[发明专利]一种高耐蚀性γ晶相的锌镍合金电镀添加剂及电镀液

说明书

技术领域

本发明涉及金属表面处理技术领域，更具体地说是涉及一种高耐蚀性γ晶相的锌镍合金电镀添加剂及电镀液。

背景技术

电镀锌镍合金是近20多年来兴起的一种钢铁阳极型防护镀层。锌镍合金镀层不仅耐蚀性高于传统镀锌层5-10倍，更拥有良好的上漆性、可焊性和成型性，具有优良的防腐性及低氢脆性，适合电镀要求耐疲劳，如弹簧、紧固件和其他结构件或在较高温度下使用的零件，因而广泛应用于汽车、航空航天、轻工、家电等行业。

锌镍合金与传统电镀一样，也分酸性和碱性体系。碱性锌镍合金具有镀液分散能力好，防腐性能优异，对设备和工件腐蚀性较小，工艺操作容易，成本较低等优点。弱酸性体系具有镀种十分简单、电流效率高、沉积速度快等优点。锌镍合金由于镍含量的不同，其微观晶相结构也不同，导致其耐蚀性差别较大。研究表明锌镍合金不同晶相的防腐性：γ相>η+γ相>α+γ相，只有当锌镍合金镀层中镍含量在10-15%之间时，所得镀层含γ相最多，防腐性能最好。

传统的防护型电镀70%左右均为镀锌，但随着行业需求的提高，传统镀锌已远远不能满足需求，出现了多种锌合金电镀层，如锌铁、锌锡、锌钴、锌镍合金等等。与其它合金相比，锌镍合金具有更高的防腐性、耐磨损性、抗热冲击性，并且可以替代镀镉层用于航天航空设备，因而在国内外得到了广泛的应用，在防护型电镀中所占的比重也在逐年增加。

目前，市场上的锌镍合金电镀添加剂产品大部分信赖国外进口，国内的锌镍合金添加剂还不成熟，各方面性能也不够稳定。而国外进口无形中又增加了锌镍合金的成本。并且，这些锌镍合金添加剂加入到镀液中，电镀形成的锌镍合金镀层中镍含量差异也较大，镍含量直接影响镀层中的微观晶相结构以及宏观的防腐性能。只有当镍含量在10-15%之间时，可形成稳定的γ相，此时镀层的防腐性最好。因此，市场上迫切需要性价比合适的锌镍合金添加剂产品。

中国专利公开号CN1746337A公开了一种碱性锌酸盐镀液，该种镀液电流效率较低，镀液不容易控制，容易失衡，镀层镍含量不均匀，容易导致产品性能不一。专利CN201010501430.3公开了一种碱性电镀锌镍合金添加剂，虽然也能制备出镍含量12-15%的锌镍合金镀层，但其镀液与碱性镀锌槽液不相容，不能直接实现从碱性镀锌向锌镍合金的转化，并且镀层25左右时中性盐雾实验红锈时间仅为750h。镀层上镀慢，电流效率低，镀层厚度太厚不利于后续的二次加工，抗热冲击性能也有限。并且，现有的碱性锌镍合金添加剂与碱性镀锌体系兼容性不好。锌镍合金电镀过程中产生的碳酸盐及氯化物耐受性较差，碳酸盐及氯化物的存在会加快添加剂的分解，严重影响电流效率及镀层镍含量，从而影响整体性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种高耐蚀性γ晶相的锌镍合金电镀添加剂及电镀液，可使镀液中锌、镍离子稳定存在，电镀出来的镀层镍含量稳定在10-15%之间，镀层形成稳定的γ晶相，具有优异的防腐性能，并且该添加剂体系与碱性镀锌体系兼容，可直接实现从碱性镀锌向锌镍合金的转化而无须重新配制基础液，成本大大降低。该电镀液电镀工作条件宽松，可在5-50℃的温度范围内进行电镀，上镀快，电流效率高，镀层防腐性能优异，所得镀层只需8左右中性盐雾实验即可达到850h以上；添加剂对碳酸盐及氯化物耐受性高，当碳酸盐浓度小于90g/L,氯化物浓度小于9g/L的条件下，对电流效率及镍含量的影响无明显影响。

本发明具体是通过以下技术方案来实现的：

一种高耐蚀性γ晶相的锌镍合金电镀添加剂，按照体积份计算，包括锌络合剂：40–75份，镍络合剂：30-50份，镍补加剂：15-35份，光亮剂：0.2-2份。

进一步地，所述锌络合剂按质量分数计算的组成为：1，10-邻二氮菲5-15%，酒石酸锑钾0.5-4%，巯基化合物20-30%，水为余量；

进一步地，所述巯基化合物为二甲基巯基乙酸，3-巯基丙酸，巯基乙酸，半胱氨酸中的一种或几种；

进一步地，所述镍络合剂按质量分数计算的组成为：乌洛托品5-15%，胺类化合物20-50%，苯骈三氮唑4-8%，水为余量；

进一步地，所述胺类化合物为二甲基（氨基）丙胺、二甲基乙醇胺、五乙烯六胺、多巴胺中的一种或几种；

进一步地，所述镍补加剂按质量分数计算的组成为：硫酸镍20-40%，三乙醇胺5-15%，聚乙烯亚胺5-10%，水为余量；

进一步地，所述聚乙烯亚胺的分子量为500-1500；