CN115838947B - 电镀铬镍合金的电镀液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种电镀铬镍合金的电镀液及其制备方法，涉及电镀液材料技术领域，所述电镀液包括水、铬盐、镍盐、络合剂、导电盐、缓冲剂以及添加剂；相对于1000重量份的所述水，所述铬盐的含量为125~250重量份，所述镍盐的含量为20~60重量份，所述络合剂的含量为120~150重量份，所述导电盐的含量为50~100重量份，所述缓冲剂的含量为30~100重量份，所述添加剂的含量为10~50重量份；所述添加剂为含有氨基基团的聚合物。本申请所述电镀液能够快速电镀于金属表面，电镀后的铬镍合金能够有效延长设备的维护周期，大大降低了维护成本，且利于保证生产周期。
Description
技术领域
本申请涉及电镀液材料技术领域，尤其涉及一种电镀铬镍合金的电镀液及其制备方法。
背景技术
近年来，随着我国经济的快速发展，海上运输、养殖、石油开发等涉海活动的日益增多，各种运输设备、养殖设备以及石油开发设备的出现方便了工业活动，由于海上工业环境的特殊性，设备的表面容易被腐蚀，因此需要耗费较大的维护成本，同时也会延误生产的周期。
发明内容
本申请提供一种电镀铬镍合金的电镀液及其制备方法，所述电镀液能够快速电镀于金属表面，电镀后的铬镍合金能够有效延长设备的维护周期，大大降低了维护成本，且利于保证生产周期。
第一方面，本申请提供了一种电镀铬镍合金的电镀液，包括水、铬盐、镍盐、络合剂、导电盐、缓冲剂以及添加剂。其中，相对于1000重量份的所述水，所述铬盐的含量为125~250重量份，所述镍盐的含量为20~60重量份，所述络合剂的含量为120~150重量份，所述导电盐的含量为50~100重量份，所述缓冲剂的含量为30~100重量份，所述添加剂的含量为10~50重量份。所述添加剂为含有氨基基团的聚合物，进一步地，所述添加剂为丙烯酸-丙烯酰胺共聚物。
在其中一些实施例中，相对于1000重量份的所述水，所述铬盐的含量为155~160重量份，所述镍盐的含量为30~35重量份，所述络合剂的含量为130~135重量份，所述导电盐的含量为75~80重量份，所述缓冲剂的含量为55~60重量份，所述添加剂的含量为35~40重量份。此时，电解液的稳定性更好，且电镀后的耐腐蚀性更强。
在其中一些实施例中，所述聚合物是由丙烯酰胺和丙烯酸聚合得到的，所述丙烯酰胺和所述丙烯酸的质量比为3~6:1~4；优选地，所述丙烯酰胺和所述丙烯酸的质量比为3~4:1~2；更优选地，所述丙烯酰胺和所述丙烯酸的质量比为2:1。优选范围内得到的聚合物对金属的亲和性更好，尤其是利于一定范围的铬镍合金的沉积，电镀后金属表面的耐腐蚀性更强。
在其中一些实施例中，所述铬盐选自硝酸铬、氯化铬或者硫酸铬中的至少一种，所述镍盐选自硫酸镍、氯化镍、醋酸镍或硝酸镍中的至少一种，所述络合剂选自柠檬酸或焦磷酸钾中的至少一种，所述导电盐选自氯化铵、氯化钠或氯化钾中的至少一种，所述缓冲剂选自硼酸、酒石酸或磷酸中的至少一种。
第二方面，本申请提供了上述电镀液的制备方法，所述制备方法包括：1）在聚合反应器中加入丙烯酰胺和丙烯酸，再加入引发剂过硫酸钾，蒸馏水，搅拌溶解；通氮气，在氮气保护下，进行聚合反应，得到所述添加剂；2）将所述铬盐和所述镍盐置于水溶液中进行加热混合，得到第一混合物；3）将所述络合剂、所述导电盐、所述缓冲剂和1）得到的所述添加剂置于剩余的水溶液中进行加热混合，得到第二混合物；4）将所述第一混合物和所述第二混合物混合，得到所述电解液。
在其中一些实施例中，所述过硫酸钾的含量为所述丙烯酰胺的1.0~1.2％。
在其中一些实施例中，所述聚合反应的条件为：聚合温度：75~80℃，聚合时间1~2小时。
在其中一些实施例中，所述加热混合的加热温度为40~45℃。
本申请一些实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：本申请所述的电镀液能够快速电镀于金属表面，电镀后的铬镍合金能够有效延长设备的维护周期，大大降低了维护成本，且利于保证生产周期；通过采用合适的聚合单体，以及控制聚合单体的比例在合适的范围，利于进一步提升电镀液的性能，电镀后金属表面的耐腐蚀性能更好；本申请通过调控电镀液中的各组分的含量在合适的范围，利于电镀液的稳定性，进一步提升了电镀液的性能。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供了一种电镀铬镍合金的电镀液，所述电镀液包括水、铬盐、镍盐、络合剂、导电盐、缓冲剂以及添加剂；相对于1000重量份的所述水，所述铬盐的含量为125~250重量份，所述镍盐的含量为20~60重量份，所述络合剂的含量为120~150重量份，所述导电盐的含量为50~80重量份，所述缓冲剂的含量为30~100重量份，所述添加剂的含量为10~50重量份；所述添加剂为含有氨基基团的聚合物；进一步地，所述添加剂为丙烯酸-丙烯酰胺共聚物。利用氨基基团对金属良好的亲和性，利于铬镍合金的均匀沉积，通过设计丙烯酸和丙烯酰胺共聚得到的嵌段式聚合物，一方面，聚合物上具有大量的氨基基团且分布均匀，可以提升对重金属（例如铬元素、镍元素）的亲和性，利于改善镀层的结晶状态，另一方面，聚合物上还含有部分的羧基，可以和缓冲剂协同，利于维持电镀液的稳定性。
在一些实施例中，相对于1000重量份的所述水，所述铬盐的含量为155~160重量份，所述镍盐的含量为30~35重量份，所述络合剂的含量为130~135重量份，所述导电盐的含量为75~80重量份，所述缓冲剂的含量为55~60重量份，所述添加剂的含量为35~40重量份。此时，电镀后，金属表面的耐腐蚀能力更强。
在一些实施例中，所述聚合物是由丙烯酰胺和丙烯酸聚合得到的，所述丙烯酰胺和所述丙烯酸的质量比为3~6:1~4。
示例性地，所述丙烯酰胺和所述丙烯酸的质量比为3:1、3:2、1:1、3:4、4:1、2:1、4:3、5:1、5:2、5:3、5:4、6:1或上述任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，所述丙烯酰胺和所述丙烯酸的质量比为3~4:1~2。
示例性地，所述丙烯酰胺和所述丙烯酸的质量比为3:2、2:1、3:1、4:1或上述任意两个值组成的范围。
在一些实施例中，所述铬盐选自硝酸铬、氯化铬或者硫酸铬中的至少一种；所述镍盐选自硫酸镍、氯化镍、醋酸镍或硝酸镍中的至少一种；所述络合剂选自柠檬酸或焦磷酸钾中的至少一种；所述导电盐选自氯化铵、氯化钠或氯化钾中的至少一种；所述缓冲剂选自硼酸、酒石酸或磷酸中的至少一种。需要说明的是，对于铬盐、镍盐、络合剂、导电盐以及缓冲剂的选择，仅是本申请的优选示例，可以根据实际需要选择其他，本申请不做限制。
本申请还提供了上述电镀液的制备方法，所述制备方法包括：
1）在聚合反应器中加入丙烯酰胺和丙烯酸，再加入引发剂过硫酸钾，蒸馏水，搅拌溶解；通氮气，在氮气保护下，进行聚合反应，得到所述添加剂；
其中，所述过硫酸钾的含量为所述丙烯酰胺的1.0~1.2％，所述聚合反应的条件为：聚合温度：75~80℃，聚合时间1~2小时；
2）将所述铬盐和所述镍盐置于水溶液中进行加热混合，得到第一混合物；
3）将所述络合剂、所述导电盐、所述缓冲剂和1）得到的所述添加剂置于剩余的水溶液中进行加热混合，得到第二混合物；
4）将所述第一混合物和所述第二混合物混合，得到所述电解液。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
电镀液制备
（1）在聚合反应釜中加入26g丙烯酰胺和13g丙烯酸，再加入0.26g过硫酸钾，80g蒸馏水，搅拌溶解；通氮气，在氮气保护下，进行聚合反应，聚合反应的温度为80℃，聚合时间为1.5h，得到添加剂；
（2）将158g硫酸铬和33g硫酸镍置于300g水中，在40℃搅拌混合，得到第一混合物；
（3）将132g焦磷酸钾、78g氯化铵、58g硼酸和（1）得到的添加剂置于700g水中，在40℃搅拌混合，得到第二混合物；
（4）将所述第一混合物和所述第二混合物置于室温下混合，即得所述电镀液。
电镀条件
电流值：2A，电镀时间：20分钟，温度：室温，搅拌：空气搅拌。
耐腐蚀测试
NSS试验（中性盐雾试验）：将铁板置于实施例1的电镀液中在上述电镀条件下进行电镀，得到电镀板；
将所述电镀板置于温度为40℃的氯化钠盐水溶液中，调节PH在6~7，调控盐雾的沉降速率为1.5~2ml/80cm².h之间，放置1h，检测电镀板的腐蚀程度。测试结果见表1。
实施例2
与实施例1不同的是，在电镀液制备过程中，按照以下原料以及配比进行配置：
（1）在聚合反应釜中加入17.5g丙烯酰胺和17.5g丙烯酸，再加入0.175g过硫酸钾，80g蒸馏水，搅拌溶解；通氮气，在氮气保护下，进行聚合反应，聚合反应的温度为75℃，聚合时间为1h，得到添加剂；
（2）将155g氯化铬和35g醋酸镍置于300g水中，在40℃搅拌混合，得到第一混合物；
（3）将135g柠檬酸、75g氯化钾、55g酒石酸和（1）得到的添加剂置于700g水中，在40℃搅拌混合，得到第二混合物；
（4）将所述第一混合物和所述第二混合物置于室温下混合，即得所述电镀液。其他与实施例1相同，不再赘述。测试结果见表1。
实施例3
与实施例1不同的是，在电镀液制备过程中，按照以下原料以及配比进行配置：
（1）在聚合反应釜中加入30g丙烯酰胺和6g丙烯酸，再加入0.175g过硫酸钾，80g蒸馏水，搅拌溶解；通氮气，在氮气保护下，进行聚合反应，聚合反应的温度为75℃，聚合时间为1h，得到添加剂；
（2）将155g氯化铬和35g醋酸镍置于300g水中，在40℃搅拌混合，得到第一混合物；
（3）将135g柠檬酸、75g氯化钾、55g酒石酸和（1）得到的添加剂置于700g水中，在40℃搅拌混合，得到第二混合物；
（4）将所述第一混合物和所述第二混合物置于室温下混合，即得所述电镀液。其他与实施例1相同，不再赘述。测试结果见表1。
实施例4
与实施例1不同的是，在电镀液制备过程中，按照以下原料以及配比进行配置：
（1）在聚合反应釜中加入7.5g丙烯酰胺和7.5g丙烯酸，再加入0.075g过硫酸钾，80g蒸馏水，搅拌溶解；通氮气，在氮气保护下，进行聚合反应，聚合反应的温度为75℃，聚合时间为2h，得到添加剂；
（2）将125g硝酸铬和25g硝酸镍置于300g水中，在40℃搅拌混合，得到第一混合物；
（3）将125g柠檬酸、60g氯化钠、35g磷酸和（1）得到的添加剂置于700g水中，在40℃搅拌混合，得到第二混合物；
（4）将所述第一混合物和所述第二混合物置于室温下混合，即得所述电镀液。其他与实施例1相同，不再赘述。测试结果见表1。
实施例5
与实施例1不同的是，在电镀液制备过程中，按照以下原料以及配比进行配置：
电镀液制备
（1）在聚合反应釜中加入25g丙烯酰胺和25g丙烯酸，再加入0.25g过硫酸钾，80g蒸馏水，搅拌溶解；通氮气，在氮气保护下，进行聚合反应，聚合反应的温度为80℃，聚合时间为2h，得到添加剂；
（2）将250g硫酸铬和55g硫酸镍置于500g水中，在40℃搅拌混合，得到第一混合物；
（3）将145g焦磷酸钾、95g氯化铵、90g硼酸和（1）得到的添加剂置于500g水中，在40℃搅拌混合，得到第二混合物；
（4）将所述第一混合物和所述第二混合物置于室温下混合，即得所述电镀液。其他与实施例1相同，不再赘述。测试结果见表1。
实施例6
与实施例1不同的是，在电镀液制备过程中，在聚合反应釜中仅加入39g丙烯酰胺，不加入丙烯酸。其他与实施例1相同，不再赘述。测试结果见表1。
对比例1
与实施例1不同的是，在电镀液制备过程中，按照以下原料以及配比进行配置（无聚合反应，添加剂以单体形式存在）：
（1）将158g硫酸铬和33g硫酸镍置于300g水中，在40℃搅拌混合，得到第一混合物；
（2）将132g焦磷酸钾、78g氯化铵、58g硼酸和39g丙烯酰胺置于700g水中，在40℃搅拌混合，得到第二混合物；
（3）将所述第一混合物和所述第二混合物置于室温下混合，即得所述电镀液。其他与实施例1相同，不再赘述。测试结果见表1。
对比例2
与实施例1不同的是，在电镀液制备过程中，无添加剂。其他与实施例1相同，不再赘述。测试结果见表1。
对比例3
取电镀前的铁板，进行NSS试验。测试结果见表1。
表1
对比例1和实施例1相比，采用含有氨基基团的聚合物作为添加剂相比仅含有氨基基团的化合物作为添加剂，其沉淀重金属离子的性能更好，电镀后的金属表面的耐腐蚀能力更强；对比例2和实施例1相比，不含添加剂的电镀液在电镀后金属表面的耐腐蚀强度明显降低，这是因为无本申请所述添加剂的电镀液的稳定性不好且金属离子沉积不均匀，导致金属表面的耐腐蚀性能不好。
实施例1和实施例2~3相比，实施例1通过调整添加剂中丙烯酰胺和丙烯酸的含量，使得丙烯酰胺的含量略高于丙烯酸，此时，得到的聚合物更利于重金属的均匀沉积，电镀后金属表面的耐腐蚀性能较好，但是，丙烯酰胺的含量不能过高，具体可参见实施例3，若是丙烯酰胺的含量过高，则丙烯酸的含量过低，此时，不利于电镀液的稳定性，导致电镀后金属表面的耐腐蚀性降低。
实施例2和实施例4~5相比，可以看出，进一步调控水、铬盐、镍盐、络合剂、导电盐、缓冲剂以及添加剂的含量在合适的范围，利于电镀液性能的提升，电镀后金属表面的耐腐蚀性能更好。
实施例6和实施例1相比，添加剂中含有两种聚合单体，例如丙烯酰胺和丙烯酸，相比仅含有一种聚合单体，例如仅含有丙烯酰胺，更利于重金属离子的沉积，以及得到的有机聚合物更利于电镀液的稳定性，进一步增强了电镀液的性能，使得电镀后金属表面的耐腐蚀性能更好。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种电镀铬镍合金的电镀液，其特征在于，包括水、铬盐、镍盐、络合剂、导电盐、缓冲剂以及添加剂；
相对于1000重量份的所述水，所述铬盐的含量为100~300重量份，所述镍盐的含量为20~60重量份，所述络合剂的含量为120~150重量份，所述导电盐的含量为50~100重量份，所述缓冲剂的含量为30~100重量份，所述添加剂的含量为10~50重量份；
所述添加剂为含有氨基基团的聚合物，所述聚合物是由丙烯酰胺和丙烯酸聚合得到的，所述丙烯酰胺和所述丙烯酸的质量比为3~4:1~2；
所述铬盐为三价铬盐。
2.根据权利要求1所述的电镀液，其特征在于，相对于1000重量份的所述水，所述铬盐的含量为155~160重量份，所述镍盐的含量为30~35重量份，所述络合剂的含量为130~135重量份，所述导电盐的含量为75~80重量份，所述缓冲剂的含量为55~60重量份，所述添加剂的含量为35~40重量份。
3.根据权利要求1所述的电镀液，其特征在于，所述铬盐选自硝酸铬、氯化铬或者硫酸铬中的至少一种；
所述镍盐选自硫酸镍、氯化镍、醋酸镍或硝酸镍中的至少一种；
所述络合剂选自柠檬酸或焦磷酸钾中的至少一种；
所述导电盐选自氯化铵、氯化钠或氯化钾中的至少一种；
所述缓冲剂选自硼酸、酒石酸或磷酸中的至少一种。
4.权利要求1~3任一项所述的电镀液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
1）在聚合反应器中加入丙烯酰胺和丙烯酸，再加入引发剂过硫酸钾，蒸馏水，搅拌溶解；通氮气，在氮气保护下，进行聚合反应，得到所述添加剂；
2）将所述铬盐和所述镍盐置于水溶液中进行加热混合，得到第一混合物；
3）将所述络合剂、所述导电盐、所述缓冲剂和1）得到的所述添加剂置于剩余的水溶液中进行加热混合，得到第二混合物；
4）将所述第一混合物和所述第二混合物混合，得到所述电镀液。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述过硫酸钾的含量为所述丙烯酰胺的1.0~1.2％。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚合反应的条件为：
聚合温度：75~80℃，聚合时间1~2小时。
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