[发明专利]一种次磷酸盐体系镀Ni-P合金的电镀液及电镀方法

说明书

技术领域

本发明涉及电镀镍工艺的技术领域，尤其涉及一种次磷酸盐体系镀Ni-P合金的电镀液及电镀方法。

背景技术

Ni-P合金具有抗还原性腐蚀介质的特性，尤其是当镍磷合金中磷的质量分数达到0.08以上时，其组织结构呈非晶态，具有具有高耐蚀、耐磨、可焊性、磁性屏蔽、高硬度、高强度、高导电性等优异的性能，已广泛应用于汽车、航空、计算机、电子、化工和石油等领域。近年来，由于环保的要求，以其它镀层代替铬镀层的技术越来越受到重视。Ni-P合金镀层经热处理后的硬度接近或超过硬铬镀层，并且电镀Ni-P合金镀层具有很多优点，在成本和性能方面代替硬铬镀层是可行的。目前用于制备Ni-P合金的方法有化学镀和电镀两种，电镀法与化学镀法相比具有很多优点，例如沉积速度快、镀液工作温度相对较低、镀液稳定性高、可制得更厚的镀层、成本较低等。

按照磷源的不同，Ni-P合金电镀分为次磷酸盐体系电镀和亚磷酸盐体系电镀。现有的次磷酸盐体系Ni-P合金电镀普遍存在镀层的硬度较低、耐磨损性较差、耐腐蚀性不强的技术缺陷。这些严重制约了Ni-P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次磷酸盐体系镀Ni-P合金的电镀液，该电镀液的镀层的硬度大、耐磨损性强、耐腐蚀性高。

一种次磷酸盐体系镀Ni-P合金的电镀液，包括含量为200～260g/L的NiSO₄·6H₂O、含量为30～70g/L的NiCl₂·6H₂O、含量为30～70g/L的次磷酸盐、含量为40～70g/L的H₃PO₄、含量为25～50g/L的酒石酸钠钾、含量为5～10g/L的糖精盐、含量为0.3～0.5g/L的羟基丙烷磺酸吡啶嗡盐和含量为0.05～0.2g/L的阳离子表面活性剂。

其中，包括含量为240g/L的NiSO₄·6H₂O、含量为45g/L的NiCl₂·6H₂O、含量为50g/L的次磷酸盐、含量为40g/L的H₃PO₄、含量为40g/L的酒石酸钠钾、含量为8g/L的糖精盐、含量为0.45g/L的羟基丙烷磺酸吡啶嗡盐和含量为0.15g/L的阳离子表面活性剂。

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。

以上电镀液的技术方案中，选用酒石酸钠钾为配位剂，酒石酸钠钾优选为酒石酸钠钾钾或钠。镍离子在镀液中较易水解成多核聚合物，而该多核聚合物将富集于阴极表面阻碍二价镍的放电沉积，多核聚合物由于含有较长的分子链难以放电沉积成镍单质。柠檬酸根与二价镍离子有较强的配位能力，当柠檬酸在镀液中的浓度达到一定时，柠檬酸根能与水发生竞争，可争夺水分子与镍离子的配位，形成更稳定的且可放电沉积的镍柠檬酸的络合物。此外，该络合物可提高阴极放电的活化能，增强二价镍离子在阴极的极化，减缓阴极的析氢现象。

选用次磷酸盐为镀层中单质磷的来源。次磷酸盐优选为次磷酸钠或钾。相比于亚磷酸的磷源，次磷酸盐体系电镀获得的镀层的耐腐性较高。可能的原因是，亚磷酸在较高pH值时溶解度较低，于是为了镀液中所溶解的亚磷酸含量以最终提高镀层的磷含量，一般在较低PH的环境下电镀，因而使阴极大量析氢，镀层产生气流痕现象，阴极电流效率较低，阴、阳极电流效率不平衡加剧，从而使镀液中二价镍离子增加，导致镀层镍含量过高、磷含量降低，从而降低镀层的耐腐蚀性。

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。本发明中镍离子的含量为230～330g/L，当含量较低时，即使次磷酸盐的浓度再大，镀液中的析氢仍然较为严重。只有当镍离子维持在该范围时，方恩能够保证镍与磷的共沉积。镍含量过高，会使得镀层中磷含量过低，从而影响镀层的耐腐蚀性等综合性能。

选用H₃PO₄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。