CN101314848A - 一种无氨型化学镀镍镀液 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用无氨pH调节剂调节镀液pH的无氨型化学镀镍镀液，每1升镀液含有组分为镍盐24～30g，还原剂24～33g，缓冲剂10～18g，络合剂20～30g，稳定剂0.5～1.5mL，光亮剂1.5～3.0mL，水为余量。本发明用无氨型pH调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钾中的一种或两种的混合物。本发明所有原料均不含重金属，而且不使用氨水调节pH值，不会造成环境污染和镀液因放置时间过长而失效等问题，得到的化学镀液不但对环境友好，而且制成的镀层的光亮度达到全光亮。本发明提供的镀液应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学镀镀液，具体地说是一种无氨型化学镀镍镀液。
背景技术
通常的化学镀液是采用氨水来提供碱性调节镀液的pH值和提供络合作用以络合镀液中的镍离子的。氨水的络合能力可以使镀液更加稳定，而氨水提供的碱性和较弱的络合能力又使镀液的镀速能高维持在一个相对较高的水平。但是镀层制备过程中使用的氨水极易挥发，造成环境污染，不符合清洁生产的要求；同时镀液中氨水的含量随着时间的增长而大量减少，对镀液性能产生一定的影响，为此必须不断补加氨水。使用氨水的化学镀镀液经过四个MTO(循环周期)后，镀速衰减较为严重，通常会在10μm/h以下，使生产效率大为下降，增加了工厂的生产成本。
发明内容
本发明针对现有技术的问题，目的在于提供一种无氨型化学镀镍镀液。
本发明通过下述技术方案实现上述目的：
本发明的最主要贡献在于提供了一种无氨型pH调节剂，它是氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾或碳酸氢钠中的一种或两种的混合物。
本发明的无氨型化学镀镍镀液的优选配方为，每1升镀液含有以下组分：
镍盐 24～30g，
还原剂 24～33g，
缓冲剂 10～18g，
络合剂 20～30g，
稳定剂 0.5～1.5mL，
光亮剂 1.5～3.0mL，
水 余量；
用pH调节剂调节镀液pH为4.8～6.0。
所述的镍盐优选是硫酸镍、氯化镍或醋酸镍。
所述的还原剂优选是次磷酸及其盐、硼氢酸盐或水合肼；所述的次磷酸盐优选是次磷酸钠或次磷酸钾，所述的硼氢酸盐优选是硼氢化钠或硼氢化钾。
所述的缓冲剂优选是醋酸、醋酸钠、醋酸铵或硫酸铵。
所述的络合剂优选是丁二酸、酒石酸、柠檬酸、乳酸、丙酸、苹果酸或甘氨酸等中的两种或两种以上的混合物。
所述的稳定剂优选为每升稳定剂溶液中包含钨酸钠4～9g，咪唑0.2～9g和乙二胺四乙酸或其盐5～20g。
所述的光亮剂优选为每升光亮剂溶液中含有硫酸铜2～10g，硫酸锌2～10g或氯化亚锡2～10g，硝酸铋3～10g，酒石酸5～20g。
所述的调节剂调节镀液pH为4.8～6.0，优选自氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钾中的一种或两种的混合物。
本发明通过在有氨Ni-P化学镀液中加入强碱和适量络合剂，从而取代氨水的碱性和络合作用，得到的镀液对环境无污染，而且能使镀层的光亮度达到全光亮，经过4个MTO后镀速仍可维持在16μm/h以上。
本发明的无氨型化学镀镍镀液的制备方法，是将镍盐、还原剂、缓冲剂、络合剂、稳定剂和光亮剂混合得到，加热到指定温度稳定10min后方可使用。化学镀液的施镀温度为90～97℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所有原料均不含重金属，而且不使用氨水调节pH值，不会造成环境污染和镀液因放置时间过长而失效等问题，得到的化学镀镀液不但对环境友好，而且制成的镀层的光亮度达到全光亮，在4个MTO后镀速维持在16μm/h以上，镀液不产生白色沉淀，渡槽中不会有镍析出，磷含量达到11％(wt％)以上，有较强的耐腐蚀性能；
(2)本发明提供的镀液均镀性能强，镀层不受基体材料的复杂外形的影响，镀后都保持材料的原有形状，结合力强，不易剥落，比电镀硬铬和离子镀的结合力要高，省去了电镀制备的后续打磨程序；
(3)本发明提供的镀液所有成分均可采用国产原料，使得镀液成本大幅度降低。
(4)本发明提供的镀液可以广泛地应用于机械、电子、塑料、模具、冶金、石油化工、陶瓷、水力、航空航天等工业部门，并不含有铅和镉重金属离子可满足出口欧盟、美国及日本的化学镀工件加工需要。
具体实施方式
对比例1
将3.5g硫酸铜和13g酒石酸加入少量水溶解，然后将4.0g硝酸铋和4.5g硫酸锌用硫酸溶解，最后将两者混合，加氨水后装入盛有1L去离子水的烧杯中，用磁力搅拌器搅拌直至澄清，得到光亮剂溶液1L。
将钨酸钠5g，咪唑2g，EDTA·2Na 15g，装入盛有去离子水的烧杯中，高速磁力搅拌至全部溶解，用去离子水体积定容至1L，得到稳定剂溶液。
将六水合硫酸镍28g，一水合次亚磷酸钠24g，三水合乙酸钠10g，甘氨酸2g，乳酸10mL(12g)，丙酸5mL(6g)，稳定剂溶液1.0mL，光亮剂1.5mL，装入盛有去离子水的烧杯中，高速磁力搅拌至全部溶解，用25mL氨水将溶液的pH值调制5.4左右，用去离子水体积定容至1L，得到制备高光亮化学镀Ni-P镀层的镀液1L。
将装有上述镀液的烧杯在90℃水浴锅中预热15min，将普通铁片在10％的稀盐酸和5％硫酸的混合液中出去锌皮，然后放入1∶1的盐酸中活化3～5min后放入镀液中，施镀1小时。通过滴定Ni2+的含量，确定补加A液和C液的体积，通过称量施镀前后的质量差计算镀速，然后放入新的试片，直至走完四个循环。
此方法为有氨镀液体系，制得的镀层的镀速前七个小时分别为：17.4μm/h、19.9μm/h、16.0μm/h、16.3μm/h、13.4μm/h、13.1μm/h、12.5μm/h；前三个周期的平均镀速分别为：17.8μm/h、13.7μm/h、10.6μm/h。镀层中磷含量平均为9％～12％。
实施例1
将3.5g硫酸铜和13g酒石酸加入少量水溶解，然后将4.0g硝酸铋和4.5g硫酸锌用硫酸溶解，最后将两者混合，加氨水后装入盛有1L去离子水的烧杯中，用磁力搅拌器搅拌直至澄清，得到光亮剂溶液1L。
将钨酸钠4g，咪唑3g，EDTA·2Na 17g，装入盛有去离子水的烧杯中，高速磁力搅拌至全部溶解，用去离子水体积定容至1L，得到稳定剂溶液。
将六水合硫酸镍28g，次亚磷酸24g，乙酸铵10g，酒石酸3g，乳酸10mL，丙酸5mL，稳定剂溶液1.0mL，光亮剂1.5mL，装入盛有去离子水的烧杯中，高速磁力搅拌至全部溶解，用氢氧化钠将溶液的pH值调制5.3，用去离子水体积定容至1L，得到本发明制备全光亮化学镀Ni-P镀层的高镀速无氨型环保镀液1L。
将装有上述镀液的烧杯在90℃水浴锅中预热15min，将普通铁片在10％的稀盐酸和5％硫酸的混合液中出去锌皮，然后放入1∶1的盐酸中活化3～5min后放入镀液中，施镀1小时。通过滴定Ni2+的含量，确定补加A液和C液的体积，通过称量施镀前后的质量差计算镀速，然后放入新的试片，直至走完四个循环。
实施例2
将4.5g氯化铜和15g酒石酸加入少量水溶解，然后将4g氯化亚锡和3g硝酸铋用硫酸溶解，最后将两者混合，加氨水后装入盛有1L去离子水的烧杯中，用磁力搅拌器搅拌直至澄清，得到光亮剂溶液1L。
将钨酸钠5g，咪唑3g，EDTA·2Na 15g，装入盛有去离子水的烧杯中，高速磁力搅拌至全部溶解，用去离子水体积定容至1L，得到稳定剂溶液。
将氯化镍25g，次亚磷酸钠27g，乙酸铵12g，苹果酸1.8g，乳酸11mL(12g)，丙酸4mL(6g)，稳定剂溶液1.2mL，光亮剂1.8mL，装入盛有去离子水的烧杯中，高速磁力搅拌至全部溶解，用氢氧化钾将溶液的pH值调制5.5，用去离子水体积定容至1L，得到本发明制备全光亮化学镀Ni-P镀层的高镀速无氨型环保镀液1L。
将装有上述镀液的烧杯在92℃水浴锅中预热15min，将普通铁片在10％的稀盐酸和5％硫酸的混合液中出去锌皮，然后放入1∶1的盐酸中活化3～5min后放入镀液中，施镀1小时。通过滴定Ni2+的含量，确定补加A液和C液的体积，通过称量施镀前后的质量差计算镀速，然后放入新的试片，直至走完四个循环。
实施例3
将3.5g硫酸铜和20g酒石酸加入少量水溶解，然后将4.0g硝酸铋和4.5g硫酸锌用硫酸溶解，最后将两者混合，加氨水后装入盛有1L去离子水的烧杯中，用磁力搅拌器搅拌直至澄清，得到光亮剂溶液1L。
将钨酸钠7g，咪唑2g，EDTA 18g，装入盛有去离子水的烧杯中，高速磁力搅拌至全部溶解，用去离子水体积定容至1L，得到稳定剂溶液。
将六水合硫酸镍29g，硼氢化钠23g，冰醋酸5.5mL，柠檬酸4g，乳酸13mL，丙酸4mL，稳定剂溶液1.4mL，光亮剂2.2mL，装入盛有去离子水的烧杯中，高速磁力搅拌至全部溶解，用氢氧化钠和碳酸钾将溶液的pH值调制5.6，用去离子水体积定容至1L，得到本发明制备全光亮化学镀Ni-P镀层的高镀速无氨型环保镀液1L。
将装有上述镀液的烧杯在90℃水浴锅中预热15min，将普通铁片在10％的稀盐酸和5％硫酸的混合液中出去锌皮，然后放入1∶1的盐酸中活化3～5min后放入镀液中，施镀1小时。通过滴定Ni2+的含量，确定补加A液和C液的体积，通过称量施镀前后的质量差计算镀速，然后放入新的试片，直至走完四个循环。
实施例4
将2g硫酸铜和19g酒石酸加入少量氨水溶解，然后将5.0g硝酸铋用硫酸溶解，最后将两者混合，加氨水后装入盛有1L去离子水的烧杯中，用磁力搅拌器搅拌直至澄清，得到光亮剂溶液1L。
将钨酸钠6g，咪唑2g，EDTA 16g，装入盛有去离子水的烧杯中，高速磁力搅拌至全部溶解，用去离子水体积定容至1L，得到稳定剂溶液。
将醋酸镍24g，硼氢化钾23g，醋酸钾7g，柠檬酸4g，乳酸13mL，丙酸4mL，丁二酸3g，稳定剂溶液1.3mL，光亮剂2.4mL，装入盛有去离子水的烧杯中，高速磁力搅拌至全部溶解，用碳酸钾将溶液的pH值调制5.6，用去离子水体积定容至1L，得到本发明制备全光亮化学镀Ni-P镀层的高镀速无氨型环保镀液1L。
将装有上述镀液的烧杯在90℃水浴锅中预热15min，将普通铁片在10％的稀盐酸和5％硫酸的混合液中出去锌皮，然后放入1∶1的盐酸中活化3～5min后放入镀液中，施镀1小时。通过滴定Ni2+的含量，确定补加A液和C液的体积，通过称量施镀前后的质量差计算镀速，然后放入新的试片，直至走完四个循环。
对比例1和实施例1-4的比较
计算实施例1到实施例4的无氨体系下的镀速，计算结果分别为，前七个小时的平均镀速：27.4μm/h、23.2μm/h、21.7μm/h、20.2μm/h、19.5μm/h、18.1μm/h、17.6μm/h；前三个周期的平均镀速分别为：25.1μm/h、20.6μm/h和18.4μm/h。镀层的磷含量平均为10％～13％。
对比例1为有氨镀液体系，制得的镀层的镀速前七个小时分别为：17.4μm/h、19.9μm/h、16.0μm/h、16.3μm/h、13.4μm/h、13.1μm/h、12.5μm/h；前三个周期的平均镀速分别为：17.8μm/h、13.7μm/h、10.6μm/h。镀层中磷含量平均为9％～12％。
结果表明，本发明的镀液在镀速、使用寿命和磷含量上明显优于传统的有氨体系，可以提高工厂生产的效率，降低成本，同时制得耐腐蚀性能更好的镀层。
Claims (9)
1.一种无氨型化学镀镍镀液，包括pH调节剂，其特征在于所述pH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾或碳酸氢钠中的一种或两种的混合物。
2.如权利要求1所述的无氨型化学镀镍镀液，其特征在于每1升镀液含有以下组分：
镍盐 24～30g，
还原剂 24～33g，
缓冲剂 10～18g，
络合剂 20～30g，
稳定剂 0.5～1.5mL，
光亮剂 1.5～3.0mL，
水 余量；
用pH调节剂调节镀液pH为4.8～6.0。
3.如权利要求2所述的镀液，其特征在于所述的镍盐是硫酸镍、氯化镍或醋酸镍。
4.如权利要求2所述的镀液，其特征在于所述的还原剂是次磷酸或其盐、硼氢酸盐或水合肼。
5.如权利要求4所述的镀液，其特征在于所述的次磷酸盐是次磷酸钠或次磷酸钾，所述的硼氢酸盐是硼氢化钠或硼氢化钾。
6.如权利要求2所述的镀液，其特征在于所述的缓冲剂是醋酸、醋酸钠、醋酸铵或硫酸铵。
7.如权利要求2所述的镀液，其特征在于所述的络合剂是丁二酸、酒石酸、柠檬酸、乳酸、丙酸、苹果酸或甘氨酸中的两种或两种以上的混合物。
8.如权利要求2所述的镀液，其特征在于所述的稳定剂为每升稳定剂溶液中包含钨酸钠4～9g，咪唑0.2～9g和乙二胺四乙酸或其盐5～20g。
9.如权利要求2所述的镀液，其特征在于所述的光亮剂为每升光亮剂溶液中含有硫酸铜2～10g，硫酸锌2～10g或氯化亚锡2～10g，硝酸铋2～10g，酒石酸5～20g。
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| CN101314848B (zh) | 2010-06-02 |
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