CN111962110A - 一种Zn-Ni合金电镀液及电镀方法 - Google Patents

一种Zn-Ni合金电镀液及电镀方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种Zn‑Ni合金电镀液，所述Zn‑Ni合金电镀液包括镍盐、锌盐、钾盐、硼酸、乙酸铵和纳米粉末，所述Zn‑Ni合金电镀液中纳米粉末的含量为0.1～50g/L，所述纳米粉末为纳米氧化铝、纳米氧化镓、纳米氧化钛、纳米氧化硅和纳米氧化锆中的至少一种。本发明的Zn‑Ni合金电镀液添加纳米氧化铝、纳米氧化镓、纳米氧化钛、纳米氧化硅和纳米氧化锆中的至少一种后，获得了硬度高且耐蚀性良好的锌镍合金镀层，并且发明人通过对Zn‑Ni合金电镀液中纳米粉末的含量进行了限定，改善了Zn‑Ni合金镀液电镀获得的锌镍复合镀层的耐腐蚀性、耐磨损性、热稳定性和硬度，具有更好的产业利用价值。

Description

一种Zn-Ni合金电镀液及电镀方法
技术领域
本发明涉及电化学领域，具体涉及一种Zn-Ni合金电镀液及电镀方法。
背景技术
镍合金因其在酸性和碱性环境中都具有良好的耐腐蚀性而广受欢迎。常见的Ni基二元合金有Ni-P、Ni-Co、Ni-Zn、Ni-Fe、Ni-Cu等，三元合金Ni-Cu-P、Ni-Cr-Fe、Ni-Co-P等。Ni-Zn合金镀层与基体材料的结合力好，并有良好的可焊性；镀液使用方便，宜维护，镀液的毒性低，有利于环境保护等优点。但是，随着应用环境的恶劣，仍然需要进一步提高其耐腐蚀性和硬度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种Zn-Ni合金电镀液及电镀方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种Zn-Ni合金电镀液，所述Zn-Ni合金电镀液包括镍盐、锌盐、钾盐、硼酸、乙酸铵和纳米粉末，所述Zn-Ni合金电镀液中纳米粉末的含量为0.1～50g/L，所述纳米粉末为纳米氧化铝、纳米氧化镓、纳米氧化钛、纳米氧化硅和纳米氧化锆中的至少一种。
发明人通过研究发现往Zn-Ni合金镀液里加入纳米氧化铝、纳米氧化镓、纳米氧化钛、纳米氧化硅和纳米氧化锆，能够明显的改善镀液和镀层性能，发明人通过研究发现含有纳米颗粒的锌镍复合镀层具有更优异的耐腐蚀性、耐磨损性、热稳定性，硬度更高。发明人通过筛选，发现上述的Zn-Ni合金电镀液添加纳米氧化铝、纳米氧化镓、纳米氧化钛、纳米氧化硅和纳米氧化锆中的至少一种后，获得了硬度高且耐蚀性良好的锌镍合金镀层，并且发明人通过对Zn-Ni合金电镀液中纳米粉末的含量进行了限定，改善了Zn-Ni合金镀液电镀获得的锌镍复合镀层的耐腐蚀性、耐磨损性、热稳定性和硬度，具有更好的产业利用价值。
优选地，所述Zn-Ni合金电镀液中纳米粉末的含量为5～50g/L。
发明人通过对Zn-Ni合金电镀液中纳米粉末的含量进行了限定，改善了Zn-Ni合金镀液电镀获得的锌镍复合镀层的耐腐蚀性、耐磨损性、热稳定性和硬度。
优选地，所述Zn-Ni合金电镀液中纳米粉末的含量为35g/L。
发明人通过对Zn-Ni合金电镀液中纳米粉末的含量进行了限定，改善了Zn-Ni合金镀液电镀获得的锌镍复合镀层的耐腐蚀性、耐磨损性、热稳定性和硬度。
优选地，所述镍盐为氯化镍，所述锌盐为氯化锌，所述钾盐为氯化钾，所述Zn-Ni合金电镀液包括100～150g/L氯化镍、50～120g/L的氯化锌、150～250g/L的氯化钾、20～50g/L的硼酸和70～120g/L的乙酸铵。
优选地，所述Zn-Ni合金电镀液包括100～150g/L氯化镍、90～120g/L的氯化锌、200～250g/L的氯化钾、30～50g/L的硼酸和100～120g/L的乙酸铵。
优选地，所述Zn-Ni合金电镀液的pH为4～6。
发明人通过研究发现，Zn-Ni合金电镀液的pH为4～6时，电镀获得的锌镍复合镀层具有更好的耐腐蚀性、耐磨损性、热稳定性和硬度。
优选地，所述纳米粉末为纳米氧化铝、纳米氧化镓、纳米氧化钛、纳米氧化硅和纳米氧化锆中的至少两种。
发明人通过研究发现，上述的Zn-Ni合金电镀液添加两种以上的纳米粉末，电镀获得的锌镍复合镀层具有更好的耐腐蚀性、耐磨损性、热稳定性和硬度。
本发明还提供一种电镀方法，所述方法包括以下步骤：
(1)提供待电镀的基体并且对基体进行表面处理；
(2)将步骤(1)处理后的基体浸没在上述任一所述的镍合金电镀液中在30～60℃和电流密度2～5ASD的条件下进行电镀。
优选地，所述步骤(1)中，所述表面处理依次包括化学脱脂、热水浸洗、机械抛光、酸洗活化和纯水喷洗。
优选地，所述化学脱脂的方法为将待电镀的基体在包括碳酸钠和氢氧化钠的碱性混合溶液中清洗4～8min，所述碱性混合溶液中碳酸钠的浓度为25～35g/L，所述碱性混合溶液中氢氧化钠的浓度为8～12g/L；
所述热水浸洗方法为用40～60℃的自来水对脱脂后的基体进行浸洗处理；
所述机械抛光的方法为依次用2500目的砂纸、1μm金刚石抛光膏和0.25μm金刚石抛光膏对基体进行机械抛光处理；
所述酸洗活化的方法为采用质量浓度3％～8％的HCl溶液对基体进行表面活化，活化时间为1.5～2.5min。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种Zn-Ni合金电镀液及电镀方法，本发明的Zn-Ni合金电镀液添加纳米氧化铝、纳米氧化镓、纳米氧化钛、纳米氧化硅和纳米氧化锆中的至少一种后，获得了硬度高且耐蚀性良好的锌镍合金镀层，并且发明人通过对Zn-Ni合金电镀液中纳米粉末的含量进行了限定，改善了Zn-Ni合金镀液电镀获得的锌镍复合镀层的耐腐蚀性、耐磨损性、热稳定性和硬度，具有更好的产业利用价值。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明提供了一种Zn-Ni合金电镀液，所述Zn-Ni合金电镀液包括镍盐、锌盐、钾盐、硼酸、乙酸铵和纳米粉末，所述Zn-Ni合金电镀液中纳米粉末的含量为0.1～50g/L，所述纳米粉末为纳米氧化铝、纳米氧化镓、纳米氧化钛、纳米氧化硅和纳米氧化锆中的至少一种；所述镍盐为氯化镍，所述锌盐为氯化锌，所述钾盐为氯化钾，所述Zn-Ni合金电镀液包括100～150g/L氯化镍、50～120g/L的氯化锌、150～250g/L的氯化钾、20～50g/L的硼酸和70～120g/L的乙酸铵；所述Zn-Ni合金电镀液的pH为4～6。
实施例1
作为本发明实施例的一种Zn-Ni合金电镀液，所述Zn-Ni合金电镀液包括镍盐、锌盐、钾盐、硼酸、乙酸铵和纳米粉末，所述纳米粉末为纳米氧化铝和纳米氧化镓；所述镍盐为氯化镍，所述锌盐为氯化锌，所述钾盐为氯化钾，所述Zn-Ni合金电镀液包括100g/L氯化镍、90g/L的氯化锌、200g/L的氯化钾、30g/L的硼酸和100g/L的乙酸铵；所述Zn-Ni合金电镀液的pH为5.1，所述Zn-Ni合金电镀液中纳米氧化镓的含量为10g/L，所述纳米氧化铝的含量为25g/L。
作为本发明实施例的一种电镀方法，所述方法包括以下步骤：
(1)提供待电镀的基体并且对基体进行表面处理；所述待电镀的基体为低碳钢；所述表面处理依次包括化学脱脂、热水浸洗、机械抛光、酸洗活化和纯水喷洗，所述化学脱脂的方法为将待电镀的基体在包括碳酸钠和氢氧化钠的碱性混合溶液中清洗5min，所述碱性混合溶液中碳酸钠的浓度为30g/L，所述碱性混合溶液中氢氧化钠的浓度为10g/L；所述热水浸洗方法为用50℃的自来水对脱脂后的基体进行浸洗处理，所述机械抛光的方法为依次用2500目的砂纸、1μm金刚石抛光膏和0.25μm金刚石抛光膏对基体进行机械抛光处理；所述酸洗活化的方法为采用质量浓度3％～8％的HCl溶液对基体进行表面活化，活化时间为2min；
(2)将步骤(1)处理后的基体浸没在本实施例所述的Zn-Ni合金电镀液中在40℃和电流密度3ASD的条件下进行电镀，电镀开始前对Zn-Ni合金电镀液超声处理。
实施例2
作为本发明实施例的一种Zn-Ni合金电镀液，所述Zn-Ni合金电镀液包括镍盐、锌盐、钾盐、硼酸、乙酸铵和纳米粉末，所述纳米粉末为纳米氧化铝和纳米氧化硅；所述镍盐为氯化镍，所述锌盐为氯化锌，所述钾盐为氯化钾，所述Zn-Ni合金电镀液包括100g/L氯化镍、90g/L的氯化锌、200g/L的氯化钾、30g/L的硼酸和100g/L的乙酸铵；所述Zn-Ni合金电镀液的pH为5.1，所述Zn-Ni合金电镀液中纳米氧化镓的含量为15g/L，所述纳米氧化铝的含量为20g/L。
作为本发明实施例的一种电镀方法，本实施例与实施例1的唯一区别为：应用实施例2的Zn-Ni合金电镀液。
对比例1
作为本发明实施例的一种Zn-Ni合金电镀液，所述Zn-Ni合金电镀液包括镍盐、锌盐、钾盐、硼酸和乙酸铵，所述镍盐为氯化镍，所述锌盐为氯化锌，所述钾盐为氯化钾，所述Zn-Ni合金电镀液包括100g/L氯化镍、90g/L的氯化锌、200g/L的氯化钾、30g/L的硼酸和100g/L的乙酸铵；所述Zn-Ni合金电镀液的pH为5.1，所述Zn-Ni合金电镀液中纳米氧化镓的含量为15g/L，所述纳米氧化铝的含量为20g/L。
作为本发明实施例的一种电镀方法，本实施例与实施例1的唯一区别为：应用对比例1的Zn-Ni合金电镀液。
效果例1
对实施例1-实施例2和对比例1电镀获得的镀层进行检测。
硬度测试：使用HXD-1000B型显微硬度计测量镀层的显微硬度。载荷选择25g，负荷时间为15s，每个试样测10个点，取其平均值。
盐雾测试：采用50g/L的氯化钠溶液，温度为35℃，时间为10h。
结果如表1所示。
表1 Zn-Ni合金电镀液的电镀性能
Figure BDA0002615296780000051
由表1可知，本发明的Zn-Ni合金电镀液添加纳米氧化铝、纳米氧化镓、纳米氧化钛、纳米氧化硅和纳米氧化锆中的至少一种后，获得了硬度高且耐蚀性良好的锌镍合金镀层，改善了Zn-Ni合金镀液电镀获得的锌镍复合镀层的耐腐蚀性、耐磨损性、热稳定性和硬度，具有更好的产业利用价值。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种Zn-Ni合金电镀液，其特征在于，所述Zn-Ni合金电镀液包括镍盐、锌盐、钾盐、硼酸、乙酸铵和纳米粉末，所述Zn-Ni合金电镀液中纳米粉末的含量为0.1～50g/L，所述纳米粉末为纳米氧化铝、纳米氧化镓、纳米氧化钛、纳米氧化硅和纳米氧化锆中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的Zn-Ni合金电镀液，其特征在于，所述Zn-Ni合金电镀液中纳米粉末的含量为5～50g/L。
3.根据权利要求2所述的Zn-Ni合金电镀液，其特征在于，所述Zn-Ni合金电镀液中纳米粉末的含量为35g/L。
4.根据权利要求1所述的Zn-Ni合金电镀液，其特征在于，所述镍盐为氯化镍，所述锌盐为氯化锌，所述钾盐为氯化钾，所述Zn-Ni合金电镀液包括100～150g/L氯化镍、50～120g/L的氯化锌、150～250g/L的氯化钾、20～50g/L的硼酸和70～120g/L的乙酸铵。
5.根据权利要求4所述的Zn-Ni合金电镀液，其特征在于，所述Zn-Ni合金电镀液包括100～150g/L氯化镍、90～120g/L的氯化锌、200～250g/L的氯化钾、30～50g/L的硼酸和100～120g/L的乙酸铵。
6.根据权利要求1所述的Zn-Ni合金电镀液，其特征在于，所述Zn-Ni合金电镀液的pH为4～6。
7.根据权利要求1所述的Zn-Ni合金电镀液，其特征在于，所述纳米粉末为纳米氧化铝、纳米氧化镓、纳米氧化钛、纳米氧化硅和纳米氧化锆中的至少两种。
8.一种电镀方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)提供待电镀的基体并且对基体进行表面处理；
(2)将步骤(1)处理后的基体浸没在如权利要求1-7任一所述的镍合金电镀液中在30～60℃和电流密度2～5ASD的条件下进行电镀。
9.根据权利要求8所述的电镀方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述表面处理依次包括化学脱脂、热水浸洗、机械抛光、酸洗活化和纯水喷洗。
10.根据权利要求9所述的电镀方法，其特征在于，所述化学脱脂的方法为将待电镀的基体在包括碳酸钠和氢氧化钠的碱性混合溶液中清洗4～8min，所述碱性混合溶液中碳酸钠的浓度为25～35g/L，所述碱性混合溶液中氢氧化钠的浓度为8～12g/L；
所述热水浸洗方法为用40～60℃的自来水对脱脂后的基体进行浸洗处理；
所述机械抛光的方法为依次用2500目的砂纸、1μm金刚石抛光膏和0.25μm金刚石抛光膏对基体进行机械抛光处理；
所述酸洗活化的方法为采用质量浓度3％～8％的HCl溶液对基体进行表面活化，活化时间为1.5～2.5min。
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