好、配制镀液时金属盐溶解较困难、长时间使用镀液产生浑浊；镀液的电流工作范围较窄、镀层成分较难控制等问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种光亮锡镍合金的镀液和电镀工艺。本发明工艺能够电沉积出颜色呈光亮金属色的锡镍合金镀层，镀层可以用作代铬层。镀液具有工作电流密度范围宽、镀层成分稳定、镀液稳定的优点。

本发明提供一种光亮锡镍合金的镀液，其由焦磷酸钾、镍盐、锡盐、辅助络合剂、添加剂及其去离子水组成；镀液中，P₂O₇ ⁴的^-摩尔浓度和Sn²⁺与Ni²⁺的总摩尔浓度的比值为4:5～4:1；Sn²⁺和Ni²⁺的摩尔浓度比为1:10～12:5；Sn ²⁺和Ni²⁺的总摩尔浓度为0.1～0.6moL/L；辅助络合剂的质量体积浓度为5～50g/L，辅助络合剂是柠檬酸胺和三乙醇胺形成的混合物。

本发明中，添加剂为糖精，添加剂的质量体积浓度为0.1-5g/L。

本发明中，柠檬酸胺和三乙醇胺的质量比为2:1～4:1。

本发明还提供一种采用上述的镀液的电镀工艺，包括以下步骤：

首先用稀氨水或稀盐酸将镀液的pH值调节到8～10之间，然后将经预处理的铜片作为阴极，在电流密度D_K为0.3～5A/dm²，温度为30-60℃的条件下进行施镀，最终在铜表面得到一层锡镍合金镀层。

本发明中，铜片依次进行除油、酸洗、抛光和活化的步骤进行预处理。预处理的具体的步骤如下：

步骤1.除油：在40℃的除油剂中浸泡2min，其原料配方如下(质量分数)：

NaOH 15％、Na₂CO₃ 1g/L、OP-10 2％，其余为蒸馏水。

步骤2.酸洗：在35℃的酸洗液中浸泡30s，其原料配方如下：

H₂SO₄ 40mL/L、HNO₃ 28mL/L，其余为蒸馏水。

步骤3.抛光：在35℃的抛光液中浸泡50s，其原料配方如下：

草酸40g/L、NaOH 18g/L、双氧水120mL/L，其余为蒸馏水。

步骤4.活化：在质量百分比浓度为5％的H₂SO₄水溶液中活化1min。

和现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明的镀液中的辅助络合剂能够协助焦磷酸根对金属离子起到络合和稳定性作用，能够调节镍离子和锡离子在电极上的放电相对速度，可以进一步提高镀液的稳定性，使镀层更加均匀光亮。镀层中锡的含量可以有效控制在65wt-70wt％之间，含量的相对稳定使生产过程中的工艺控制变得相对容易和简单。

附图说明

图1为实施例1电镀得到的锡镍合金镀层的扫描电镜图。

图2为对比例1柠檬酸铵作为辅助络合剂电镀所得锡含量为54％的锡镍合金镀层的扫描电镜图。

图3为对比例2三乙醇胺作为辅助络合剂电镀所得锡含量为47％锡镍合金镀层的扫描电镜图。

图4为对比例3无辅助络合剂电镀所得锡含量为86％的锡镍合金镀层的扫描电镜图。

具体实施方式

下面通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。

实施例中，一种光亮锡镍合金的镀液的制备方法，具体步骤如下：

先用一定的水加热搅拌溶解所需的焦磷酸钾和硫酸镍，将镍盐溶液边搅拌边缓慢加入到焦磷酸钾溶液中；至溶液稍澄清加入称量好的氯化亚锡，搅拌至澄清，依次加入辅助络合剂和糖精；最后补加蒸馏水至所需的体积。

辅助络合剂为柠檬酸铵与三乙醇胺的混合物，柠檬酸铵与三乙醇胺的重量比3:1。

镀液配制所用化学试剂均为分析纯。

实施例1

一种光亮锡镍合金的电镀工艺，其镀液组成为：

电镀工艺条件：pH 8.5，温度40℃，D_K 3A/dm²，施镀时间10min。

在该条件下，得到的镀层锡含量为65.7％左右，从图1可以看出，镀层外观细致均匀，，与基体结合力强，不易脱落和产生裂纹。

实施例2

一种光亮锡镍合金的电镀工艺，其镀液组成为：

电镀工艺条件：pH 9，温度30℃，D_K 0.3A/dm²，施镀时间100min。

在该条件下，得到的镀层锡含量为69.3％左右，镀层外观细致均匀，与基体结合力强，不易脱落和产生裂纹。

实施例3

一种光亮锡镍合金的电镀工艺，其镀液组成为：

电镀工艺条件：pH 10，温度40℃，D_K 2A/dm²，施镀时间15min。

在该条件下，得到的镀层锡含量为68.5％，镀层外观细致均匀，与基体结合力强，不易脱落和产生裂纹。

实施例4

一种光亮锡镍合金的电镀工艺，其镀液组成为：

电镀工艺条件：pH 10，温度60℃，D_K 5A/dm²，施镀时间6min。

在该条件下，得到的镀层锡含量为67.5％，镀层外观细致均匀，与基体结合力强，不易脱落和产生裂纹。

对比例1

一种锡镍合金的电镀工艺，其镀液组成为：

电镀工艺条件：pH 8.5，温度40℃，D_K 3A/dm²，施镀时间10min。

在该条件下，得到的镀层锡含量为54％左右，镀层有裂纹，镀层由突起状晶胞组成，平整性较差。

对比例2

一种锡镍合金的电镀工艺，其镀液组成为：

电镀工艺条件：pH 8.5，温度40℃，D_K 3A/dm²，施镀时间10min。

在该条件下，得到的镀层锡含量为47％左右，镀层依然存在裂纹，镀层由突起状晶胞组成，平整性较差。

对比例3

一种锡镍合金的电镀工艺，其镀液组成为：

电镀工艺条件：pH 8.5，温度40℃，D_K 3A/dm²，施镀时间10min。

在无辅助络合剂的情况下，得到的镀层锡含量为86％左右的镀层，镀层的晶胞尺寸相对较大，镀层存在有裂纹，镀层平整性较差。

对比例4

一种锡镍合金的电镀工艺，其镀液组成为：

电镀工艺条件：pH 8.5，温度50℃，D_K 3A/dm²，施镀时间10min。

在此条件下，得到的镀层锡含量为92％左右，镀层的晶胞尺寸大，镀层存在有裂纹，镀层平整性较差。与对比例1相比，温度的升高，导致镀层的组成发生明显变化，这种变化将影响镀层的性质，使工艺控制的难度提高。

从对比例和本发明的实施例结果可以看出，不存在辅助络合剂及只存在某一种辅助络合剂，都会降低或恶化镀层的外观，使镀层存在裂纹、平整度降低、镀层含量变化大等问题，这些问题会导致镀层的光泽度下降及耐蚀性降低等不良结果。而所有实施例的结果显示，本发明的有益结果是能够得到平整致密高光泽的合金镀层，且镀层的含量相对稳定，在65-70％之间小范围的变化，这种相对稳定的含量意味着电镀工艺的适当改变不会对镀层的性质产生明显影响，有利于工业化实施。

Claims (5)

1.一种光亮锡镍合金的镀液，其特征在于，其由焦磷酸钾、镍盐、锡盐、辅助络合剂、添加剂及其去离子水组成；镀液中，P₂O₇ ⁴的^-摩尔浓度和Sn²⁺与Ni²⁺的总摩尔浓度的比值为4:5～4:1；Sn²⁺和Ni²⁺的摩尔浓度比为1:10～12:5；Sn²⁺和Ni²⁺的总摩尔浓度为0.1～0.6moL/L；辅助络合剂的质量体积浓度为5～50g/L，辅助络合剂是柠檬酸胺和三乙醇胺形成的混合物。

2.根据权利要求1所述的镀液，其特征在于，添加剂为糖精，添加剂的质量体积浓度为0.1-5g/L。

3.根据权利要求1所述的镀液，其特征在于，柠檬酸胺和三乙醇胺的质量比为2:1～4:1。

4.一种采用权利要求1所述的镀液的电镀工艺，其特征在于，包括以下步骤：

首先用稀氨水或稀盐酸将镀液的pH值调节到8～10之间，然后将经预处理的铜片作为阴极，在电流密度D_K为0.3～5A/dm²，温度为30-60℃的条件下进行施镀，最终在铜表面得到一层锡镍合金镀层。

5.根据权利要求4所述的电镀工艺，其特征在于，铜片依次进行除油、酸洗、抛光和活化的步骤进行预处理。