[发明专利]一种Ni-Fe合金电镀液及电镀方法

说明书

技术领域

本发明涉及电镀镍工艺的技术领域，尤其涉及一种Ni-Fe合金电镀液及电镀方法。

背景技术

Ni-Fe合金镀层具有优良的磁学、电学和力学性能，色白，结晶细致，覆盖能力强，有良好的光亮性、整平性、均匀性、延展性和抗腐蚀性。Ni-Fe合金镀层广泛用作防护装饰、耐磨性材料，是重要的功能磁性材料，大量应用于计算机的储存装置和电子工业的记忆、记录装置上。采用电沉积法制备Ni-Fe合金箔替代纯镍镀层箔，可以节省宝贵的镍资源。Ni-Fe合金镀层套铬性能好，尤其是套铬深镀能力比亮镍镀层好，复镀性能优于亮镍；Ni-Fe合金镀层韧性高于纯镍，硬度比纯镍层高。

一般说来，Ni-Fe合金镀层中铁含量越高，合金镀层的硬度会越大。而欲使Ni-Fe合金镀层中铁含量增大，就必须提高铁的沉积速度。铁的沉积速率加快必然会使得镀液中的析氢加剧，导致镀液中的氢氧根浓度变大，生成更多的铁和镍的氢氧化物沉淀以阻止共沉积降低镀层的厚度，另一方面，也降低了镀液的电流效率。因此，现有的Ni-Fe合金电镀很难兼顾镀层硬度、厚度和镀液的电流效率三者的性能，这些严重制约了Ni-Fe合金电镀在工业上的大规模应用。

发明内容

有鉴于此，本发明一方面提供一种Ni-Fe合金电镀液，Ni-Fe合金电镀液的电流效率高、镀层硬度高、镀层厚度大。

一种Ni-Fe合金电镀液，包括含量为200～260g/L的NiSO₄·6H₂O、含量为40～60g/L的NiCl₂·6H₂O、含量为55～85g/L的FeSO₄·7H₂O、含量为40～70g/L的H₃BO₃、含量为25～50g/L的柠檬酸盐、含量为8～16g/L的稳定剂、含量为5～10g/L的糖精盐、含量为0.5～0.7g/L的羟基丙烷磺酸吡啶嗡盐和含量为0.2～0.6g/L的阳离子表面活性剂。

其中，Ni-Fe合金电镀液进一步包括含量为240g/L的NiSO₄·6H₂O、含量为50g/L的NiCl₂·6H₂O、含量为78g/L的FeSO₄·7H₂O、含量为50g/L的H₃BO₃、含量为40g/L的柠檬酸盐、含量为12g/L的稳定剂、含量为8g/L的糖精盐、含量为0.6g/L的羟基丙烷磺酸吡啶嗡盐和含量为0.45g/L的阳离子表面活性剂。

其中，所述稳定剂为对苯二酚、邻苯二酚、邻苯二胺和对苯二胺中的一种或至少两种。

其中，所述阳离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠和/或十二烷基苯磺酸钠。

以上Ni-Fe合金电镀液的技术方案中，选用柠檬酸盐为配位剂，柠檬酸盐优选为柠檬酸盐钾或钠。柠檬酸根与亚铁离子和二价镍离子有较强的配位能力，一方面可缩小亚铁离子和二价镍离子的标准电极电位差，另一方面可稳定亚铁离子防止其被氧化成三价的铁离子。

稳定剂可以通过其还原性将二价铁离子被镀液中的空气氧化成的三价铁离子还原为二价铁离子。本发明的稳定剂优选为苯二酚、邻苯二酚、邻苯二胺和对苯二胺。它们除具备较强的还原性外，还因含有的氧原子和氮原子含有孤对电子，因而具有较强的配位能力，可与亚铁离子配位以防止其被氧化。

选用NiCl₂为镍的辅盐，其中的氯离子主要起活化的作用，防止阳极发生钝化，促进阳极正常溶解；还能增大溶液的导电能力和阴极电流效率，使镀层晶粒细化。

选用H₃BO₃缓冲剂，起pH值缓冲作用，稳定镀液特别是阴极双电层内的pH值，与添加剂有协同作用，有利于获得光滑的镀层。

选用羟基丙烷磺酸吡啶嗡盐为次级光亮剂，主要起增强高、中阴极电流密度区阴极极化，提高光亮填平，长效等作用。选用糖精盐作为初级光亮剂，可消除镀层内应力，增强延展性，提高低电位分布能力。羟基丙烷磺酸吡啶嗡盐和糖精盐的复合使用可获得宽阴极电流密度范围的光亮镀层。

阳离子表面活性剂起润湿剂的作用，降低阴极表面张力，防止镀层表面产生针孔，有利于氢气的逸出。

本发明另一方面提供一种电镀方法，该方法可以使Ni-Fe合金电镀液Ni-Fe合金电镀液的电流效率高、镀层硬度高、镀层厚度大。

一种使用上述Ni-Fe合金电镀液电镀的方法，包括以下步骤：