CN110820034A - 一种镍扣生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种镍扣生产方法。本发明是在电沉积镍扣的过程中，采用阶梯提升电流密度的方式，并随着电流密度的提升，相应的提高两种添加剂的加入量。在开槽之前，先向电解液中加入一定量添加剂，能够降低在低电流密度时镀层的内应力、提高镀层韧性和致密性的，以细化镍扣生长初期的结晶体，避免镀层产生气孔，保证镍扣后期生长的致密性和平滑性，使镍扣获得良好的外观和品质。

Description

一种镍扣生产方法
技术领域
本发明涉及一种镍扣的生产工艺，采用镍溶液电解生产镍扣的方法。
背景技术
镍扣是电镀工业原料，在电镀镍及镍钴合金工艺过程中，镍扣作为阳极材料。目前，我国使用的镍扣主要依赖进口，主要生产厂家为加拿大国际镍公司和挪威鹰桥精炼厂。加拿大国际镍公司采用硫化镍可溶性阳极、阴极套袋隔膜电解生产镍扣，控制电流密度为240A/m2，极间距210mm，槽电压4.0-5.5V，阴极板为喷涂热固化环氧漆。挪威鹰桥精炼厂是目前国际市场上最大的镍扣生产厂，该厂采用氯化介质不溶性阳极电解生产镍扣的工艺，电流密度为250A/m2、极间距150mm，槽电压3.6-3.7V，阴极板以钛板为基板，按规格镶嵌钛圆柱体，表面经环氧树脂注塑而成。
国内的镍扣相关研发技术也有进展。申请号200619156308.0公开了一种镍扣的生产方法，采用镍溶液电解生产用镍扣的方法。其特征是在硫酸盐和盐酸盐混合体系中，以硫化镍阳极板为可溶阳极，不锈钢板镶不锈钢柱为模板，其表面衬绝缘材料PE后作为电解阴极板，以镍电解新液为阴极液进行隔膜电解生产出含硫镍扣。
现有的生产工艺主要存在槽电压较高、耗电多、生产的镍扣内应力较大导致产品结晶粗糙、镀层脆性大，产品底部有大量的缝隙或小孔等问题。这些缝隙和小孔中容易夹杂电解液的结晶体及金属杂质，导致镍扣产品的杂质含量高。现有的生产工艺生产的镍扣在作为电解阳极使用时，多呈纵深向电化学溶解，最后留下外壳不能溶解，使用过程中残渣较多，特别不适用于高端电解镍工艺。另外，采用氯化介质生产，因为生产过程温度较高，氯离子易挥发，对生产设备及辅助设备腐蚀较大，生产环境差。
发明内容
为了解决现有镍扣生产工艺中的问题，提高镍扣的产品质量，本发明提供了一种镍扣的生产方法，可以大幅度降低镍扣生产中的用电量，生产出结晶致密、纯度高、电化学溶解活性好的高品质镍扣产品，解决现有生产工艺生产的镍扣结晶粗糙、底面易产生缝隙和小孔，杂质含量高、溶解残渣多等问题。
本发明的技术方案通过以下技术方案实现：
一种镍扣生产方法，其特征在于:开槽之前，向电解液中加入60-300克/立方米的防针孔剂和100-2000克/立方米的降低应力剂；开槽后,在电沉积镍扣的过程中，每1-12小时向电解液中加入防针孔剂0.2-20克/立方米和降低应力剂10-100克/立方米。
进一步的，开槽前，向所述电解液中加入导电盐。
进一步的，所述的导电盐为氯化钾或硫酸钾。
进一步的，所述导电盐的含量要求为5-35克/升。
进一步的，开槽之前，向所述电解液中加入防针孔剂和降低应力剂。
进一步的，所述的防针孔剂的主要成分为：十二烷基硫酸钠，所述的降低应力剂的主要成分为：苯甲酰磺酰亚胺钠。
进一步的，十二烷基硫酸钠添加量要求为60-300克/立方米；使用时先用去离子水或蒸馏水配成浓度为1-100克/升的水溶液。
进一步的，苯甲酰磺酰亚胺钠的加入量为10-100克/立方米；使用时先用去离子水或蒸馏水配成浓度为20-400克/升的水溶液。
进一步的，所述的电解液的成分要求为：硫酸镍体系，硫酸镍：250-350克/升，氯化镍：5-20克/升，硼酸：30-40克/升。
进一步的，所述的电解液的成分要求为：氨基磺酸镍体系，镍离子：85-105克/升，氯化镍5-20克/升，硼酸30-40克/升。
进一步的，还包括以下步骤：
(1)将配制好的所述电解液加入电解槽，加热并维持所述的电解新液的温度为30-60℃；
(2)将装配好镍材的阳极篮接入阳极导电杠，并与高频开关电源正极相联；将镍扣生长用阴极板接入阴极导电杠，并与高频开关电源负极相联；
(3)控制镍扣的生产周期为3-15天，单个镍扣的重量10-30克，阶梯提升电解液的电流密度，生产周期结束后，取出阴极板。
(4)取下阴极板上的镍扣，清洗，包装。
本发明的有益效果是：
与现有的生产工艺相比，有两个突出的创新点：一是向电解液中加入导电盐，将降低槽电压由5.0V降低至3V，比现有生产技术节约用电40％-50％；
二是利用两种添加剂来提高产品的致密性和光滑性。主要表现在，本工艺在电沉积镍扣的过程中，采用阶梯提升电流密度的方式，并随着电流密度的提升，相应的提高两种添加剂的加入量。更为重要的是在开槽之前，需先向电解液中加入一定量添加剂，这种措施能够降低在低电流密度时镀层的内应力、提高镀层韧性和致密性的，以细化镍扣生长初期的结晶体，避免镀层产生气孔，保证镍扣后期生长的致密性和平滑性，使镍扣获得良好的外观和品质。这种添加剂不会向镍扣中引入有害杂质，是有利于镍扣产品质量的物质。
附图说明
图1是本发明生产的产品底面图；
图2是本发明生产的产品顶面图；
图3是现有产品的底面图；
图4是现有产品的顶面图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明是一种采用电解法生产镍扣的工艺，配套电解设备、电解液及其它辅助装置，其中电解设备包括电解槽，电解槽内交替排列多组用于装配阳极的阳极篮和用于生长镍扣的阴极板，各个阳极篮和阴极板分别并联接入位于电解槽上空的阳极导电杠和阴极导电杠，阳极导电杠和阴极导电杠分别与高频开关电源的正、负极相连接；阳极篮和阴极板之间的极间距为80-500mm。
电解液采用硫酸镍体系，其具体的成分要求为：硫酸镍：300g/l，氯化镍：15g/l，氯化钾：20g/l，硼酸：35g/l。
配置以上的电解液，可以包括以下步骤：
(1)溶解各所需原料，按浓度配成电解液；
(2)净化除去溶液中的杂质。
(3)调整溶液的pH值在工艺控制范围。
以上的电解液配置过程中，向电解液中加入导电盐，具体可以是氯化钾，可以直接将槽电压由5.0V降低至3V，在电流密度为250A/m2时，槽电压为2.7V；当电流密度增大为600A/m2时，槽电压为3.0V；比现有生产技术节约用电约40％-50％。
开槽之前，向电解液中加入150-200克/立方米的防针孔剂，加入400-1000克/立方米的降低应力剂。在生产过程中，每4小时向电解液中加入防针孔剂4-5克/立方米，向电解液中加入降低应力剂30-50克/立方米。
开槽后，具体生产环节包括：
(1)将配置好的电解液加入电解槽，加热并维持电解液的温度为40-50℃。
(2)将装配好镍材的阳极篮接入阳极导电杠，并与高频开关电源正极相联；将镍扣生长用阴极板接入阴极导电杠，并与高频开关电源负极相联。
(3)控制镍扣的生产周期为6天，单个镍扣的重量为15-22克，按工艺参数中规定的电流密度提升电流，生产周期结束后，取出阴极板。每个生产周期内在线检测电解液的杂质含量和碳、硫含量，使之控制在指标范围内。
(4)包装。取出阴极板，清洗镍扣，包装。
本发明中，在电沉积镍扣的过程中，采用阶梯提升电流密度的方式，并随着电流密度的提升，相应的提高两种添加剂的加入量。
在开槽之前，需先向电解液中加入一定量添加剂，这种措施能够降低在低电流密度时镀层的内应力、提高镀层韧性和致密性的，以细化镍扣生长初期的结晶体，避免镀层产生气孔，保证镍扣后期生长的致密性和平滑性，使镍扣获得良好的外观和品质。
从附图1，2可以看出，本发明技术方案生产出的镍扣，底面平滑，无缝隙或小孔，顶面的形状更为光滑、平整；从附图3,4可以看出,现有工艺生产的镍扣产品表面粗糙、底面有更多的缝隙和小孔。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则和精神之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均就包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种镍扣生产方法，其特征在于:开槽前，向电解液中加入60-300克/立方米的防针孔剂和100-2000克/立方米的降低应力剂；开槽后,在电沉积镍扣的过程中，每1-12小时向所述的电解液中加入防针孔剂0.2-20克/立方米和降低应力剂10-100克/立方米。
2.根据权利要求1所述的镍扣生产方法，其特征在于，开槽前,还向所述电解液中加入导电盐。
3.根据权利要求2所述的镍扣生产方法，其特征在于，所述的导电盐为氯化钾或硫酸钾。
4.根据权利要求3所述的镍扣生产方法，其特征在于，所述导电盐的含量要求为5-35克/升。
5.根据权利要求1所述的镍扣生产方法，其特征在于，所述的防针孔剂为十二烷基硫酸钠，所述的降低应力剂为苯甲酰磺酰亚胺钠。
6.根据权利要求5所述的镍扣生产方法,其特征在于,所述的防针孔剂添加量要求为60-300克/立方米，在使用时,先用去离子水或蒸馏水配成浓度为1-100克/升的水溶液。
7.根据权利要求5所述的镍扣生产方法，其特征在于，所述的降低应力剂的加入量为10-100克/立方米，在使用时，先用去离子水或蒸馏水配成浓度为20-400克/升的水溶液。
8.根据权利要求1所述的电解液的成分要求为：硫酸镍体系，硫酸镍：250-350克/升，氯化镍：5-20克/升，硼酸：30-40克/升。
9.根据权利要求1所述的电解液的成分要求为：氨基磺酸镍体系，镍离子：85-105克/升，氯化镍5-20克/升，硼酸30-40克/升。
10.根据权利要求1所述的镍扣生产方法，其特征在于，还包括以下步骤：
(1)将配制好的所述电解液加入电解槽，加热并维持所述的电解液的温度为30-60℃；
(2)将装配好镍材的阳极篮,接入阳极导电杠，并与高频开关电源正极相联；将镍扣生长用阴极板接入阴极导电杠，并与高频开关电源负极相联；
(3)控制镍扣的生产周期为3-15天，单个镍扣的重量为10-30克，阶梯提升所述电解液的电流密度，生产周期结束后，取出阴极板；
(4)取下阴极板上的镍扣，清洗，包装。
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