[发明专利]无电镀镍镀浴组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于无电镀沉积镍磷合金的水性镀浴组合物。

发明背景

无电镀镍磷合金应用于多种产业中。得到的沉积物例如用作抗磨损涂层和阻挡层。

此类的镀浴组合物通常包含镍离子源，作为还原剂的次磷酸盐化合物，至少一种络合剂和至少一种稳定剂。

需要存在所述至少一种稳定剂，以提供足够的镀浴寿命，合理的沉积速度并且控制沉积态镍磷合金中磷的含量。通常，现有技术中所知的镍磷合金沉积用镀浴包含多于一种稳定剂。

常规稳定剂选自重金属离子例如镉、铊、铋、铅和锑离子，无机离子例如SCN^-和多种有机化合物例如硫脲。

专利文献US2830014公开了用于电镀镍的镀浴组合物，其包含硫代烷磺酸或其盐，例如巯基丙烷-1-磺酸钠作为光亮剂和增韧剂.

专利申请US2005/0013928A1公开了一种包含3-巯基丙烷磺酸的无电镀预处理溶液。该预处理溶液减少了在铜表面从无电镀浴镀镍的孵化时间(从开始供应无电镀溶液至开始镀覆反应的时间)。

专利申请US2006/024043A1公开了一种用于沉积镍磷合金的碱性水性镀浴，其任选地包含其它添加剂例如硫脲和/或3-巯基-1-丙烷磺酸。这样的镀浴组合物不适于工业应用(参见实施例2至5)。另外，硫脲是一种致癌物质。

已知稳定剂的主要缺点是：

a)重金属离子例如镉、铊、铅和锑离子的毒性特征，和

b)如果在无电镀镍镀浴中存在多于一种稳定剂，则在使用该镀浴时稳定剂混合物的控制非常复杂。

发明目的

因此，本发明的发明目的在于提供一种用于镍磷合金无电镀沉积的镀浴组合物，其不含有基于毒性重金属离子的稳定剂。

本发明的另一个目的在于提供一种用于无电镀沉积镍磷合金的镀浴组合物，其可以沉积磷浓度为5至12重量％的镍磷合金。

发明内容

通过如下的用于无电镀镍磷合金的水性镀浴组合物来实现这些目的，该镀浴包含

(i)水溶性的镍离子源

(ii)次磷酸盐化合物

(iii)至少一种络合剂，和

(iv)稳定剂，其选自式(1)和(2)的化合物：

R¹S-(CH₂)n-SO₃R²   (1)

R³SO₃-(CH₂)_m-S-S-(CH₂)_m-SO₃R³   (2)

其中

R¹选自氢、甲基、乙基、丙基、丁基、锂、钠、钾和铵，

n的范围是1至6，

R²选自氢、甲基、乙基、丙基、丁基、锂、钠、钾和铵，

R³选自氢、甲基、乙基、丙基、丁基、锂、钠、钾和铵，并且

m的范围是1至6

并且所述镀浴的pH值的范围为3.5至6.5。

从这样的镀浴组合物无电镀得到的镍磷合金中，磷的含量是5至12重量％。

发明详述

本发明水性镀浴组合物包含水溶性的镍离子源例如硫酸镍，还原剂例如次磷酸钠，至少一种络合剂和选自式(1)和(2)化合物的稳定剂。

镍离子的浓度为1至18g/L，更优选地是3至9g/L。

所述还原剂选自次磷酸盐化合物例如次磷酸，或其镀浴可溶性盐例如次磷酸钠、次磷酸钾和次磷酸铵。镀浴中还原剂的使用量是2至60g/L，更优选地是12至50g/L，并且最优选地是20至45g/L。在通常的实践中，在反应的过程中补充还原剂。

所述络合剂的使用量为1至200g/L，更优选地是15至75g/L。

在本发明的一个实施方式中，选择羧酸、多胺和磺酸或其混合物作为络合剂。有用的羧酸包括单、二、三和四羧酸。所述羧酸可以被多种取代基基团例如羟基或氨基基团取代，并且该酸可以以其钠盐、钾盐或铵盐的形式引入镀覆溶液中。例如，一些络合剂例如乙酸也可以作为缓冲剂，并且这些添加组分的适当浓度可以根据其双重功能针对任何镀覆溶液进行优化。