CN111876798B - 一种高耐蚀光亮电镀镍镀液及其制备方法和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高耐蚀光亮电镀镍镀液及其制备方法和使用方法，属于电镀镍技术领域，解决了现有技术中以硫酸镍为主的镀液光亮镀镍耐蚀性差的问题。镀液的组成包括硫酸镍200～300g/L、氯化镍30～50g/L、硼酸30～50g/L、十二烷基苯磺酸钠0.006～0.10g/L、丁醚嗡盐(MOSS)5～70mg/L和苯亚磺酸钠0.01～0.2g/L，溶剂为水。制备方法包括如下步骤：按照高耐蚀光亮电镀镍液中各组分浓度称量各组分；将各组分混合，得到高耐蚀光亮电镀镍镀液。使用方法包括如下步骤：对基体材料进行前处理；加热高耐蚀光亮电镀镍镀液；将基体材料放入高耐蚀光亮电镀镍镀液中进行镀镍；得到具有镀镍层的基体材料。本发明的镀液及其制备方法和使用方法能够有效改善镀镍层的光亮性和耐蚀性。

Description

一种高耐蚀光亮电镀镍镀液及其制备方法和使用方法

技术领域

本发明属于电镀镍技术领域，特别涉及一种高耐蚀光亮电镀镍镀液及其制备方法和使用方法。

背景技术

电镀镍因其电镀工艺简单、成本较低、保护性能良好而长期被广泛使用。现在镀镍多采用双层或三次镀镍层体系，双层镍镀层中光亮镍层和半亮镍层会组成电偶腐蚀体系，光亮镍层作为牺牲阳极而被腐蚀，从而能够延缓电解质对基体的腐蚀，因此，双层镍镀层会有更佳的耐腐蚀性能。针对单层光亮镀镍层，由于镀液中加入多种光亮剂，会导致镀层中含硫量增加，耐蚀性变差。

发明内容

鉴于以上分析，本发明旨在提供一种高耐蚀光亮电镀镍镀液及其制备方法，用以解决现有技术中以硫酸镍为主的镀液单层光亮镀镍层耐蚀性差的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种高耐蚀光亮电镀镍镀液，镀液的组成包括硫酸镍200～300g/L、氯化镍30～50g/L、硼酸30～50g/L、十二烷基苯磺酸钠0.006～0.10g/L、丁醚嗡盐(MOSS)5～70mg/L和苯亚磺酸钠0.01～0.2g/L，溶剂为水。

本发明还公开了一种高耐蚀光亮电镀镍镀液的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：按照高耐蚀光亮电镀镍液中各组分浓度称量硫酸镍、氯化镍、硼酸、十二烷基苯磺酸钠、丁醚嗡盐和苯亚磺酸钠；

步骤2：将硫酸镍、氯化镍、硼酸、十二烷基苯磺酸钠、丁醚嗡盐和苯亚磺酸钠混合，得到高耐蚀光亮电镀镍镀液。

进一步地，上述步骤2包括如下步骤：

步骤21：将硫酸镍、氯化镍、硼酸和十二烷基苯磺酸钠混合溶解，得到硫酸镍基础水溶液；

步骤22：稀释丁醚嗡盐得到稀释后的丁醚嗡盐水溶液；

步骤23：将稀释后的丁醚嗡盐水溶液加入到硫酸镍基础溶液中，混合搅拌均匀，得到含有丁醚嗡盐的硫酸镍基础溶液；

步骤24：将苯亚磺酸钠加入到含有丁醚嗡盐的硫酸镍基础溶液中，混合搅拌均匀，得到高耐蚀光亮电镀镍镀液。

本发明还提供了一种高耐蚀光亮电镀镍镀液的使用方法，包括如下步骤：

步骤A：对基体材料进行前处理；

步骤B：加热高耐蚀光亮电镀镍镀液；

步骤C：将基体材料放入高耐蚀光亮电镀镍镀液中进行镀镍；

步骤D：得到具有镀镍层的基体材料。

进一步地，上述基体材料为铁基体材料。

进一步地，上述步骤A中，前处理包括如下步骤：采用NaOH和Na₃PO₄的混合溶液进行除脂；然后，在超声波环境中采用化学除油剂水溶液和丙酮对基体材料进行除油，除油后的基体材料表面形成连续水膜；再用稀盐酸(浓度为5wt％)进行酸洗，酸洗时间为1～2min。

进一步地，上述步骤B中，加热温度为45℃～60℃。

进一步地，上述步骤C中，镀镍时间为1～2h，电流密度为1.0～2.0A/dm²。

与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一：

a)本发明提供的高耐蚀光亮电镀镍镀液中，同时采用两种光亮剂(丁醚嗡盐和苯亚磺酸钠)，能够同时提高镀层的光亮性和耐蚀性，所得镀层光亮且均匀平整，晶粒均匀细腻，绿色环保，工艺简单，具有潜在的工业应用价值。

b)本发明提供的高耐蚀光亮电镀镍镀液中，丁醚嗡盐具有双重作用，可以作为白亮整平剂和强走位剂。其中，丁醚嗡盐作为白亮整平剂，主要起细化晶粒的作用，其可定向吸附在镀层凸起部位，加快镀层凹陷部位镍颗粒的长大，从而达到细化晶粒的效果，通过提高镀层的平整性，细化晶粒，甚至是出现非晶态，非常有利于增强镀层的耐蚀性。丁醚嗡盐作为强走位剂，能够增强镀层的白亮程度，扩大镀液中镍离子吸附范围，起到分散镀液的作用，提高镀液可沉积电流密度范围，进而降低沉积电流密度。苯亚磺酸钠作为光亮填平剂，是一种强整平剂，能够增强镀层的白亮程度，使得镀层由黑色转变为光亮状态，镀层晶粒由叶片状变为球状颗粒。

c)本发明提供的高耐蚀光亮电镀镍镀液中，通过对丁醚嗡盐和苯亚磺酸钠的加入量的调整和匹配，能够有效地细化晶粒，提高晶粒的均匀性，同时提高镀层的光亮性和耐蚀性，从而获得高耐蚀光亮电镀镍。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1a为对比例1所制备的铁片镀层的盐雾试验表面图；

图1b为对比例1所制备的铁片镀层的扫描电子显微镜图；

图2a为对比例2所制备的铁片镀层的盐雾试验表面图；

图2b为对比例2所制备的铁片镀层的扫描电子显微镜图；

图3a为对比例3所制备的铁片镀层的盐雾试验表面图；

图3b为对比例3所制备的铁片镀层的扫描电子显微镜图；

图4a为实施例1所制备的铁片镀层的盐雾试验表面图；

图4b为实施例1所制备的铁片镀层的扫描电子显微镜图；

图5a为实施例2所制备的铁片镀层的盐雾试验表面图；

图5b为实施例2所制备的铁片镀层的扫描电子显微镜图；

图6a为实施例3所制备的铁片镀层的盐雾试验表面图；

图6b为实施例3所制备的铁片镀层的扫描电子显微镜图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本发明的一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

本发明提供了一种高耐蚀光亮电镀镍镀液，镀液的组成包括硫酸镍200～300g/L、氯化镍30～50g/L、硼酸30～50g/L、十二烷基苯磺酸钠0.006～0.10g/L、丁醚嗡盐(例如，MOSS)5～70mg/L和苯亚磺酸钠0.01～0.2g/L，溶剂为水。

与现有技术相比，本发明提供的高耐蚀光亮电镀镍镀液中，同时采用两种光亮剂(丁醚嗡盐和苯亚磺酸钠)，能够同时提高镀层的光亮性和耐蚀性，所得镀层光亮且均匀平整，晶粒均匀细腻，绿色环保，工艺简单，具有潜在的工业应用价值。

具体来说，丁醚嗡盐具有双重作用，可以作为耐蚀剂和强走位剂。其中，丁醚嗡盐作为耐蚀剂，主要起细化晶粒的作用，其可定向吸附在镀层凸起部位，加快镀层凹陷部位镍颗粒的长大，从而达到细化晶粒的效果，通过提高镀层的平整性，细化晶粒，甚至是出现非晶态，非常有利于增强镀层的耐蚀性。丁醚嗡盐作为强走位剂，能够增强镀层的白亮程度，扩大镀液中镍离子吸附范围，起到分散镀液的作用，提高镀液可沉积电流密度范围，进而降低沉积电流密度。苯亚磺酸钠作为光亮填平剂，是一种强整平剂，能够增强镀层的白亮程度，使得镀层由黑色转变为光亮状态，镀层晶粒由叶片状变为球状颗粒。

对于丁醚嗡盐和苯亚磺酸钠的加入量，将丁醚嗡盐的加入量限定在5～70mg/L，能够在保证镀层完整的同时提高镀层的耐蚀性。将苯亚磺酸钠的加入量限定在0.01～0.2g/L，能够保证获得完整的光亮镀层，苯亚磺酸钠加入太多，吸附在基体表面的添加剂太多会阻碍Ni²⁺的吸附，导致无法形成镀层，降低镀速，影响镀层的耐蚀性；苯亚磺酸钠加入太少又会影响镀层的光亮性，导致镀层变暗。本发明通过对丁醚嗡盐和苯亚磺酸钠的加入量的调整和匹配，能够有效地细化晶粒，提高晶粒的均匀性，同时提高镀层的光亮性和耐蚀性，从而获得高耐蚀光亮电镀镍。

本发明还公开了一种高耐蚀光亮电镀镍镀液的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：按照高耐蚀光亮电镀镍液中各组分浓度称量硫酸镍、氯化镍、硼酸、十二烷基苯磺酸钠、丁醚嗡盐和苯亚磺酸钠；

步骤2：将硫酸镍、氯化镍、硼酸、十二烷基苯磺酸钠、丁醚嗡盐和苯亚磺酸钠混合，得到高耐蚀光亮电镀镍镀液。

与现有技术相比，本发明提供的高耐蚀光亮电镀镍镀液的制备方法的有益效果与上述高耐蚀光亮电镀镍镀液的有益效果基本相同，在此不一一赘述。

为了保证丁醚嗡盐和苯亚磺酸钠在溶解之前不会与其他组分发生反应，上述步骤2包括如下步骤：

步骤21：将硫酸镍、氯化镍、硼酸和十二烷基苯磺酸钠混合溶解，得到硫酸镍基础水溶液；

步骤22：稀释丁醚嗡盐得到稀释后的丁醚嗡盐水溶液；

步骤23：将稀释后的丁醚嗡盐水溶液加入到硫酸镍基础溶液中，混合搅拌均匀，得到含有丁醚嗡盐的硫酸镍基础溶液；

步骤24：将苯亚磺酸钠加入到含有丁醚嗡盐的硫酸镍基础溶液中，混合搅拌均匀，得到高耐蚀光亮电镀镍镀液。

需要说明的是，在上述镀液的制备过程中，丁醚嗡盐需稀释之后使用，以便后续的添加使用；若丁醚嗡盐的浓度过高，会造成镀液中丁醚嗡盐含量过高，镀层容易起白雾。苯亚磺酸钠在最后加入，是因为苯亚磺酸钠见光易氧化，如果过早的加入，既不利于镀液中其他物质的溶解，也会影响苯亚磺酸钠。

本发明还提供了一种高耐蚀光亮电镀镍镀液的使用方法，包括如下步骤：

步骤A：对基体材料(例如，铁基体材料)进行前处理；

步骤B：加热高耐蚀光亮电镀镍镀液；

步骤C：将基体材料放入高耐蚀光亮电镀镍镀液中进行镀镍；

步骤D：得到具有镀镍层的基体材料。

与现有技术相比，本发明提供的高耐蚀光亮电镀镍镀液的使用方法的有益效果与上述高耐蚀光亮电镀镍镀液的有益效果基本相同，在此不一一赘述。

示例性地，上述步骤A中，前处理包括如下步骤：采用NaOH和Na₃PO₄的混合溶液进行除脂；然后，在超声波环境中采用化学除油剂水溶液和丙酮对基体材料进行除油，除油后的基体材料表面形成连续水膜；再用稀盐酸(浓度为5wt％)进行酸洗，酸洗时间为1～2min。通过除油能够去除基体材料表面的有机杂质，通过酸洗能够除去基体材料表面的氧化层，从而使得基体材料处于活化状态，便于后续的镀镍。

为了进一步提高上述镀镍层的均匀性，上述步骤B中，加热温度为45℃～60℃。这是因为，当镀液温度过低，镀液中添加剂和镍离子的活性较低，镀液粘度增加，沉积速度慢，镀层不完整；镀液温度过高，也不利于电镀过程的进行，在该镀液温度下，镀液与电流密度的结合不在光亮工作区，会导致镀液的分散能力降低，容易出现挂具影子现象。将镀液温度限定在上述范围内，镀液中粒子的活泼性增强，镀液的导电性增加，从而能够提高镀液的均匀性。

为了保证镀镍层的厚度，上述步骤C中，镀镍时间为1～2h，电流密度为1.0～2.0A/dm²。

以下结合对比例1～3和实施例1～3对本发明的高耐蚀光亮电镀镍镀液及其制备方法和使用方法进行说明。

需要说明的是，为了更好地说明共同添加丁醚嗡盐和苯亚磺酸钠对镀层耐蚀性的提高，对比例1～3和实施例1～3采用与本发明基本相同的制备方法、使用方法以及相同的测试方法，仅具体工艺参数有所区别。

本发明对比例1～3、实施例1～3的镀液中各组分的含量，参见表1。

表1对比例1～3、实施例1～3的镀液中各组分的含量

对比例1的镀液的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：在容器A中加入1000ml去离子水，在搅拌的状态下，按各组分含量加入各组分(硫酸镍、氯化镍、硼酸和十二烷基苯磺酸钠)，搅拌至完全溶解，获得1L镀液。

对比例2的镀液的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：在容器A中加入1000ml去离子水，在搅拌的状态下，按各组分含量加入各组分(硫酸镍、氯化镍、硼酸和十二烷基苯磺酸钠)，搅拌至完全溶解；

步骤2：取体积分数为98vt％的丁醚嗡盐1ml，用去离子水稀释100倍，取2ml加入容器A中，搅拌30min，获得1L镀液。

对比例3的镀液的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：在容器A中加入800ml去离子水，在搅拌的状态下，按各组分含量加入各组分(硫酸镍、氯化镍、硼酸和十二烷基苯磺酸钠)，搅拌至完全溶解；

步骤2：在容器B中加入200ml去离子水，在搅拌的状态下，加入0.1g苯亚磺酸钠，搅拌至充分溶解；

步骤3：搅拌状态下将容器B中溶液倒入容器A中，继续搅拌30min，获得1L镀液。

本发明实施例1～3的高耐蚀光亮电镀镍镀液的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：在容器A中加入800ml去离子水，在搅拌的状态下，按各组分含量加入各组分(硫酸镍、氯化镍、硼酸和十二烷基苯磺酸钠)，搅拌至完全溶解；

步骤2：取体积分数为98vt％的丁醚嗡盐1ml，用去离子水稀释100倍，取2ml加入容器A中，搅拌30min；

步骤3：在容器B中加入200ml去离子水，在搅拌的状态下，加入0.1g苯亚磺酸钠，搅拌至充分溶解；

步骤4：搅拌状态下将容器B中溶液倒入容器A中，继续搅拌30min，获得1L高耐蚀光亮电镀镍镀液。

对比例1～3的镀液和本发明实施例1～3的高耐蚀光亮电镀镍镀液的使用方法，包括如下步骤：

步骤A：将铁片基体材料经过清洗→除脂→水洗→除油→水洗→酸洗→清洗等前处理工艺；采用NaOH和Na₃PO₄的混合溶液进行除脂；除油是在超声波环境中使用添加除油剂的水溶液和丙酮进行直到产品表面油污去除干净形成连续水膜；酸洗是在5wt％稀盐酸溶液中酸洗1～2min，去除表面锈层直到漏出均匀金属光泽基体；

步骤B：将经过前处理的铁片基体材料以垂挂的方式与阳极板一起放入装有镀液的镀槽中；

步骤C：在镀液温度为50℃的环境下进行电镀2h，电流密度为1.0A/dm²；

步骤D：得到表面具有镀层的铁片基体材料。

对比例1～3和本发明实施例1～3的使用方法中各工艺参数，参见表2。

表2对比例1～3和本发明实施例1～3的使用方法中各工艺参数

对比例1～3和本发明实施例1～3的测试方法如下：

将所得的铁片置于盐雾试验箱中，将浓度为5wt％、酸碱度呈中性的NaCl溶液通过喷雾装置喷出，进而沉降在铁片表面，腐蚀10h观察铁片表面腐蚀情况，记录铁片表面出现腐蚀点的时间以及铁片表面的光亮度，参见表3。

表3对比例1～3和实施例1～3的盐雾试验铁片表面出现腐蚀点的时间以及铁片表面的光亮度

对比例1～3和实施例1～3的盐雾试验表面图和扫描电镜微观形貌图参见图1a～图5b。从图1a和1b可以看出，未添加丁醚嗡盐和苯亚磺酸钠的铁片镀层锈点数量多，镍颗粒较大，分布不均匀，镀层粗糙；从图2a和2b可以看出仅添加丁醚嗡盐时镀层表面较粗糙，但相较于无添加的图1b，镀层外观明显改善；从图3a和3b可以看出仅添加苯亚磺酸钠时镀层表面仍然较为粗糙，相较于无添加的图1b，镀层外观稍微改善；从图4a～6b可以看出同时添加丁醚嗡盐和苯亚磺酸钠之后，镀层的表面明显光滑，颗粒细小，外观质量也大为改善。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高耐蚀光亮电镀镍镀液，其特征在于，所述镀液的组成包括硫酸镍200～300g/L、氯化镍30～50g/L、硼酸30～50g/L、十二烷基苯磺酸钠0.006～0.10g/L、丁醚嗡盐5～70mg/L和苯亚磺酸钠0.01～0.2g/L，溶剂为水。

2.一种高耐蚀光亮电镀镍镀液的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1所述的镀液，所述制备方法包括如下步骤：

步骤1：按照高耐蚀光亮电镀镍液中各组分浓度称量硫酸镍、氯化镍、硼酸、十二烷基苯磺酸钠、丁醚嗡盐和苯亚磺酸钠；

步骤2：将硫酸镍、氯化镍、硼酸、十二烷基苯磺酸钠、丁醚嗡盐和苯亚磺酸钠混合，得到高耐蚀光亮电镀镍镀液。

3.根据权利要求2所述的高耐蚀光亮电镀镍镀液的制备方法，其特征在于，所述步骤2包括如下步骤：

步骤21：将硫酸镍、氯化镍、硼酸和十二烷基苯磺酸钠混合溶解，得到硫酸镍基础水溶液；

步骤22：稀释丁醚嗡盐得到稀释后的丁醚嗡盐水溶液；

步骤23：将稀释后的丁醚嗡盐水溶液加入到硫酸镍基础溶液中，混合搅拌均匀，得到含有丁醚嗡盐的硫酸镍基础溶液；

步骤24：将苯亚磺酸钠加入到含有丁醚嗡盐的硫酸镍基础溶液中，混合搅拌均匀，得到高耐蚀光亮电镀镍镀液。

4.一种高耐蚀光亮电镀镍镀液的使用方法，其特征在于，采用权利要求1所述的高耐蚀光亮电镀镍镀液，所述使用方法包括如下步骤：

步骤A：对基体材料进行前处理；

步骤B：加热高耐蚀光亮电镀镍镀液；

步骤C：将基体材料放入高耐蚀光亮电镀镍镀液中进行镀镍；

步骤D：得到具有镀镍层的基体材料。

5.根据权利要求4所述的高耐蚀光亮电镀镍镀液的使用方法，其特征在于，所述基体材料为铁基体材料。

6.根据权利要求4所述的高耐蚀光亮电镀镍镀液的使用方法，其特征在于，所述步骤A中，前处理包括如下步骤：采用NaOH和Na₃PO₄的混合溶液进行除脂；然后，在超声波环境中采用化学除油剂水溶液和丙酮对基体材料进行除油，除油后的基体材料表面形成连续水膜；再用稀盐酸进行酸洗。

7.根据权利要求6所述的高耐蚀光亮电镀镍镀液的使用方法，其特征在于，所述酸洗时间为1～2min。

8.根据权利要求4至7任一项所述的高耐蚀光亮电镀镍镀液的使用方法，其特征在于，所述步骤B中，加热温度为45℃～60℃。

9.根据权利要求4至7任一项所述的高耐蚀光亮电镀镍镀液的使用方法，其特征在于，所述步骤C中，镀镍时间为1～2h。

10.根据权利要求4至7任一项所述的高耐蚀光亮电镀镍镀液的使用方法，其特征在于，所述步骤C中，电流密度为1.0～2.0A/dm²。

Images