CN114808049A - 一种氨基磺酸镍制备工艺及氨基磺酸镍 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及电镀液技术领域，具体公开了一种氨基磺酸镍的制备方法，包括以下步骤：（1）混合镍粉和水；（2）氧化；（3）加氨基磺酸；（4）自循环；（5）静置；（6）送检灌装；以及根据该制备方法制成的氨基磺酸镍。本申请可用于氨基磺酸镍的生产。
Description
技术领域
申请涉及电镀液技术领域，尤其是涉及一种氨基磺酸镍的制备工艺及氨基磺酸钠。
背景技术
电镀液是一种可以金属的阴极电流密度范围、改善镀层的外观、增加溶液抗氧化的稳定性等特点的液体。电镀液通常包括主盐、导电盐、阳极活性剂、缓冲剂和添加剂。
其中，氨基磺酸镍是一种优良的电镀主盐，具有内应力低、溶解度大、无污染等有点，广泛应用于电子、汽车、航天、兵器、造币、冶金、镍网、无线电、彩色铝合金等行业，近年来在国际上发展较快。
目前常采用多步法生产氨基磺酸镍，通过可溶性镍盐与碳酸钠(碳酸铵、氢氧化钠)等生成不溶的镍盐，用水洗涤后与氨基磺酸反应合成氨基磺酸镍，但用水洗涤较难洗净钠盐或者铵离子，且水洗过程中会引入杂质，影响产品品质，具有改进空间。
发明内容
为了减少氨基磺酸镍生产过程中混入的杂质，本申请提供一种氨基磺酸镍的制备工艺。
第一方面，本申请提供一种氨基磺酸镍的制备工艺，包括以下步骤：
(1)混合镍粉和水：在反应釜内加入水后，向反应釜中加入镍粉，再继续加水，得到待反应混合物；
(2)氧化：通氧气，升温至80℃，得到混合溶液一；
(3)加氨基磺酸：通过风机降温至75℃，加入氨基磺酸至pH为2.1-2.5，充分搅拌，得到混合溶液二；
(4)自循环：停止搅拌，沉淀2h后启动循环泵5min自循环，静置8-12h，得到混合溶液三；
(5)静置：将反应釜内的混合溶液三抽至中间罐，取中间罐中的液体检测并调整中间罐中液体的浓度，得到混合溶液四；
(6)送检灌装：将混合溶液四抽至成品储罐，搅拌2-4h后送样检测，灌装，得到氨基磺酸镍产品溶液。
将镍粉溶于水中，氧化后与氨基磺酸反应生成氨基磺酸镍，反应过程中通过通入氧气并控制温度，使得反应釜内的氨基磺酸能够和镍反应生成氨基磺酸盐，整个反应过程中没有引入钠离子或者铵离子，使得最终产生的氨基磺酸盐内混有的杂质较少，反应釜中的沉淀物一般为碳粉、未反应的镍粉等不溶物，溶液中混有的硫酸根等杂质的含量较少。
反应釜内生成氨基磺酸镍后自动循环泵，调整浓度并静置后得到的产品中，氨基磺酸镍分布得较为均匀，使得最终制得的氨基磺酸镍产品的性能较为均匀，提高了产品品质分布的均匀程度。
优选的，步骤(1)中，开动搅拌器后，缓慢向反应釜内加入镍粉。
开动搅拌器后缓慢加入镍粉，从而提高了镍粉在水中溶解的效率，便于镍粉在水中快速溶解，从而提高了一段时间内生成的氨基磺酸镍溶液中，镍元素的含量，提高了氨基磺酸镍产品溶液的生产效率。
缓慢加入镍粉后通入氧气，便于镍粉溶解于水中后再被氧化，使得镍粉先一步溶解于水中，再与氧气充分接触，提高了镍与氧气接触的充分程度，从而提高了镍被氧化的充分程度；另一方面，开启搅拌器后再缓慢加入镍粉，从而提高了镍粉表面与水接触的效率，缩短了镍粉溶解于水中的时间，提高了镍粉溶解于水中的效率和充分程度。
优选的，步骤(2)中，微开流量计后，打开氧气进气阀。
微开流量计后，再打开氧气进气阀，从而控制氧气进入的流量，从而便于让氧气均匀进入反应釜内，从而提高氧气氧化镍粉的充分程度，提高了氨基磺酸镍的生产效率，使得混合溶液三中镍元素的含量较高，便于后续加水调整氨基磺酸镍溶液的规格，从而提高了制得的氨基磺酸镍产品溶液中，氨基磺酸镍的纯度。
优选的，步骤(2)中，根据温度变化调整通风量，温度高于83℃时，加大通风量，温度低于70℃时，减小通风量。
温度较低时调整通风量较小，温度较高时调整通风量较大。一方面促进反应釜内温度较为稳定，提高反应釜内的氧化反应的充分程度，从而提高反应釜内产生氨基磺酸镍的效率；另一方面，先控制反应釜内的温度再控制通入的氧气量，促使反应釜内氧化阶段的温度条件较为稳定，从而提高了反应釜内氧化反应的充分程度，提高了氨基磺酸镍生产的效率。
优选的，步骤(3)中，加氨基磺酸后，待pH上升到4-4.5时关闭氧气。
反应釜内的溶液成分较为稳定后关闭氧气，即反应釜内的氧化阶段结束后再关闭氧气阀门，提高了镍被氧化的充分程度，从而提高了氨基磺酸镍的生产效率；另一方面，反应釜内的氧化产物较为稳定后再关闭氧气阀门，即生产氨基磺酸镍的过程中保证镍过量，从而便于根据反应釜内的溶液的pH值调整，使得混合溶液二中，氨基磺酸镍的纯度较高。
优选的，步骤(3)中，步骤(3)中，在搅拌过程中取反应釜中的溶液检测镍含量和杂质含量。
搅拌过程中取样检测镍含量和杂质含量，此时反应釜中的溶液分布得较为均匀，因此取样检测后得到的结果更能代表混合溶液三中的镍含量以及杂质含量情况，从而便于调整反应釜中的溶液成分调整，使得最终制得的氨基磺酸镍的纯度较高。
优选的，步骤(4)中，启动循环泵5min后，将泵阀门口管道内侧滞留的镍粉抽到反应釜内，静置8-12h。
此时多余的镍粉留置于反应釜内，用于下一轮氨基磺酸镍的制备，便于反应釜内保持镍粉过量的环境，从而使得最终制得的氨基磺酸镍产品溶液中，不易留有氨基磺酸，从而提高了最终制得的氨基磺酸镍产品溶液中的氨基磺酸镍的纯度较好。
另外，将泵阀门管道内侧滞留的镍粉抽到反应釜内后，镍粉不易沉积于泵阀门口管道附近，长期使用过程中，阀门不易被堵塞，便于氨基磺酸镍的大量制备。
步骤(5)中，反应釜内的混合溶液三抽至中间罐后，清水反洗泵及管道到反应釜。
由于中间罐内没有其他杂质，混合溶液三被抽至中间罐内后，混合溶液三在中间罐的性质较为稳定，不易发生反应。清水反洗泵及管道到反应釜后，泵及管道内残留的液体和沉淀被送至反应釜内，其中残留镍粉等进入反应釜用于后续氨基磺酸镍的制备，残留的液体等进入反应釜内，即进入中间罐内的液体的各项性能较为稳定，且液体内的氨基磺酸镍分散得较为均匀，从而增强了最终制得的氨基磺酸镍产品溶液的性能的稳定性、分布得均匀程度。
第二方面，本申请提供一种氨基磺酸镍，由上述的氨基磺酸镍的制备工艺制成。
采用本申请优选的氨基磺酸镍制备工艺后，由于制备过程中未引入其杂质，且制备过程中保持反应釜内镍粉过量，从而使得反应釜内的杂质一般以不溶的状态混合于溶液中，便于后续水洗过滤，从而使得最终制得的氨基磺酸镍产品溶液中的杂质较少。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1.通过设置镍粉溶解于水中，而后持续通入氧气并升温，氧化一段时间后加入氨基磺酸，反应过程中没有加入其他物质，通过控制氧化阶段的温度和通氧量、加入氨基磺酸过程中反应釜内的温度、pH值，从而使反应釜内的镍粉与氨基磺酸在氧化条件下生成氨基磺酸镍，得到的氨基磺酸镍产品溶液中混有的杂质较少。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
原料
本发明中各原料组分如表1：
表1各原料组分的来源
| 原料 | 规格 |
| 镍粉 | 微米级 |
| 氨基磺酸 | 0.8wt％ |
实施例
实施例1
(1)混合镍粉和水：在反应釜中加入去离子水至液位达到反应釜一半的位置，开动搅拌器，缓慢向反应釜中加入5kg镍粉，继续加水至反应釜内水位为40L处。
(2)氧化：先微开流量计，再开启反应釜底部的氧气进气阀门，盖抽风盖板，升温至80℃，
根据温度变化调整通风量，控制温度在70℃-83℃之间，氧化3h后得到混合溶液一；
(3)加氨基磺酸：启动风机将温度降至73-78℃范围内，加入15L氨基磺酸，加入氨基磺酸的过程中注意控制温度在73-78℃范围内，反应临近终点时缓慢加入氨基磺酸至终点，终点的pH值为2.1，加水调整密度到200g/L，pH上升至4-4.5时关闭氧气，将反应釜内的溶液取样送至实验室检测pH、镍含量、硫酸根含量以及钙、铁、铅等金属杂质的含量，继续搅拌40min，得到混合溶液二；
(4)自循环：暂停搅拌和抽风，沉淀2h后启动循环泵5min自循环，将泵阀门口管道内侧的留置镍粉抽到反应釜内，静置10h，反应釜内的溶液为混合溶液三；
(5)静置：将反应釜内合格的混合溶液三抽至中间罐内并记录打完液位、反应釜生产体积，打完后清水反洗泵及管道到反应釜内，直至中间罐内液体的量为三个反应釜的量，开启搅拌机泵自循环过滤1h，在中间罐内的溶液中取样并检测镍含量，根据镍含量按照185g/L计算加水高度粗调镍含量，得到混合溶液三；
将反应釜内的混合溶液三抽至中间罐，取中间罐中的液体检测并调整中间罐中液体的浓度，得到混合溶液四；
(6)送检灌装：将混合溶液四抽至成品储罐，以镍含量为180.5g/L微调镍含量，搅拌2h后送样检测，满足指标后得到氨基磺酸镍产品溶液。
实施例2
与实施例1的不同之处在于，本实施例中，步骤(3)中调整pH到2.3。
实施例3
与实施例1的不同之处在于，本实施例中，步骤(3)中调整pH到2.5。
实施例4
与实施例2的不同之处在于，本实施例中，步骤(4)中静置的时间更改为10h。
实施例5
与实施例2的不同之处在于，本实施例中，步骤(4)中静置的时间更改为12h。
实施例6
与实施例4的不同之处在于，本实施例中，步骤(6)中搅拌的时间更改为3h。
实施例7
与实施例4的不同之处在于，本实施例中，步骤(6)中搅拌的时间更改为4h。
实施例8
与实施例6的不同之处在于，本实施例中，步骤(1)中，一次性向反应釜内倾倒全部的镍粉。
实施例9
与实施例6的不同之处在于，本实施例中，步骤(2)中，先打开氧气进气阀，再打开流量计。
实施例10
与实施例6的不同之处在于，本实施例中，步骤(2)中，通风量保持不变。
实施例11
与实施例6的不同之处在于，本实施例中，步骤(3)中，关闭氧气后加入氨基磺酸。
实施例12
与实施例6的不同之处在于，本实施例中，步骤(3)中，搅拌30min后取样检测。
实施例13
与实施例6的不同之处在于，本实施例中，步骤(4)中，将泵阀门口管道内侧滞留的镍粉抽到反应釜内后，静置10h。
实施例14
与实施例6的不同之处在于，本实施例中，步骤(4)中，将泵阀门口管道内侧滞留的镍粉抽到反应釜内后，静置12h。
实施例15
与实施例14的不同之处在于，本实施例中，步骤(5)中，反应釜内的混合溶液三抽至中间罐后直接取样检测。
对比例
对比例1
与实施例的不同之处在于，对比例1为市售工业级氨基磺酸镍溶液。
对比例2
与实施例的不同之处在于，对比例2中，步骤(2)中的温度改为50℃。
对比例3
与实施例的不同之处在于，对比例3中，步骤(2)中的温度改为110℃。
对比例4
与实施例的不同之处在于，对比例4中，步骤(3)中的温度改为60℃。
对比例5
与实施例的不同之处在于，对比例5中，步骤(3)中的温度改为80℃对比例6
与实施例的不同之处在于，对比例6中，氨基磺酸添加的量改为10kg。
对比例7
与实施例的不同之处在于，对比例6中，氨基磺酸添加的量改为60kg。
性能检测试验
从实施例1-15和对比例1-7中，每个实施例或对比例中各随机取3份50ml的产品溶液为一组，对每组样品进行以下性能检测实验，每组三个监测数据取平均值。
1.检测产品溶液指标
参照《GB/T 23847-2017》中的检测方法，对式样的各项指标检测并记录数据，计算出实施例和对比例中式样的镍含量(g/L)、铁含量(mg/L)、钙含量(mg/L)、铅含量(mg/L)、硫酸根含量(mg/L)和pH值。
检测结果：对实施例1-15对比例1-7制得的样品的检测结果如表3所示。
表3式样的性能测试结果表
参照实施例1-3并结合表3可以看出，添加氨基磺酸的过程中，采用本申请优选的终点pH值，式样中的镍含量、铁含量、钙含量、铅含量、硫酸根含量和pH均相近；即添加氨基磺酸的过程中，采用本申请优选的终点pH值，得到的氨基磺酸镍产品溶液中的氨基磺酸镍含量、杂质含量和pH值均相近。
参照实施例2、4、5并结合表3可以看出，步骤(4)中采用本申请优选的静置时间，式样中的镍含量、铁含量、钙含量、铅含量、硫酸根含量和pH均相近；即步骤(4)中采用本申请优选的静置时间，得到的氨基磺酸镍产品溶液中的氨基磺酸镍含量、杂质含量和pH值均相近。
参照实施例4、6、7并结合表3可以看出，步骤(6)中采用本申请优选的搅拌时间，式样中的镍含量、铁含量、钙含量、铅含量、硫酸根含量和pH均相近；即步骤(6)中采用本申请优选的搅拌时间，得到的氨基磺酸镍产品溶液中的氨基磺酸镍含量、杂质含量和pH值均相近。
参照实施例6、8并结合表3可以看出，步骤(1)中快速倾倒所有镍粉后，式样中的镍含量、铁含量、钙含量、铅含量、硫酸根含量均略小；即步骤(1)中快速倾倒所有镍粉后，得到的氨基磺酸镍产品溶液中的氨基磺酸镍含量、杂质含量均较小，采用本申请优选的镍粉投入反应釜内的方式后，得到的氨基磺酸镍产品溶液中的氨基磺酸镍含量和杂质含量略大。
参照实施例6、9并结合表3可以看出，步骤(2)中采用本申请优选的氧气添加方式后，式样中的镍含量略大，式样中的硫酸根含量略小；即步骤(2)中采用本申请优选的氧气添加方式后，得到的氨基磺酸镍产品溶液中，氨基磺酸镍的含量略高，杂质含量略小。
参照实施例6、10并结合表3可以看出，步骤(2)中采用本申请优选的通风量后，式样的镍含量略大；即步骤(2)中采用本申请优选的通风量后，得到的氨基磺酸镍产品溶液中，氨基磺酸镍的含量略高。
参照实施例6、11并结合表3可以看出，步骤(3)中关闭氧气后加入氨基磺酸，得到的式样的镍含量略小；即采用本申请优选的步骤(2)，制得的氨基磺酸镍产品溶液中，氨基磺酸镍的含量略高。
参照实施例6、12并结合表3可以看出，步骤(3)中搅拌后取样测验，得到的式样的铁含量、钙含量、铅含量略大，镍含量略小；即采用本申请优选的步骤(3)后，得到的氨基磺酸镍产品溶液中，氨基磺酸镍的含量略大、杂质的含量略小。
参照实施例6、13、14并结合表3可以看出，步骤(4)中采用本申请优选的静置时间后，式样的镍含量、铁含量、钙含量、铅含量、硫酸根含量和pH均相近，即步骤(4)中采用本申请优选的静置时间后，得到的氨基磺酸盐产品溶液中，氨基磺酸镍的含量、杂质含量和pH值均相近。
参照实施例14、15并结合表3可以看出，采用本申请优选的步骤(5)后，式样的镍含量略大；即采用本申请优选的步骤(5)后，得到的氨基磺酸镍产品溶液中，氨基磺酸镍的含量略高。
参照实施例8和对比例1并结合表3可以看出，采用本申请优选的氨基磺酸镍制备方法后，式样中的镍含量较大，式样中的铁含量、钙含量、铅含量、硫酸根含量较小；即采用本申请优选的氨基磺酸镍制备方法后，得到的氨基磺酸镍产品溶液中，氨基磺酸镍的含量较高，杂质含量较低。
参照实施例8和对比例2、3并结合表3可以看出，步骤(2)中采用本申请优选的氧化温度后，式样中的镍含量较大，且式样中的铁含量、钙含量、铅含量、硫酸根含量较小，采用过高或过低的氧化温度后制得的式样中的镍含量较小；即采用本申请优选的氨基磺酸镍制备方法后，制得的氨基磺酸镍产品溶液中，氨基磺酸镍的含量较大。
参照实施例8和对比例4、5并结合表3可以看出,步骤(3)中采用本申请优选的反应温度后，式样中的镍含量较大，且式样中的铁含量、钙含量、铅含量、硫酸根含量较小，采用过高或过低的反应温度后制得的式样中的镍含量较小；即采用本申请优选的氨基磺酸镍制备方法后，制得的氨基磺酸镍产品溶液中，氨基磺酸镍的含量较大。
参照实施例8和对比例6、7并结合表3可以看出，采用本申请优选的氨基磺酸添加量后，式样中的镍含量较大，添加过度的氨基磺酸后，式样中的镍含量和pH值均较小，添加过少的氨基磺酸后，式样中的镍含量较小，pH含量较大；即采用本申请优选的氨基磺酸添加量后，制得的氨基磺酸镍产品溶液中的氨基磺酸镍的含量较高。
综上所述，在满足《GB/T 23847-2017》标准的氨基磺酸镍产品溶液中，采用实施例14的制备方法制得的氨基磺酸镍产品溶液中，氨基磺酸镍的含量较大，杂质含量较少。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (9)
1.一种氨基磺酸镍的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）混合镍粉和水：在反应釜内加入水后，向反应釜中加入镍粉，再继续加水，得到待反应混合物；
（2）氧化：通氧气，升温至80℃，得到混合溶液一；
（3）加氨基磺酸：通过风机降温至75℃，加入氨基磺酸至pH为2.1-2.5，充分搅拌，得到混合溶液二；
（4）自循环：停止搅拌，沉淀2h后启动循环泵5min自循环，静置8-12h，得到混合溶液三；
（5）静置：将反应釜内的混合溶液三抽至中间罐，取中间罐中的液体检测并调整中间罐中液体的浓度，得到混合溶液四；
（6）送检灌装：将混合溶液四抽至成品储罐，搅拌2-4h后送样检测，灌装，得到氨基磺酸镍产品溶液。
2.根据权利要求1所述的一种氨基磺酸镍的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，开动搅拌器后，缓慢向反应釜内加入镍粉。
3.根据权利要求2所述的一种氨基磺酸镍的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，微开流量计后，打开氧气进气阀。
4.根据权利要求3所述的一种氨基磺酸镍的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，根据温度变化调整通风量，温度高于83℃时，加大通风量，温度低于70℃时，减小通风量。
5.根据权利要求1所述的一种氨基磺酸镍的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，加氨基磺酸后，待pH上升到4-4.5时关闭氧气。
6.根据权利要求5所述的一种氨基磺酸镍的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，在搅拌过程中取反应釜中的溶液检测镍含量和杂质含量。
7.根据权利要求1所述的一种氨基磺酸镍的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，启动循环泵5min后，将泵阀门口管道内侧滞留的镍粉抽到反应釜内，静置8-12h。
8.根据权利要求1所述的一种氨基磺酸镍的制备方法，其特征在于：步骤（5）中，反应釜内的混合溶液三抽至中间罐后，清水反洗泵及管道到反应釜。
9.一种氨基磺酸镍，其特征在于：由上述权利要求1-6中任一项所述的氨基磺酸镍的制备工艺制成。
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2022
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