CN112663033A - 环保型化学沉镍溶液 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保型化学沉镍溶液，该溶液包括包括镍盐、超支化聚氨酯磺酸盐、木质素磺酸、β‑烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、可溶性壳聚糖、还原剂、络合剂、缓冲剂、稳定剂，其余为水；上述组分按照质量浓度，分别为：镍盐10‑15g/L、还原剂30‑45g/L、络合剂10‑40g/L、稳定剂0.5‑1.5ppm。且所述镍盐、超支化聚氨酯磺酸盐、木质素磺酸、β‑烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、可溶性壳聚糖五者之间的质量浓度比为1:(0.2‑0.4):0.3:0.1:0.1；上述组分按照质量浓度比均匀混合后，用缓冲剂调节pH值至4.0‑6.0后形成沉镍溶液。本发明该溶液不含氨水和铅，同时镀镍的镀层稳定、光亮度好，导电性能佳，稳定性好，使用寿命长，抗菌效果显著。

Description

环保型化学沉镍溶液

技术领域

本发明涉及镀镍溶液技术领域，尤其涉及一种环保型化学沉镍溶液。

背景技术

化学沉镍是一种镀镍工艺，是一种不需要经电解作用而将金属离子附着于被镀物上的表面处理方式，常用于PCB、FCP的可焊性表面涂覆工艺，可以给印制电路板提供可焊、导通、散热功能于一体的镀层，同时还可以同其它表面涂覆工艺配合使用。与电镀镍比较，化学沉镍最大的优点是：1.不用考虑镀件上的电流分布问题，得到的沉镍厚度均匀；2.镍层为非晶态，抗腐蚀性强。因此，化学沉镍方法在电子、计算机、航空航天、石油化工、纺织等领域有着广泛的用途，尤其是在印制电路板制造工业上是目前不可缺少的一个生产环节，是当前乃至今后一段时间内镀镍工艺的主流方向，具有非常大的市场潜能和应用价值。

在化学沉镍工艺中必不可少的一种试剂是化学沉镍溶液，其性能的好坏直接影响沉镍效果和镍层性能稳定性。目前通常采用的化学沉镍溶液，为使溶液稳定以及使镀层有较好的光亮效果，化学沉镍溶液一般都含有一定量的铅离子和氨水等物质，给环境带来较大影响和负担。除此之外，市面上的化学沉镍溶液还或多或少存在着升温加热能耗较大，维持槽温的能耗也较大；沉镍液蒸发快，沉镍液需要经常维护；操作环境汽雾大，给人员的键康和设备的腐蚀带来一定的影响；温度越高，溶液中反应生成亚磷酸盐的速度越大，溶液的使用寿命也就越短；在使用过程中极易滋生细菌、出现腐败现象，直接反映为溶液脏，过滤不干净等缺陷。

专利CN103556137B涉及一种用于塑料表面金属化改性的环保型化学沉镍溶液，所述化学沉镍溶液由镍盐、次磷酸钠、络合剂、pH调节剂、异噻唑啉酮或异噻唑啉酮衍生物组成；所述镍盐在化学沉镍溶液中用量为1～50g/l，次磷酸钠在化学沉镍溶液中用量为0.5～50g/l，络合剂在化学沉镍溶液中用量为3～100g/l，异噻唑啉酮或异噻唑啉酮衍生物在化学沉镍溶液中用量为0.5～300ppm。该发明的化学沉镍溶液中加入异噻唑啉酮或异噻唑啉酮衍生物，上述物质在该发明的化学沉镍溶液中不仅作为抗菌剂，而且作为取代重金属离子的环保型稳定剂使用，使得该发明的化学沉镍溶液具备了抗菌性、环保型、高稳定性等特点。然而，由于这种物质的添加也在一定程度上影响化学沉镍效果和溶液的综合性能，且次磷酸盐的存在易导致溶液的使用寿命缩短。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种环保型化学沉镍溶液，该溶液不含氨水和铅，同时镀镍的镀层稳定、光亮度好，导电性能佳，稳定性好，使用寿命长，抗菌效果显著。

为实现上述目的，本发明提供一种环保型化学沉镍溶液，包括镍盐、超支化聚氨酯磺酸盐、木质素磺酸、β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、可溶性壳聚糖、还原剂、络合剂、缓冲剂、稳定剂，其余为水；

上述组分按照质量浓度，分别为：

且所述镍盐、超支化聚氨酯磺酸盐、木质素磺酸、β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、可溶性壳聚糖五者之间的质量浓度比为1:(0.2-0.4):0.3:0.1:0.1；

上述组分按照质量浓度比均匀混合后，用缓冲剂调节pH值至4.0-6.0后形成沉镍溶液。

其中，所述镍盐为硫酸镍、氯化镍、碳酸镍中的一种或多种物。

其中，所述还原剂为次亚磷酸钠、次磷酸钠、次磷酸钾中的一种或多种。

其中，所述络合剂为乳酸、酒石酸、柠檬酸、己二酸中的一种或多种。

其中，所述缓冲剂为冰乙酸。

其中，所述稳定剂为酒石酸锑钾、柠檬酸铋、三氧化二铋中的至少一种。

其中，所述可溶性壳聚糖的平均分子量为10万，取代度为80％。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的环保型化学沉镍溶液，具有如下优势：

1)随着电子产品的线路越来越细小，为了防止小线路的漏镀，化学镍溶液中的稳定剂含量会大幅减低，以提高化学镀镍液在使用时的反应活性。这种做法带来的副作用就是在没有工件时，槽液中镍离子很容易和还原剂继续反应而沉积在槽壁，加热管上面，即使降低槽液温度，化学镀镍的反应依然会源源不断的进行，导致镀液中镍离子浓度和还原剂浓度大幅降低，使槽液寿命提前终结。为了解决该问题，本发明采用高分子的超支化聚氨酯磺酸盐、木质素磺酸、β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、可溶性壳聚糖作为镀液组成的一部分，这些物质具有大分子，粘度高的特点，在化学反应时，可以影响镍离子在金属表面的沉积方式，从实验结果看可以使镀层的光亮性更好，同时提高镀层中磷含量(化学镍中的磷来源于还原剂次磷酸钠，化学镍的镍层实际是镍磷合金)，提高镀层耐腐蚀性。当降低槽液温度时，上述的高粘度化合物可以吸附在槽壁镍颗粒的表面，防止镍进一步析出反应，大幅提高槽液的寿命。

2)本发明的化学沉镍体系不含氨气，镀层中不含铅，大大减少对于环境的负担和影响，同时镀镍的镀层稳定、光亮度好，导电性能佳；超支化聚氨酯磺酸盐、木质素磺酸、β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、可溶性壳聚糖通过与其它各组分协同作用，使得制成的溶液稳定性好，抗菌效果佳，沉镍效果显著，使用寿命长，使用绿色安全环保，适用于PCB、FPC、半导体晶圆等的化学镀镍。

具体实施方式

为了更清楚地表述本发明，下面对本发明作进一步地描述。

本发明提供的一种环保型化学沉镍溶液，包括镍盐、超支化聚氨酯磺酸盐、木质素磺酸、β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、可溶性壳聚糖、还原剂、络合剂、缓冲剂、稳定剂、余量为水；每1升所述环保型化学沉镍溶液包括以下组成成分：所述镍盐的浓度为10-55g/L、所述还原剂的浓度为6-45g/L、所述络合剂的浓度为10-40g/L、所述稳定剂的浓度为0.5-1.5ppm，以缓冲剂调节体系pH值至4.0-6.0；所述镍盐、超支化聚氨酯磺酸盐、木质素磺酸、β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、可溶性壳聚糖的浓度质量比为1:(0.2-0.4):0.3:0.1:0.1。

在本实施例中，所述镍盐为硫酸镍、氯化镍、碳酸镍中的一种或多种。所述还原剂为次亚磷酸钠、次磷酸钠、次磷酸钾中的一种或多种。

在本实施例中，所述络合剂为乳酸、酒石酸、柠檬酸、己二酸中的一种或多种。本发明所用的络合剂能够与镍离子很好地络合，从而降低镍离子的浓度，提高体系的稳定性。本发明选用酒石酸锑钾、柠檬酸铋、三氧化二铋为稳定剂，毒性低，不仅可以稳定溶液体系，而且还能够提升镀层的性能。

所述缓冲剂为冰乙酸。所述稳定剂为酒石酸锑钾、柠檬酸铋、三氧化二铋中的至少一种。所述超支化聚氨酯磺酸盐是按照CN102504162A实施例3的方法制成的超支化聚氨酯磺酸盐。

所述可溶性壳聚糖的平均分子量为10万，取代度为80％。

本发明具有如下优势：本发明中超支化聚氨酯磺酸盐、木质素磺酸、β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、可溶性壳聚糖可以大幅提高镀层的光亮度，同时可以提高镀层的磷含量，溶液稳定性好，镀镍效果显著，槽液使用寿命长本发明制备得到的溶液体系不含氨气，镀层中铅离子含量低于300ppm，大大减少对于环境的负担和影响，同时镀镍的镀层稳定、光亮度好，导电性能佳；超支化聚氨酯磺酸盐、木质素磺酸、β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、可溶性壳聚糖通过与其它各组分协同作用，使得制成的溶液稳定性好，抗菌效果佳，沉镍效果显著，使用寿命长，使用绿色安全环保，适用于PCB、FPC、半导体晶圆等的化学镀镍。

对于传统的化学镍溶液，一般使用温度需要提高到80-95℃，才可以保证其沉积速率。随着电子产品的线路越来越细小，为了防止小线路的漏镀，化学镍溶液中的稳定剂含量会大幅减低，以提高化学镀镍液在使用时的反应活性。这种做法带来的副作用就是在没有工件时，槽液中镍离子很容易和还原剂继续反应而沉积在槽壁，加热管上面，即使降低槽液温度，化学镀镍的反应依然会源源不断的进行，导致镀液中镍离子浓度和还原剂浓度大幅降低，使槽液寿命提前终结。为了解决该问题，本发明采用高分子的超支化聚氨酯磺酸盐、木质素磺酸、β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、可溶性壳聚糖作为镀液组成的一部分，这些物质具有大分子，粘度高的特点，在化学反应时，可以影响镍离子在金属表面的沉积方式，从实验结果看可以使镀层的光亮性更好，同时提高镀层中磷含量(化学镍中的磷来源于还原剂次磷酸钠，化学镍的镍层实际是镍磷合金)，提高镀层耐腐蚀性。

当降低槽液温度时，上述的高粘度化合物可以吸附在槽壁镍颗粒的表面，防止镍进一步析出反应，大幅提高槽液的寿命。

本发明的化学沉镍体系不含氨气，镀层中不含铅，大大减少对于环境的负担和影响，同时镀镍的镀层稳定、光亮度好，导电性能佳；超支化聚氨酯磺酸盐、木质素磺酸、β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、可溶性壳聚糖通过与其它各组分协同作用，使得制成的溶液稳定性好，抗菌效果佳，沉镍效果显著，使用寿命长，使用绿色安全环保，适用于PCB、FPC、半导体晶圆等的化学镀镍。

以下为本发明的几个具体实施例：

实施例1

一种环保型化学沉镍溶液，由镍盐、超支化聚氨酯磺酸盐、木质素磺酸、β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、可溶性壳聚糖、还原剂、络合剂、缓冲剂、稳定剂、水组成；每1升所述环保型化学沉镍溶液包括以下组成成分：所述镍盐的浓度为10g/L、所述还原剂的浓度为6g/L、所述络合剂的浓度为10g/L、所述稳定剂的浓度为0.5ppm，以缓冲剂调节体系pH值至4.0；所述镍盐、超支化聚氨酯磺酸盐、木质素磺酸、β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、可溶性壳聚糖的质量比为1:0.2:0.3:0.1:0.1。

所述镍盐为硫酸镍；所述还原剂为次亚磷酸钠；所述络合剂为乳酸；所述缓冲剂为冰乙酸；所述稳定剂为酒石酸锑钾。

实施例2

一种环保型化学沉镍溶液，由镍盐、超支化聚氨酯磺酸盐、木质素磺酸、β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、可溶性壳聚糖、还原剂、络合剂、缓冲剂、稳定剂、水组成；每1升所述环保型化学沉镍溶液包括以下组成成分：所述镍盐的浓度为25g/L、所述还原剂的浓度为15g/L、所述络合剂的浓度为20g/L、所述稳定剂的浓度为0.7ppm，以缓冲剂调节体系pH值至4.5；所述镍盐、超支化聚氨酯磺酸盐、木质素磺酸、β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、可溶性壳聚糖的质量比为1:0.25:0.3:0.1:0.1。

所述镍盐为氯化镍；所述还原剂为次磷酸钠；所述络合剂为酒石酸；所述缓冲剂为冰乙酸；所述稳定剂为柠檬酸铋。

实施例3

一种环保型化学沉镍溶液，由镍盐、超支化聚氨酯磺酸盐、木质素磺酸、β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、可溶性壳聚糖、还原剂、络合剂、缓冲剂、稳定剂、水组成；每1升所述环保型化学沉镍溶液包括以下组成成分：所述镍盐的浓度为25g/L、所述还原剂的浓度为35g/L、所述络合剂的浓度为25g/L、所述稳定剂的浓度为1ppm，以缓冲剂调节体系pH值至5.0；所述镍盐、超支化聚氨酯磺酸盐、木质素磺酸、β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、可溶性壳聚糖的质量比为1:0.3:0.3:0.1:0.1。

所述镍盐为碳酸镍；所述还原剂为次磷酸钾；所述络合剂为柠檬酸；所述缓冲剂为冰乙酸；所述稳定剂为三氧化二铋。

实施例4

一种环保型化学沉镍溶液，由镍盐、超支化聚氨酯磺酸盐、木质素磺酸、β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、可溶性壳聚糖、还原剂、络合剂、缓冲剂、稳定剂、水组成；每1升所述环保型化学沉镍溶液包括以下组成成分：所述镍盐的浓度为50g/L、所述还原剂的浓度为40g/L、所述络合剂的浓度为35g/L、所述稳定剂的浓度为1.3ppm，以缓冲剂调节体系pH值至5.5；所述镍盐、超支化聚氨酯磺酸盐、木质素磺酸、β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、可溶性壳聚糖的质量比为1:0.35:0.3:0.1:0.1。

所述镍盐为硫酸镍、氯化镍、碳酸镍按质量比1:2:3混合而成；所述还原剂为次亚磷酸钠、次磷酸钠、次磷酸钾按质量比2:3:4混合而成；所述络合剂为乳酸、酒石酸、柠檬酸、己二酸按质量比1:1:3:2混合而成；所述缓冲剂为冰乙酸；所述稳定剂为酒石酸锑钾、柠檬酸铋、三氧化二铋按质量比1:2:1混合而成。

实施例5

一种环保型化学沉镍溶液，由镍盐、超支化聚氨酯磺酸盐、木质素磺酸、β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、可溶性壳聚糖、还原剂、络合剂、缓冲剂、稳定剂、水组成；每1升所述环保型化学沉镍溶液包括以下组成成分：所述镍盐的浓度为55g/L、所述还原剂的浓度为45g/L、所述络合剂的浓度为40g/L、所述稳定剂的浓度为1.5ppm，以缓冲剂调节体系pH值至6.0；所述镍盐、超支化聚氨酯磺酸盐、木质素磺酸、β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、可溶性壳聚糖的质量比为1:0.4:0.3:0.1:0.1。

所述镍盐为硫酸镍；所述还原剂为次亚磷酸钠；所述络合剂为己二酸；所述缓冲剂为冰乙酸；所述稳定剂为三氧化二铋。

对比例1

一种环保型化学沉镍溶液，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，没有添加超支化聚氨酯磺酸盐。

对比例2

一种环保型化学沉镍溶液，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，没有添加β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸。

对比例3

一种环保型化学沉镍溶液，其配方和制备方法与实施例1基本相同，不同之处在于，没有添加可溶性壳聚糖。

为了进一步说明本发明实施例的有益技术效果，按照CN 103556137 B中的实验方法对各例中的产品稳定性、可镀性和抑菌性进行测试。

产品稳定性：实施例1-5均物浑浊(沉淀)出现，对比例1-3均出现混浊；可见，本申请实施例稳定性更好，超支化聚氨酯磺酸盐、β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸和可溶性壳聚糖的添加对增强稳定性有益。

可镀性试验：结果表明，各例产品均镀层完整、平滑、无麻点、无漏镀，说明该发明实施例产品可镀性好。

抑(杀)菌效果：，实施例1～5、对比例1的化学沉镍溶液清澈无悬浮物，对比实施例2～3的化学沉镍溶液混浊且内有有絮状悬浮物，可见，本发明实施例抑(杀)菌效果好，是可溶性壳聚糖和β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸协同作用的结果。

以上公开的仅为本发明的实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种环保型化学沉镍溶液，其特征在于，包括镍盐、超支化聚氨酯磺酸盐、木质素磺酸、β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、可溶性壳聚糖、还原剂、络合剂、缓冲剂、稳定剂，其余为水；

上述组分按照质量浓度，分别为：

且所述镍盐、超支化聚氨酯磺酸盐、木质素磺酸、β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、可溶性壳聚糖五者之间的质量浓度比为1:(0.2-0.4):0.3:0.1:0.1；

上述组分按照质量浓度比均匀混合后，用缓冲剂调节pH值至4.0-6.0后形成沉镍溶液。

2.根据权利要求1所述的环保型化学沉镍溶液，其特征在于，所述镍盐为硫酸镍、氯化镍、碳酸镍中的一种或多种物。

3.根据权利要求1所述的环保型化学沉镍溶液，其特征在于，所述还原剂为次亚磷酸钠、次磷酸钠、次磷酸钾中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的环保型化学沉镍溶液，其特征在于，所述络合剂为乳酸、酒石酸、柠檬酸、己二酸中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的环保型化学沉镍溶液，其特征在于，所述缓冲剂为冰乙酸。

6.根据权利要求1所述的环保型化学沉镍溶液，其特征在于，所述稳定剂为酒石酸锑钾、柠檬酸铋、三氧化二铋中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的环保型化学沉镍溶液，其特征在于，所述可溶性壳聚糖的平均分子量为10万，取代度为80％。