CN113502514A - 一种锌镍合金电镀液及其电镀工艺 - Google Patents

一种锌镍合金电镀液及其电镀工艺 Download PDF

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龙星昕
王琴
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冯亮
钟红兵
蔡书红
周超
黄浩
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Abstract

本发明属于电镀技术领域,具体公开了一种锌镍合金电镀液及其制备工艺,包括氢氧化钠‑锌溶液、镍盐溶液、络合剂A、络合剂B、光亮剂、调整剂和水;络合剂A包括三乙醇胺、草酸钠和乙二胺,络合剂B包括葡萄糖酸钠、氨三乙酸和氢氧化钠。采用本发明提供的电镀液中由于络合剂A能够在强碱环境下保持稳定状态,不会分解出多种产物,使得电镀时,能够保证镀层中的镍含量保持稳定,使得镀层能具有更好的耐盐雾腐蚀能力,解决现有的锌镍合金电镀液得到的电镀层中镍含量不稳定,导致其防腐蚀能力较差的问题,且本发明得到的镀层,外观均匀,结晶细致,在高低温剧变的环境中,镀层依然能够与基体良好的结合在一起,使其能够在高温差环境下长时间使用。

Description

一种锌镍合金电镀液及其电镀工艺
技术领域
本发明属于电镀技术领域,具体涉及了一种锌镍合金电镀液及其电镀工艺。
背景技术
电镀由最开始的几种常规镀种发展到现在的几十种镀种,其中电镀工艺的开发、研究对电镀行业起着举足轻重的作用。
锌镍合金的电镀工艺是研究得比较成熟且完善的一类工艺。早期的电镀锌镍合金工艺多采用氢氧化钠-锌溶液、三乙醇胺、磺酸及其衍生物,如1,5二萘磺酸,再用烯丙基磺酸盐与糖精合作做的锌镍合金电镀工艺,此电镀锌镍合金电镀工艺能够获得细致光亮的镀层需求,但由于此工艺的镀液中磺酸以及衍生物在强碱环境下不稳定,分解产物多,导致镀层中镍含量不稳定,因此镀层对大气中的酸碱及氧化物的防蚀能力较差。
随着各行业如航天军工、船舶、汽车、通信器材、五金电子等对耐盐雾腐蚀的要求越来越高,传统的锌镍合金电镀液越来越难满足日常生活中越来越高的需求。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足,本发明提供了一种锌镍合金电镀液及其电镀工艺,以解决现有的锌镍合金电镀液得到的电镀层中镍含量不稳定,导致其防腐蚀能力较差的问题。
为实现上述目的,本发明采用了如下的技术方案:
一种锌镍合金电镀液,包括氢氧化钠-锌溶液、镍盐溶液、络合剂A、络合剂B、光亮剂、调整剂和水;所述络合剂A包括三乙醇胺、草酸钠和乙二胺,所述络合剂B包括葡萄糖酸钠、氨三乙酸和氢氧化钠。
相比于现有技术,本发明具有如下有益效果:
1、采用本方案提供的电镀液中由于络合剂A能够在强碱环境下保持稳定状态,不会分解出多种产物,使得在电镀时,能够保证镀层中的镍含量稳定,使得镀层能具有更好的耐盐雾腐蚀能力,解决现有的锌镍合金电镀液得到的电镀层中镍含量不稳定,导致其耐盐雾腐蚀能力较差的问题。
2、采用本方案提供的电镀液进行电镀得到的镀层,外观均匀,结晶细致,在高低温剧变的环境中,镀层依然能够与基体良好的结合在一起,使其能够在高温差环境下长时间使用。
进一步,所述光亮剂为丁炔二醇、糖精和丙炔醇烷基化合物。
有益效果:采用丁炔二醇、糖精和丙炔醇烷基化合物作为光亮剂,使得镀层更加细致光亮。
进一步,所述调整剂包括硫化钠和五水偏硅酸钠。
有益效果:采用硫化钠和五水偏硅酸钠作为调整剂,能够更加精确的调整电镀液的pH值。
进一步,所述氢氧化钠-锌溶液包括氧化锌和氢氧化钠溶液,所述氢氧化钠-锌溶液的含量为300~360ml/L。
有益效果:该用量下能够保证电镀液的pH值保持在12以上。
进一步,所述络合剂A中三乙醇胺的浓度为150~220g/L,乙二胺的浓度为20~34g/L,草酸钠的浓度为22~34g/L。
有益效果:通过实验证明,该浓度下得到的镀层镍含量稳定,抗盐雾腐蚀能力强。
进一步,所述络合剂B中葡萄糖酸钠的浓度为22~34g/L,氨三乙酸的浓度为90~160g/L,氢氧化钠的浓度为50~120g/L。
有益效果:通过实验证明,该浓度下得到的镀层镍含量稳定,抗盐雾腐蚀能力强。
进一步,所述光亮剂中丁炔二醇的浓度为50~120g/L,糖精的浓度为60~110g/L,丙炔醇烷基化合物的浓度为10~40g/L。
有益效果:通过实验证明,该浓度下得到的镀层镍含量稳定,抗盐雾腐蚀能力强。
进一步,所述调整剂中硫化钠的浓度为15~50g/L,五水偏硅酸钠的浓度为20~80g/L。
有益效果:通过实验证明,该浓度下得到的镀层镍含量稳定,抗盐雾腐蚀能力强。
本发明还公开了一种锌镍合金电镀液的电镀工艺,包括以下步骤:
步骤1:将金属镍放入电镀液中,作为阳极;
步骤2:将待镀工件放入步骤1的电镀液中,作为阴极;
步骤3:通入直流电,控制阴极的电流密度为1~3A/m2,后进行电镀,其中电镀时间为30~60min,得到锌镍合金镀层。
有益效果:该工艺简单,且得到的镀层厚度能够保持在8μm以上,满足电镀的要求。
具体实施方式
以下对本发明作进一步详细说明,并给出具体实施方式。
实施例1:
一种锌镍合金电镀液,包括300ml/L的氢氧化钠-锌溶液、15ml/L的镍盐溶液、20ml/L的络合剂A、100ml/L的络合剂B、4ml/L的光亮剂、12ml/L的调整剂,余量为水。
本实施例中按浓度计,氢氧化钠-锌溶液为28g/L的氧化锌和350g/L的氢氧化钠;镍盐溶液为280g/L的硫酸镍;络合剂A为200g/L的三乙醇胺、30g/L的草酸钠和26g/L的乙二胺组成;络合剂B为30g/L的葡萄糖酸钠、130g/L的氨三乙酸和80g/L的氢氧化钠组成;光亮剂为100g/L的丁炔二醇、95g/L的糖精和25g/L的丙炔醇烷基化合物组成;调整剂为30g/L的硫化钠与50g/L的五水偏硅酸钠组成,本实施例中得到的电镀液的pH值为12。
另外本实施例一种锌镍合金电镀液的电镀工艺,包括以下步骤:
步骤1:将金属镍放入上述电镀液中,作为阳极。
步骤2:将待镀工件放入步骤1的电镀液中,作为阴极。
步骤3:通入直流电,控制阴极的电流密度为1~3A/m2,后进行电镀,其中电镀时间为30~60min,得到镍含量为14.5%的锌镍合金镀层。
实施例2~实施例8:
与实施例1的区别仅在于,实施例2~8中各组分的用量和浓度不同,具体如下表1所示。
表1为实施例2~实施例8中各组分的用量以及浓度
实施例2~8的电镀工艺与实施例1提供的电镀工艺相同,得到的电镀层中镍含量如下表2所示。
表2为实施例2~8得到的电镀液在工件表面电镀后形成的镀层中镍含量表
实施例 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8
镍含量 12.1% 13.3% 13.6% 15.3% 13.2% 15.5% 14.8%
对照组:
对照组为现有的一种锌镍合金电镀液:主要包括300ml/L的氢氧化钠-锌溶液、8g/L的三乙醇胺、5g/L的磺酸、10g/L的磺胺衍生物(1,5二萘磺酸)、20g/L的烯丙基磺酸盐与5g/L的糖精;采用实施例1提供的电镀工艺,得到的锌镍哈金镀层中镍含量为10.4%。
试验验证:
采用70×100mm的长方形铁片,将实施例1~8以及对照组得到的电镀液放入267ml的霍尔槽中进行电镀,电镀条件为:温度20℃,通入的直流电流为1.0安培,阳极采用镍板,电镀30min,分别得到用于测试的试样,编号分别为A1~A8以及B1,得到的镀层厚度如表3所示。
表3实施例1~8以及对照组镀锌后镀层的厚度表
试样编号 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 B1
镀层厚度(um) 8.5 8.3 8.6 8.8 8.3 8.5 8.7 8.6 8.5
将上述方法得到试样分别进行镀层外观检验、镀层结合强度试验以及盐雾试验。
其中镀层结合强度试验,依据标准ASTM B571“金属镀层粘附力定性测试标准”,将试样A1~A8以及B1在炉中加热至240~260℃,然后取出放入室温的水中冷却,观察试样表面镀层是否有鼓泡和脱落;如果镀层有泡或脱落,则镀层与基体结合强度不合格,如果镀层没有泡或脱落,则镀层与基体结合强度合格。
另外盐雾性能试验,依据标准GB6458-86“金属覆盖层中性盐雾试验”,将试样A1~A8以及B1放入特定的盐雾箱内,其中盐雾箱内的条件为:浓度5%的氯化钠、pH值为6.5~7.2的盐水,温度为(35±2)℃,湿度大于95%,降雾量为1~2mL/(h·cm2),喷嘴压力为78.5~137.3kPa。通过盐雾箱内的喷雾装置进行喷雾,让盐雾沉降到各试样上,经过1000小时后,观察其表面腐蚀状态;如果试样有出现红锈现象,则为不合格,如果试样没有出现红锈现象,则为合格。
通过上述试验,得到的试验结果如下表4所示。
表4为实施例1~实施例8以及对照组的试验结果表
试验试样编号 镀层外观 镀层结合强度 盐雾性能
A1 镀层均匀,结晶细致 合格 合格
A2 镀层均匀,结晶细致 合格 合格
A3 镀层均匀,结晶细致 合格 合格
A4 镀层均匀,结晶细致 合格 合格
A5 镀层均匀,结晶细致 合格 合格
A6 镀层均匀,结晶细致 合格 合格
A7 镀层均匀,结晶细致 合格 合格
A8 镀层均匀,结晶细致 合格 合格
B1 镀层均匀,结晶细致 合格 不合格
结论:
1、通过表2可知,采用实施例1~8的电镀液进行电镀得到的镀层中,镍含量稳定在12%以上,而对照组得到的镀层中镍含量在10%左右,通过表4可知,对照组因镀层中的镍含量较低,虽然镀层的厚度达到了8微米以上,但在中性盐雾试验中进行1000小时后有红锈产生,说明其抗酸碱腐蚀的能力不足,而结合实施例1~8,其所得镀层在中性盐雾试验中进行1000小时后均无红锈产生,说明其抗酸碱腐蚀能力提高。
2、通过表4能够得出,通过实施例1~8的电镀液得到的试样其锌镍合金镀层的外观均匀,结晶细致,在高低温剧变的环境中,镀层仍然与基体结合良好;另外在盐雾中也表现是优良的抗酸碱氧化性能。
需要说明的是,在本文中,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,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宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种锌镍合金电镀液,其特征在于:包括氢氧化钠-锌溶液、镍盐溶液、络合剂A、络合剂B、光亮剂、调整剂和水;所述络合剂A包括三乙醇胺、草酸钠和乙二胺,所述络合剂B包括葡萄糖酸钠、氨三乙酸和氢氧化钠。
2.根据权利要求1所述的一种锌镍合金电镀液,其特征在于:所述光亮剂为丁炔二醇、糖精和丙炔醇烷基化合物。
3.根据权利要求1所述的一种锌镍合金电镀液,其特征在于:所述调整剂包括硫化钠和五水偏硅酸钠。
4.根据权利要求1所述的一种锌镍合金电镀液,其特征在于:所述氢氧化钠-锌溶液包括氧化锌和氢氧化钠溶液,所述氢氧化钠-锌溶液的含量为300~360ml/L。
5.根据权利要求1所述的一种锌镍合金电镀液,其特征在于:所述络合剂A中三乙醇胺的浓度为150~220g/L,乙二胺的浓度为20~34g/L,草酸钠的浓度为22~34g/L。
6.根据权利要求1所述的一种锌镍合金电镀液,其特征在于:所述络合剂B中葡萄糖酸钠的浓度为22~34g/L,氨三乙酸的浓度为90~160g/L,氢氧化钠的浓度为50~120g/L。
7.根据权利要求2所述的一种锌镍合金电镀液,其特征在于:所述光亮剂中丁炔二醇的浓度为50~120g/L,糖精的浓度为60~110g/L,丙炔醇烷基化合物的浓度为10~40g/L。
8.根据权利要求3所述的一种锌镍合金电镀液,其特征在于:所述调整剂中硫化钠的浓度为15~50g/L,五水偏硅酸钠的浓度为20~80g/L。
9.一种制备权利要求1所述的锌镍合金电镀液的电镀工艺,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1:将金属镍放入电镀液中,作为阳极;
步骤2:将待镀工件放入步骤1的电镀液中,作为阴极;
步骤3:通入直流电,控制阴极的电流密度为1~3A/m2,后进行电镀,其中电镀时间为30~60min,得到锌镍合金镀层。
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