CN111041532A - 一种使用不溶性阳极电镀的镀镍电镀液配方及制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种使用不溶性阳极电镀的镀镍电镀液配方，按照浓度含量包括如下组分：150～500g/L硫酸镍、pH调节剂、15～50g/L硼酸、半光亮镍添加剂、润湿剂、余量的水；还包括制备方法：步骤100、量取纯水升温，称取硫酸镍加入升温后的纯水中搅拌直至全部溶解；步骤200、称取硼酸，加纯水，调节pH值；步骤300、再加入添加剂和润湿剂混合后开缸获得成品；本发明提供的镀镍液镀速快，孔隙率降低，耐蚀性高、该工艺pH值与组分都能维持在正常范围，制备便捷、无重金属污染、电镀时无污染，溶液中不含氯离子，减少了对设备的腐蚀，且不会产生有毒气体。

Description

一种使用不溶性阳极电镀的镀镍电镀液配方及制备工艺

技术领域

本发明实施例涉及电镀液技术领域，具体涉及一种使用不溶性阳极电镀的镀镍电镀液配方及制备工艺。

背景技术

传统镀镍所采用的阳极为可溶性镍阳极，镍溶液中含有硫酸根、氯离子，镍阳极在电镀过程会不断溶解，但无法控制什么时候溶解什么程度，另外只有在电解液中加入阳极活化剂(氯化物)并保持一定质量浓度以保证镍阳极溶解正常溶液组分平衡，否则镍阳极表面易钝化而不溶解造成溶液成分失衡，并需要经常刷洗。另外，阳极产生的阳极泥渣污染镀液，一般使用阳极袋包裹使用，此对于一些内径小的工件可溶性镍阳极不适用，且镍阳极成本价格较贵。溶液中存在氯离子，会对相关设备造成腐蚀，增加维护、维修成本。另外使用不溶性阳极在传统酸性镀镍液中电镀，阳极会被腐蚀，且会产生有毒气体，达不到环保要求。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种使用不溶性阳极电镀的镀镍电镀液配方及制备工艺，以解决现有技术中溶液含量不稳定、达不到环保要求等问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

一种使用不溶性阳极电镀的镀镍电镀液配方，按照浓度含量包括如下组分：

150～500g/L硫酸镍、pH调节剂、15～50g/L硼酸、添加剂、润湿剂、余量的水。

作为本发明的一种优选方案，所述硫酸镍浓度含量为250～300g/L或350～400g/L；所述硼酸含量为30～40g/L；

作为本发明的一种优选方案，所述添加剂为己炔二醇及其衍生物的半光亮镍添加剂。

作为本发明的一种优选方案，所述润湿剂为LB低泡润湿剂，具体为烯烃磺化产物。

作为本发明的一种优选方案，所述pH调节剂为碱式碳酸镍和稀硫酸，其中碱式碳酸镍的颗粒大于100目，具体为200～500目。

另外，本发明还提供了一种使用不溶性阳极电镀的镀镍电镀液的制备工艺，包括如下步骤：

步骤100、量取纯水并升温，按照配方比例称取150～500g/L硫酸镍加入升温后的纯水中搅拌直至全部溶解；

步骤200、称取15g～50g/L硼酸，搅拌溶解，调节pH值至3.0～4.2；

步骤300、加入添加剂和润湿剂混合后开缸获得成品。

作为本发明的一种优选方案，在步骤200中，所述pH调节剂中碱式碳酸镍的添加方式是采用粉末自动下料机，并且在粉末自动下料机的出料口设有多层回型板。

作为本发明的一种优选方案，所述碱式碳酸镍的颗粒大小大于100目，且通过多层回型板以2.0～2.5克/安·时的速率添加，在添加的过程中不断搅拌，以使得按照上述添加速率的碱式碳酸镍在1min内完全溶解。

作为本发明的一种优选方案，通过多层回型板添加碱式碳酸镍的具体方法为：

将碱式碳酸镍粉碎至大于100目；

在制备的过程中将粉碎后的碱式碳酸镍直接添加进混合溶液中，在调节至指定pH值；

当调节至指定pH值后再通过多层回型板添加碱式碳酸镍，并且在制备和使用的过程中均保持多层回型板内的碱式碳酸镍的固态残余量充足。

作为本发明的一种优选方案，还包括溶液的再生恢复处理，其具体的步骤为：

提取剩余溶液，并且向剩余溶液中加入适量双氧水搅拌2小时，再加入活性炭搅拌4小时，在搅拌完成后加入开槽量1/4的添加剂。

本发明的实施方式具有如下优点：

1、本发明配方的配制工艺简单不需要长时间使用低电流密度(0.1～0.2A/dm²)进行电解，节约了成本、提高了生产效率，并且该工艺pH值与组分都能维持在正常范围，提供的高效镀镍工艺操作便捷、可在流水线上实施、生产效率高。

2、可以采用惰性阳极电镀，对于一些电镀内壁的工件，阳极易加工，操作方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施方式中的流程示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种使用不溶性阳极电镀的镀镍电镀液配方，按照浓度含量包括如下组分：

150～500g/L硫酸镍、pH调节剂、15～50g/L硼酸、添加剂、润湿剂、余量的水。

其中，所述硫酸镍含量优选250～300g/L和350～400g/L；所述硼酸含量优选30～40g/L；所述添加剂为己炔二醇及其衍生物等半光亮镍添加剂；所述润湿剂为LB类低泡润湿剂，具体为烯烃磺化产物；所述pH调节剂为碱式碳酸镍和稀硫酸，其中碱式碳酸镍的颗粒为100目以上。

另外，如图1所示，本发明还提供了一种使用不溶性阳极电镀的镀镍电镀液的制备工艺，包括如下步骤：

步骤100、量取纯水并升温，按照配方比例称取150～500g/L硫酸镍加入升温后的纯水中搅拌直至全部溶解；

步骤200、称取15g～50g/L硼酸，加纯水调节pH值至3.0～4.2；

步骤300、加入添加剂和润湿剂混合后开缸获得成品。

在上述步骤中，在步骤200中，所述pH调节剂中碱式碳酸镍的添加方式是采用粉末自动下料机，并且在粉末自动下料机的出料口设有多层回型板。

为了便于碱式碳酸镍的溶解，将碱式碳酸镍的颗粒大小为100目以上，且通过多层回型板以2.0～2.5克/安·时的速率添加，在添加的过程中不断搅拌，以使得按照上述添加速率的碱式碳酸镍在1min内完全溶解。

在本实施方式中，在制备和使用的过程中，对于碱式碳酸镍的添加采用两种方式，第一种是在制备的过程中，为了调整溶液的pH值和含镍量，通过采用碱式碳酸镍的方式来补充，由于在该过程中是通过预先计算的，为了节省混合和调整的时间，可以直接将碱式碳酸镍直接投放到混合溶液中，在混合后能够达到最终的状态。

第二种是在使用的过程中为了维持溶液的pH值和不断损耗的镍含量，即需要及时补充相应的镍成分，以维持电镀液中的镍含量。

因此，根据上述两种添加方式的要求，对于碱式碳酸镍的添加，具有两种不一样的方式，即添加碱式碳酸镍的具体方法为：

将碱式碳酸镍粉碎至100目以上，优选200～500目；

在制备的过程中将粉碎后的碱式碳酸镍直接添加进混合溶液中，在调节至指定pH值；

当调节至指定pH值后再通过多层回型板添加碱式碳酸镍，并且在制备和使用的过程中均保持多层回型板内的碱式碳酸镍的固态残余量充足。

碱式碳酸镍的补加采用粉末自动下料机，可以实现自动化，pH值可以稳定维持在正常范围内。同时对槽体进行改进，采用多层回型板使碱式碳酸镍能够充分的溶解。

在本实施方式中，电镀液在使用之后，通过简单的处理之后还可以再次恢复相应的能力，从而进行再次的处理。溶液再生恢复处理的步骤为：

提取剩余溶液，并且向剩余溶液中加入2～5ml/L的双氧水搅拌2小时，再加入2～4g/L的活性炭搅拌4小时，在搅拌完成后加入开槽量1/4的添加剂。

通过上述配方和制备工艺获得的电镀液，制备便捷、无重金属污染、电镀时无污染，溶液中不含氯离子，减少了对设备的腐蚀，且不会产生有毒气体。

前述的环保镀镍液工艺使用方法，具体方法步骤包括如下几个方面：

前处理：将金属基材浸入盐酸中除锈，然后用自来水清洗，打磨，其中盐酸为1:1浓度。

电解除油：采用阳极除油，温度60～70℃，电流密度为10～12A/dm²，除油时间8～10min，其除油液为20～30g/L氢氧化钠溶液。

活化：将金属基材浸入10％的稀硫酸溶液中，常温活化，时间为30～120s。

镀镍：施镀时控制温度为55～65℃，电流密度为3.0～5.4A/dm²，pH控制范围为3.0～4.2。

在电镀时，本发明中的不溶性阳极为铱钽氧化物涂层钛阳极，克服现有技术中由于阳极溶解无法控制，且会产生阳极泥污染溶液，在电镀内径时采用可溶性阳极操作困难、成本高的缺陷。本发明优选的不溶性阳极为铱钽氧化物涂层钛阳极，此阳极工作寿命长、耐腐蚀性强、形状制作容易，避免对电解液的污染，因而可保证沉积镀层的质量稳定。

采用铱钽氧化物涂层钛阳极时，阳极电流密度不大于25A/dm²，电源与阳极之间采用紫铜或黄铜连接，在连接导电良好的情况下，正常导电电压为3.5～6.5V，超过6.5V则代表阳极到使用寿命，需要更换新阳极。

另外，本发明通过向镀液中按照安时数定量添加100目以上的碱式碳酸镍来稳定pH值和镍离子浓度，添加剂和润湿剂则根据镀层表观状态进行补加，以保证溶液中的组分稳定。得到的镀镍层致命性好、孔隙率低、耐蚀性好，内应力低。

本发明提供的镀镍为半光亮镍，主要用于多层电镀的打底层或中间层使用，使用后可以明显提升整个镀层的防腐性能。

本发明提供的新型环保镀镍液对需要电镀内孔、几何形状复杂的工件都能得到厚度均匀的金属镀层，获得的镀层致密，孔隙少，耐蚀性高，同时该镀液环保、无污染适用于钢铁基材表面。

为了本领域技术人员充分知晓此发明，以下通过具体实施实例进一步描述本发明内容。

实施例1：

本发明提供的电镀镍溶液，溶剂为纯水，溶质浓度由如下浓度组分组成：

硫酸镍：250g/L；

硼酸：30g/L；

添加剂：4ml/L；

润湿剂：1ml/L。

制备工艺包括如下步骤：

1、量取纯水0.6L升温60℃，按配方比例称取250g硫酸镍加入纯水中搅伴溶解；

2、按配方比例称取30g硼酸，调节pH值至3.5；

3、按配方比例加入添加剂4ml、、润湿剂1ml，加纯水至1L。

将碳钢样片电镀工艺流程为：酸洗除锈—电解除油—稀硫酸活化—镀镍。工艺条件为：维护pH值3.0-4.2、阴极电流密度3.5A/dm²、温度55℃、碱式碳酸镍按2g/Ah补加、电镀时间40min。得到镀镍层，无孔隙，韧性好，镀层厚度15μm。

实施例2：

本发明提供的电镀镍溶液，溶剂为纯水，溶质浓度由如下浓度组分组成：

硫酸镍：350g/L；

硼酸：35g/L；

添加剂：6ml/L；

润湿剂：1.5ml/L；

配制pH值3.8。

溶液配制工艺和碳钢试片的电镀工艺流程同实施例1。

镀镍电镀工艺条件为：维护pH值3.0～4.2、阴极电流密度4.0A/dm²、温度55℃、碱式碳酸镍按2.4g/Ah补加、电镀时间40min。得到镀镍层，无孔隙，韧性好，镀层厚度21μm。

实施例3：

本发明提供的电镀镍溶液，溶剂为纯水，溶质浓度由如下浓度组分组成：

硫酸镍：400g/L；

硼酸：40g/L；

添加剂：6ml/L；

润湿剂：2ml/L；

配制pH值3.8。

制法同实施例1。

镀镍电镀工艺条件为：铱钽氧化物涂层钛阳极电流密度10A/dm²、维护pH值3.0～4.2、阴极电流密度4A/dm²、温度55℃、碱式碳酸镍按2.5g/Ah补加、电镀时间40min。得到镀镍层，无孔隙，韧性好，镀层厚度24μm。

实施例4：

本发明提供的电镀镍溶液的配方同实施例2，碳钢电镀工艺流程为：酸洗除锈—电解除油—稀硫酸活化—镀镍40min—水洗—电镀NiWP。镀镍电镀工艺条件为：、维护pH值3.0～4.2、阴极电流密度4.0A/dm²、温度55℃、碱式碳酸镍按2.4g/Ah补加、电镀时间40min。电镀NiWP的镀液组成为：硫酸镍18g/L，钨酸钠25g/L，柠檬酸钠55g/L，亚磷酸15g/L；工艺条件为：铱钽氧化物涂层钛阳极电流密度25A/dm²、pH值6.5～7.5、阴极电流密度10.0A/dm²、温度70℃、电镀时间60min。

得到Ni/NiWP双层镀层，无孔隙，韧性好，镀层总厚度45μm。经在盐雾实验箱中CASS试验检测，200h无锈蚀，耐腐蚀性能优异。

本发明的优点在于：

(1)本发明优选的铱钽氧化物涂层钛阳极形状制作容易，阳极使用更加方便不需要使用阳极袋包裹、不会产生阳极泥，克服了镍阳极、石墨阳极和铅阳极的溶解问题，提升了金属产品纯度。

(2)本配方配制工艺简单不需要长时间使用低电流密度(0.1～0.2A/dm²)进行电解，节约了成本、提高了生产效率。

(3)本发明提供的新型环保镀镍液提供的镍镀层镀速快，孔隙率降低，耐蚀性提高、该工艺pH值与组分都能维持在正常范围。

(4)本发明提供的新型环保镀镍液制备便捷、无重金属污染、电镀时无污染，溶液中不含氯离子，减少了对设备的腐蚀，且不会产生有毒气体。

(5)本发明提供的高效镀镍工艺操作便捷、可在流水线上实施、生产效率高。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种使用不溶性阳极电镀的镀镍电镀液配方，其特征在于，按照浓度含量包括如下组分：

150～500g/L硫酸镍、pH调节剂、15～50g/L硼酸、添加剂、润湿剂、余量的水。

2.根据权利要求1所述的一种使用不溶性阳极电镀的镀镍电镀液配方，所述硫酸镍浓度含量为250～300g/L或350～400g/L；所述硼酸含量为30～40g/L。

3.根据权利要求1所述的一种使用不溶性阳极电镀的镀镍电镀液配方，其特征在于，所述添加剂为己炔二醇及其衍生物的半光亮镍添加剂。

4.根据权利要求1所述的一种使用不溶性阳极电镀的镀镍电镀液配方，其特征在于，所述润湿剂为LB低泡润湿剂，具体为烯烃磺化产物。

5.根据权利要求1所述的一种使用不溶性阳极电镀的镀镍电镀液配方，其特征在于，所述pH调节剂为碱式碳酸镍和稀硫酸，其中碱式碳酸镍的颗粒大于100目，具体为200～500目。

6.一种使用不溶性阳极电镀的镀镍电镀液的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

步骤100、量取纯水并升温，按照配方比例称取150～500g/L硫酸镍加入升温后的纯水中搅拌直至全部溶解；

步骤200、称取15g～50g/L硼酸，搅拌溶解，调节pH值至3.0～4.2；

步骤300、加入添加剂和润湿剂混合后开缸获得成品。

7.根据权利要求6所述的一种使用不溶性阳极电镀的镀镍电镀液的制备工艺，其特征在于，在步骤200中，所述pH调节剂中碱式碳酸镍的添加方式是采用粉末自动下料机，并且在粉末自动下料机的出料口设有多层回型板。

8.根据权利要求6所述的一种使用不溶性阳极电镀的镀镍电镀液的制备工艺，其特征在于，所述碱式碳酸镍的颗粒大小大于100目，且通过多层回型板以2.0～2.5克/安·时的速率添加，在添加的过程中不断搅拌，以使得按照上述添加速率的碱式碳酸镍在1min内完全溶解。

9.根据权利要求7所述的一种使用不溶性阳极电镀的镀镍电镀液的制备工艺，其特征在于，通过多层回型板添加碱式碳酸镍的具体方法为：

将碱式碳酸镍粉碎至大于100目；

在制备的过程中将粉碎后的碱式碳酸镍直接添加进混合溶液中，在调节至指定pH值；

当调节至指定pH值后再通过多层回型板添加碱式碳酸镍，并且在制备和使用的过程中均保持多层回型板内的碱式碳酸镍的固态残余量充足。

10.根据权利要求6所述的一种使用不溶性阳极电镀的镀镍电镀液的制备工艺，其特征在于，还包括溶液的再生恢复处理，其具体的步骤为：

提取剩余溶液，并且向剩余溶液中加入适量双氧水搅拌2小时，再加入活性炭搅拌4小时，在搅拌完成后加入开槽量1/4的添加剂。

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