CN108728833A - 一种用于铝合金的高硬度化学镀镍溶液及其化学镀工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于铝合金的高硬度化学镀镍溶液，添加剂A由以下质量浓度的原料组成：纳米铜和可溶性铜盐的混合物10‑20mg/L、硫酸铼5‑10mg/L、烯丙基磺酸钠5‑15mg/L、络合剂5‑15mg/L、稳定剂5‑15mg/L、氢氧化钠5‑10g/L；添加剂B由以下质量浓度的原料组成：丁炔二醇二乙氧基醚5‑10mg/L、N,N‑二乙基丙炔胺0.2‑0.5mg/L、双苯磺酰亚胺0.2‑0.5mg/L、羟甲基磺酸钠10‑20mg/L。通过对各原料组分含量的筛选，发明人意外地发现，在铝合金基体表面可以施镀得到硬度大于900Hv的化学镀镍层，大大超出了本领域技术人员的预期；同时，本发明的化学镀镍溶液的工作温度范围、pH范围比现有技术更宽，更适合规模化、批量化生产的需要。

Description

一种用于铝合金的高硬度化学镀镍溶液及其化学镀工艺
技术领域
本发明涉及化学镀技术领域，具体涉及一种化学镀镍溶液及其化学镀工艺。
背景技术
化学镀镍磷合金作为功能镀层日益受到社会各行业的重视，在很多领域得到了运用。采用化学镀镍工艺可以提高铝及铝合金的表面硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能。尤其是，提高铝及铝合金表面的硬度可以有效地扩展铝合金的使用范围。
目前，现有技术已经公开了一些化学镀镍溶液的技术方案，例如公布号为CN103726036 A的中国专利申请，公开了一种环保型高光亮中磷化学镀镍添加剂，添加剂配方中不含镉、铅等重金属离子，对环境无害，该添加剂应用到化学镀镍溶液中，使镀液保持稳定，所得镀层均匀密致，产生较低的孔隙率，亮度较高，耐硝酸性能好，在浓硝酸中浸泡300秒，镀镍层不会变色。但是，含有该化学镀镍添加剂的化学镀镍溶液，在铝合金表面施镀后得到的化学镀镍层的硬度还有提高的空间，尚不能满足某些对镀层硬度有严格要求的表面处理领域。因此，研发一种化学镀镍层硬度更高的化学镀镍溶液及其化学镀工艺是本领域技术人员的迫切需求。
发明内容
为了克服现有技术的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于铝合金的化学镀镍层硬度更高的化学镀镍溶液及其化学镀工艺。
本发明所要解决的上述技术问题通过以下技术方案予以实现：
一种用于铝合金的高硬度化学镀镍溶液，由如下原料制成：硫酸镍 20-40g/L、次亚磷酸钠 25-50g/L、三水合乙酸钠 12-15g/L、乳酸 l0-12ml/L、硫酸铜1-3mg/L、添加剂A 4-10ml/L、添加剂B 4-10ml/L。
所述添加剂A由以下质量浓度的原料组成：纳米铜和可溶性铜盐的混合物 10-20mg/L、硫酸铼 5-10mg/L、烯丙基磺酸钠 5-15mg/L、络合剂 5-15mg/L、稳定剂 5-15mg/L、氢氧化钠 5-10g/L；
所述添加剂B由以下质量浓度的原料组成：丁炔二醇二乙氧基醚 5-10mg/L、N, N- 二乙基丙炔胺 0.2-0.5mg/L、双苯磺酰亚胺 0.2-0.5mg/L、羟甲基磺酸钠 10-20mg/L；
所述络合剂由以下质量浓度的原料组成：柠檬酸 20-40g/L，乳酸 2-5g/L，丙酸 1-3g/L，DL-苹果酸 0.5-1.5g/L、丁二酸 0.5-1g/L；
所述稳定剂由以下质量浓度的原料组成：二氧化碲 0.1-0.2g/L、氢氧化钾 5-10g/L、柠檬酸铋 0.5-1g/L、硫脲 1-2g/L、碘酸钾 0.02-0.1g/L。
优选地，所述添加剂A由以下质量浓度的原料组成：纳米铜和硫酸铜的混合物15mg/L、硫酸铼 7mg/L、烯丙基磺酸钠 10mg/L、络合剂10mg/L、稳定剂10mg/L、氢氧化钠8g/L；
优选地，所述添加剂B由以下质量浓度的原料组成：丁炔二醇二乙氧基醚 7mg/L、N, N-二乙基丙炔胺 0.3mg/L、双苯磺酰亚胺 0.3mg/L、羟甲基磺酸钠 15mg/L；
优选地，所述络合剂由以下质量浓度的原料组成：柠檬酸 30g/L，乳酸 3g/L，丙酸 2g/L，DL-苹果酸 1g/L、丁二酸 0.8g/L；
优选地，所述稳定剂由以下质量浓度的原料组成：二氧化碲 0.15g/L、氢氧化钾 8g/L、柠檬酸铋 0.8g/L、硫脲 1.5g/L、碘酸钾 0.05g/L。
优选地，所述的纳米铜和硫酸铜的混合物中，硫酸铜的质量百分比为20%-40%。
本发明还提供了用于铝合金的高硬度化学镀镍溶液的化学镀工艺，具体为：化学镀镍溶液的工作温度是80-92℃，化学镀镍溶液的pH范围是4.4-5.5，化学镀镍溶液的施镀装载量为0.5-2.5dm2/L。
在施镀过程中，监测化学镀镍溶液的pH值变化，当超出规定范围值时，补加适量原液以使其回到正常范围即可。
本发明的化学镀镍溶液相比现有技术具有以下有益效果：通过对各原料组分含量的筛选，发明人意外地发现，通过调整各组分的含量配比，同时在稳定剂中加入氢氧化钾促进二氧化碲的溶解，所得到的化学镀镍溶液在铝合金基体表面可以施镀得到硬度大于900Hv的化学镀镍层，大大超出了本领域技术人员的预期；同时，本发明的化学镀镍溶液的工作温度范围、pH范围比现有技术更宽，更适合规模化、批量化生产的需要。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步解释本发明，但实施例对本发明不做任何形式的限定。
实施例1：
一种用于铝合金的高硬度化学镀镍溶液，由如下原料制成：硫酸镍 20g/L、次亚磷酸钠25g/L、三水合乙酸钠 12g/L、乳酸 l0ml/L、硫酸铜1mg/L、添加剂A 4ml/L、添加剂B 4ml/L，所述添加剂A由以下质量浓度的原料组成：纳米铜和硫酸铜的混合物（硫酸铜的质量百分比为30%）10mg/L、硫酸铼 10mg/L、烯丙基磺酸钠 5mg/L、络合剂 15mg/L、稳定剂 5mg/L、氢氧化钠 10g/L；所述添加剂B由以下质量浓度的原料组成：丁炔二醇二乙氧基醚 5mg/L、N, N-二乙基丙炔胺 0.5mg/L、双苯磺酰亚胺 0.2mg/L、羟甲基磺酸钠 20mg/L；所述络合剂由以下质量浓度的原料组成：柠檬酸 20g/L，乳酸 5g/L，丙酸 1g/L，DL-苹果酸 1.5g/L、丁二酸0.5g/L；所述稳定剂由以下质量浓度的原料组成：二氧化碲 0.1g/L、氢氧化钾 10g/L、柠檬酸铋 0.5g/L、硫脲 2g/L、碘酸钾 0.02g/L。
上述化学镀镍溶液的配制方法：按照化学镀镍溶液体积计算需要的各原料的质量，然后称量备用，按照顺序在水中依次加入各原料后充分搅拌均匀，静置2小时以上，方可开始施镀。需要注意的是，添加剂A和添加剂B需要在配制化学镀镍溶液之前24小时以上配制；络合剂和稳定剂需要在配制添加剂A和添加剂B之前7天以上用不低于50℃的热水配制，然后放置室温环境中密封保存。
实施例2：
一种用于铝合金的高硬度化学镀镍溶液，由如下原料制成：硫酸镍 20g/L、次亚磷酸钠25g/L、三水合乙酸钠 12g/L、乳酸 l0ml/L、硫酸铜1mg/L、添加剂A 4ml/L、添加剂B 4ml/L，所述添加剂A由以下质量浓度的原料组成：纳米铜和硫酸铜的混合物（硫酸铜的质量百分比为20%）20mg/L、硫酸铼 5mg/L、烯丙基磺酸钠 15mg/L、络合剂 5mg/L、稳定剂 15mg/L、氢氧化钠 5g/L；所述添加剂B由以下质量浓度的原料组成：丁炔二醇二乙氧基醚 10mg/L、N, N-二乙基丙炔胺 0.2mg/L、双苯磺酰亚胺 0.5mg/L、羟甲基磺酸钠 10mg/L；所述络合剂由以下质量浓度的原料组成：柠檬酸 40g/L，乳酸 2g/L，丙酸 3g/L，DL-苹果酸 0.5g/L、丁二酸1g/L；所述稳定剂由以下质量浓度的原料组成：二氧化碲 0.2g/L、氢氧化钾 5g/L、柠檬酸铋 1g/L、硫脲 1g/L、碘酸钾 0.1g/L。
上述化学镀镍溶液的制备方法同实施例1。
实施例3：
一种用于铝合金的高硬度化学镀镍溶液，由如下原料制成：硫酸镍 20g/L、次亚磷酸钠25g/L、三水合乙酸钠 12g/L、乳酸 l0ml/L、硫酸铜1mg/L、添加剂A 4ml/L、添加剂B 4ml/L，所述添加剂A由以下质量浓度的原料组成：纳米铜和硫酸铜的混合物（硫酸铜的质量百分比为40%）15mg/L、硫酸铼 7mg/L、烯丙基磺酸钠 10mg/L、络合剂10mg/L、稳定剂10mg/L、氢氧化钠 8g/L；所述添加剂B由以下质量浓度的原料组成：丁炔二醇二乙氧基醚 7mg/L、N, N-二乙基丙炔胺 0.3mg/L、双苯磺酰亚胺 0.3mg/L、羟甲基磺酸钠 15mg/L；所述络合剂由以下质量浓度的原料组成：柠檬酸 30g/L，乳酸 3g/L，丙酸 2g/L，DL-苹果酸 1g/L、丁二酸0.8g/L；所述稳定剂由以下质量浓度的原料组成：二氧化碲 0.15g/L、氢氧化钾 8g/L、柠檬酸铋 0.8g/L、硫脲 1.5g/L、碘酸钾 0.05g/L。
上述化学镀镍溶液的制备方法同实施例1。
对比实施例1：
一种化学镀镍溶液，由如下原料制成：硫酸镍 20g/L、次亚磷酸钠 25g/L、三水合乙酸钠 12g/L、乳酸 l0ml/L、硫酸铜1mg/L、添加剂A 4ml/L、添加剂B 4ml/L，所述添加剂A由以下质量浓度的原料组成：纳米铜和硫酸铜的混合物（硫酸铜的质量百分比为55%）5mg/L、硫酸铼 3mg/L、烯丙基磺酸钠 2mg/L、络合剂10mg/L、稳定剂10mg/L、氢氧化钠 30g/L；所述添加剂B由以下质量浓度的原料组成：丁炔二醇二乙氧基醚 2mg/L、N, N- 二乙基丙炔胺2mg/L、双苯磺酰亚胺 3mg/L、羟甲基磺酸钠 4mg/L；所述络合剂由以下质量浓度的原料组成：柠檬酸 8g/L，乳酸 40g/L，丙酸 20g/L，DL-苹果酸 10g/L、丁二酸 5g/L；所述稳定剂由以下质量浓度的原料组成：二氧化碲 0.0015g/L、柠檬酸铋 0.2g/L、硫脲 0.5g/L、碘酸钾0.3g/L。
上述化学镀镍溶液的制备方法同实施例1。
对比实施例2：
一种化学镀镍溶液，由如下原料制成：硫酸镍 20g/L、次亚磷酸钠 25g/L、三水合乙酸钠 12g/L、乳酸 l0ml/L、硫酸铜1mg/L、添加剂A 4ml/L、添加剂B 4ml/L，所述添加剂A由以下质量浓度的原料组成：纳米铜和硫酸铜的混合物（硫酸铜的质量百分比为55%）2mg/L、硫酸铼 4mg/L、烯丙基磺酸钠 4mg/L、络合剂 5mg/L、稳定剂 5mg/L、氢氧化钠 20g/L；所述添加剂B由以下质量浓度的原料组成：丁炔二醇二乙氧基醚 4mg/L、N, N- 二乙基丙炔胺1mg/L、双苯磺酰亚胺 4mg/L、羟甲基磺酸钠 2mg/L；所述络合剂由以下质量浓度的原料组成：柠檬酸 3g/L，乳酸 15g/L，丙酸 40g/L，DL-苹果酸 2g/L、丁二酸 8g/L；所述稳定剂由以下质量浓度的原料组成：二氧化碲 0.001g/L、柠檬酸铋 0.3g/L、硫脲 0.3g/L、碘酸钾0.5g/L。
上述化学镀镍溶液的制备方法同实施例1。
实施例1-3、对比实施例1-2的化学镀镍溶液对铝合金施镀的对比试验：
采用的试验材料为6061铝合金，制成100mm×100mm×5mm的试样25块，然后表面喷砂处理，使得每块铝合金的表面状况一致。将铝合金试样随机、平均分成5个试验组，每组5块。每个试验组进行常规除油、超声波清洗、表面活化后，分别采用实施例1-3、对比实施例1-2的化学镀镍溶液进行施镀，温度均为90℃，施镀一段时间以使表面镍磷合金镀层的平均厚度达到25～30μm，取出、水洗、烘干后室温放置24小时以上。采用维氏显微硬度对试样进行硬度测试。每个样上取上中下三个部位的中心点位置进行测量，然后取平均值。最后计算每组5个式样的化学镀镍层的硬度平均值，得到最终试验结果如下表1：
表1
从表1中的测试结果可以得出结论，本发明实施例1-3的化学镀镍溶液对于铝合金材料施镀后得到的化学镀镍层具有非常优异的维氏硬度。同时，通过和代表现有技术的对比实施例1、2的化学镀镍溶液的组分差异、含量差异所带来的性能影响，可知，本发明的化学镀镍溶液通过特定原料含量的筛选，意外地在提高镀层硬度方面得到了意料不到的技术效果，大大超出了本领域技术人员的预期。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (4)

1.一种用于铝合金的高硬度化学镀镍溶液，由如下原料制成：硫酸镍 20-40g/L、次亚磷酸钠 25-50g/L、三水合乙酸钠 12-15g/L、乳酸 l0-12ml/L、硫酸铜1-3mg/L、添加剂A 4-10ml/L、添加剂B 4-10ml/L，其特征在于，所述添加剂A由以下质量浓度的原料组成：纳米铜和可溶性铜盐的混合物 10-20mg/L、硫酸铼 5-10mg/L、烯丙基磺酸钠 5-15mg/L、络合剂5-15mg/L、稳定剂 5-15mg/L、氢氧化钠 5-10g/L；所述添加剂B由以下质量浓度的原料组成：丁炔二醇二乙氧基醚 5-10mg/L、N, N- 二乙基丙炔胺 0.2-0.5mg/L、双苯磺酰亚胺0.2-0.5mg/L、羟甲基磺酸钠 10-20mg/L；所述络合剂由以下质量浓度的原料组成：柠檬酸20-40g/L，乳酸 2-5g/L，丙酸 1-3g/L，DL-苹果酸 0.5-1.5g/L、丁二酸 0.5-1g/L；所述稳定剂由以下质量浓度的原料组成：二氧化碲 0.1-0.2g/L、氢氧化钾 5-10g/L、柠檬酸铋0.5-1g/L、硫脲 1-2g/L、碘酸钾 0.02-0.1g/L。
2.根据权利要求1所述的用于铝合金的高硬度化学镀镍溶液，其特征在于，所述添加剂A由以下质量浓度的原料组成：纳米铜和硫酸铜的混合物 15mg/L、硫酸铼 7mg/L、烯丙基磺酸钠 10mg/L、络合剂10mg/L、稳定剂10mg/L、氢氧化钠 8g/L；所述添加剂B由以下质量浓度的原料组成：丁炔二醇二乙氧基醚 7mg/L、N, N- 二乙基丙炔胺 0.3mg/L、双苯磺酰亚胺0.3mg/L、羟甲基磺酸钠 15mg/L；所述络合剂由以下质量浓度的原料组成：柠檬酸 30g/L，乳酸 3g/L，丙酸 2g/L，DL-苹果酸 1g/L、丁二酸 0.8g/L；所述稳定剂由以下质量浓度的原料组成：二氧化碲 0.15g/L、氢氧化钾 8g/L、柠檬酸铋 0.8g/L、硫脲 1.5g/L、碘酸钾0.05g/L。
3.根据权利要求2所述的用于铝合金的高硬度化学镀镍溶液，其特征在于，所述的纳米铜和硫酸铜的混合物中，硫酸铜的质量百分比为20%-40%。
4.根据权利要求1-3所述的任一项用于铝合金的高硬度化学镀镍溶液的化学镀工艺，其特征在于，化学镀镍溶液的工作温度是80-92℃，化学镀镍溶液的pH范围是4.4-5.5，化学镀镍溶液的施镀装载量为0.5-2.5dm2/L。
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