CN115074791A - 一种铜镍合金电镀液及其电镀工艺 - Google Patents

一种铜镍合金电镀液及其电镀工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及材料表面处理技术领域，具体涉及一种铜镍合金电镀液及其电镀工艺。本发明公开的铜镍合金电镀液包括镍盐、铜盐、缓冲剂、络合剂和表面活性剂，ph为4.5～5；利用该电镀液对基材进行连续电镀得到铜镍合金镀层。本发明的电镀液组份简单易获取，电镀工艺易操作，制备得到的铜镍合金镀层外观平整均匀，无针孔麻点起泡，且镀层光泽度高，改善了铜镍合金镀层的外观。

Description

一种铜镍合金电镀液及其电镀工艺
技术领域
本发明涉及材料表面处理技术领域，具体涉及一种铜镍合金电镀液及其电镀工艺。
背景技术
铜镍合金又称普通白铜，是一种新型合金材料。固态下铜和镍可以无限固溶，所以室温下铜镍合金的组织为α单项固溶体。铜镍合金具有良好的导电性、导热性、机械强度、塑性和优异的耐腐蚀性及延展性，在装饰工艺品、电器、船舶仪表零件、化工机械零件和医疗器械等领域得以广泛应用。此外，铜镍合金还具有良好的耐海水腐蚀和抗海洋生物附着性能，被广泛应用于造船以及海洋工程中船舶的海水管路系统和冷凝器等方面。
镀层外观的优劣是电镀层质量检测中最受关注的指标之一，尤其是装饰工艺品和电器类。无论是装饰性镀层还是功能性镀层，都要达到对电镀层基本的外观要求后才能做进一步的测试，所以镀层外观达标是电镀质量检测要过的第一关。而普通的铜镍合金镀层表面存在缺陷(针孔、麻点和起泡等)，影响美观，需研发改善铜镍合金镀层外观的方法。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种铜镍合金电镀液及其电镀工艺，该电镀液组份简单，电镀工艺简便。制备得到的铜镍合金镀层外观平整均匀，无针孔麻点起泡，且镀层光泽度高，解决了铜镍合金镀层表面存在缺陷(针孔、麻点和起泡等)影响美观的问题。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
本发明提供了一种铜镍合金电镀液，所述铜镍合金电镀液包括以下组份：
Figure BDA0003724480850000011
Figure BDA0003724480850000021
优选地，所述镍盐为硫酸镍、氯化镍或醋酸镍，所述铜盐为硫酸铜或氯化铜。
优选地，所述络合剂为柠檬酸钠，所述缓冲剂为乙酸钠或氨基乙酸。柠檬酸钠与镍离子络合使镀液中游离镍离子浓度降低，有利于提高镀层的分散能力和覆盖能力。缓冲剂可以稳定镀液的pH值，维持镀液整体的稳定性，保证镀层质量。
优选地，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、OP-10、聚乙烯吡咯烷酮的至少一种。表面活性剂可使镀层光亮、平整、均匀、无针孔、无麻点，与基体结合力好。
本发明还提供了一种铜镍合金的电镀工艺，包括以下步骤：
S1、连接电镀装置，将上述的电镀液控制在30～40℃恒温，将预处理的基材作为电镀阴极，电镀阳极采用惰性电极；
S2、施加0.02～0.03A的电流连续电镀20～30min在基体上制备得到铜镍合金镀层。
优选地，所述预处理为将基体升温至60℃除油、水洗、微蚀、抛光。预处理有利于基体与镀层的结合。
优选地，所述基材为紫铜，所述惰性电极为钛板。
优选地，电镀液的pH范围在4.5～5.0，电镀液的装载量在0.1～0.2dm2/L。本发明电镀液的pH值具体可用有机碱或无机碱进行调节，没有特殊限制。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供了一种铜镍合金电镀液，组份包括镍盐、铜盐、缓冲剂、络合剂和表面活性剂；还提供一种铜镍合金的电镀工艺，利用该电镀液对基材进行连续电镀得到铜镍合金镀层。本发明的电镀液组份简单易获取，电镀工艺易操作，制备得到的铜镍合金镀层外观平整均匀，无针孔麻点起泡，且镀层光泽度高，改善了铜镍合金镀层的外观。
附图说明
图1为实施例4的铜镍合金镀层在4k放大倍数下的电镜扫描形貌图；
图2为实施例4的铜镍合金镀层在40k放大倍数下的电镜扫描形貌图；
图3为对比例的铜镍合金镀层在4k放大倍数下的电镜扫描形貌图；
图4为对比例的铜镍合金镀层在40k放大倍数下的电镜扫描形貌图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为可通过常规的商业途径购买得到的。
实施例1铜镍合金镀层的制备
S1、配制铜镍合金电镀液：将柠檬酸钠(87g)、NiSO4·6H20(174g)、CuSO4·5H20(16g)、乙酸钠(10g)和十二烷基硫酸钠(40mg)溶于去离子水中配成溶液，加入余量的去离子水至总体积为1L，即得到铜镍合金电镀液，并用25％氢氧化钠溶液将电镀液的pH调节到4.7。
S2、取常见紫铜作为基材，其中0.04dm2面积作为电镀区域，对其预处理：60℃除油3min、水洗、浸泡微蚀液30s、水洗、浸泡抛光液10s、水洗。其中微蚀液的组分为过硫酸钠30g/L，浓度为98％浓硫酸50ml/L，水950ml/L。抛光液的组分为浓度68％的硝酸60ml/L，浓度98％的磷酸400ml/L，浓度为98％的冰醋酸350ml/L，水190ml/L。
S3、连接DWD-20A12V电镀控制仪，电镀液水浴控制在30℃恒温，电镀液的装载量在0.15dm2/L，处理好的基材作为电镀阴极，电镀阳极采用惰性电极钛板，施加0.02A的电流连续电镀20～30min在基体上制备得到铜镍合金镀层。
实施例2铜镍合金镀层的制备
制备方法同实施例1，不同的是将表面活性剂由十二烷基硫酸钠换成OP-10(20mg)，制备得到铜镍合金镀层。
实施例3铜镍合金镀层的制备
制备方法同实施例1，不同的是将表面活性剂由十二烷基硫酸钠换成十六烷基三甲基溴化铵CTAB(15mg)，制备得到铜镍合金镀层。
实施例4铜镍合金镀层的制备
制备方法同实施例1，不同的是将表面活性剂由十二烷基硫酸钠换成聚乙烯吡咯烷酮PVP(15mg)，制备得到铜镍合金镀层。
对比例1铜镍合金镀层的制备
制备方法同实施例1，不同的是没有添加表面活性剂，制备得到铜镍合金镀层。
实施例5铜镍合金镀层的性能表征
1、镀层外观表征
镀层外观是否达标主要从镀层表面缺陷、镀层粗糙度、镀层光泽度三个方面来判断，这是检测镀层外观质量常用的方法。(1)镀层表面缺陷检测：镀层表面缺陷检测是指镀层表面是否有针孔、麻点、结瘤、影响镀层结合力的起泡、起皮、剥落、以及电镀过程可能出现的镀层斑点和烧焦。(2)镀层表面粗糙度检测：影响镀层表面粗糙度的因素包括镀前对基材的前处理以及电镀过程中的整平，它体现了镀层在微观形貌上的特征。(3)镀层外观光泽度检测：通常情况下，在一定强度和角度的入射光的照射下，观察镀层表面的反射光强度，较大的反射光比率和反射光强度说明镀层的光泽度较好；反之，则较差。使用光泽度仪能对镀层表面光泽度进行数字化的测量记录，是一种比较直观、清晰的比较材料表面光泽度的方式。表1是实施例1～3和对比例的镀层外观结果：
表1实施例1～3和对比例的镀层外观结果
Figure BDA0003724480850000051
从表1得到，加入表面活性剂十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵CTAB、OP-10、聚乙烯吡咯烷酮PVP可以改善合金镀层表面缺陷，消除对比例中镀层表面的白色麻点，使镀层表面更均匀，同时提升镀层光泽度，其中添加PVP更有利于提高光泽度。
2、电镜扫描观察
对实施例1～4和对比例1进行电镜扫描观察分析，图1和图2为实施例4的镀层，实施例1～3的镀层扫描结果同实施例4，图3和图4为对比例的镀层，观察得到，实施例1～4的镀层具有更平整均匀的形貌，表明加入表面活性剂可以改善合金镀层外观。使表面更平整均匀。
3、eds元素分析
对实施例4和对比例的薄膜做eds元素分析，结果如表2和表3所示：
表2为对比例EDS下铜镍合金镀层的元素含量
Figure BDA0003724480850000052
Figure BDA0003724480850000061
表3为实施例4EDS下铜镍合金镀层的元素含量
Figure BDA0003724480850000062
从表2和表3看出，实施例4的铜含量更高，表明少量的添加剂可提高电流效率，用于铜离子沉积的电能增大，沉积速率增大。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种铜镍合金电镀液，其特征在于，所述铜镍合金电镀液包括以下组份：
Figure FDA0003724480840000011
2.根据权利要求1所述的一种铜镍合金电镀液，其特征在于，所述镍盐为硫酸镍、氯化镍或醋酸镍，所述铜盐为硫酸铜或氯化铜。
3.根据权利要求1所述的一种铜镍合金电镀液，其特征在于，所述络合剂为柠檬酸钠，所述缓冲剂为乙酸钠或氨基乙酸。
4.根据权利要求1所述的一种铜镍合金电镀液，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、OP-10、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种。
5.一种铜镍合金的电镀工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、连接电镀装置，将权利要求1～4任一所述的电镀液控制在30～40℃恒温，将预处理的基材作为电镀阴极，电镀阳极采用惰性电极；
S2、施加0.02～0.03A的电流连续电镀20～30min在基材上制备得到铜镍合金镀层。
6.根据权利要求5所述的一种铜镍合金的电镀工艺，其特征在于，所述预处理为将基体升温至60℃除油、水洗、微蚀、抛光。
7.根据权利要求5所述的一种铜镍合金的电镀工艺，其特征在于，所述基材为紫铜，所述惰性电极为钛板。
8.根据权利要求5所述的一种铜镍合金电镀液，其特征在于，电镀液的pH范围在4.5～5.0，电镀液的装载量在0.1～0.2dm2/L。
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