[发明专利]一种化学镀镍溶液及镀镍工艺

说明书

技术领域

本发明属于化学镀镍技术领域，具体涉及一种化学镀镍溶液及镀镍工艺。

背景技术

化学镀镍是一种通过化学方法在金属或非金属表面镀上一层非晶态Ni-P合金镀层的工艺。由于化学镀镍镀层具有优异的耐腐蚀性、耐磨性和微磁性等性能，因此化学镀镍具有广泛的工业应用，如在钢铁、铸件、铝合金等金属表面或玻璃、塑料等非金属表面上通过化学镀镍来保护基体材料不受腐蚀、耐磨损或起光亮装饰作用等。

现有化学镀镍溶液主要包括基础液和添加剂，基础液中的Ni离子在施镀过程中逐步转移到被加工工件表面。其添加剂中含有Pb²⁺、Sn²⁺、Sb³⁺、Hg⁺等重金属离子中的一种或几种，这些重金属离子在施镀过程中不参加反应，只发生转移和转化，如果废液处理不当，很容易造成环境污染，且其对土壤的污染是不可逆转的，严重影响生态环境和人体健康。另外，现有化学镀镍溶液的稳定性较低，操作不当容易发生水解，造成材料浪费和环境污染，且化学镀镍镀层容易出现麻点、针孔、厚度不均、表面花斑等现象。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种化学镀镍溶液及镀镍工艺。本发明通过对化学镀镍的作用机理进行研究，开发出不含重金属元素的复合添加剂，大大减少了化学镀镍废液处理的程序和工作量，减少了化学镀镍对生态环境的污染和破坏。

本发明所采用的技术方案为：一种化学镀镍溶液，所述化学镀镍溶液以水为溶剂，每升化学镀镍溶液中含有以下组分：

所述化学镀镍溶液中不含Pb²⁺、Bi²⁺、Cd²⁺、Hg²⁺和Cr⁶⁺等重金属离子，大大减少了化学镀镍废液处理的程序和工作量，减少了化学镀镍对生态环境的污染和破坏。

本发明中，硫酸镍为镍盐，次磷酸钠为还原剂。本发明中化学镀镍过程的机理为：

还原剂脱氢：H₂PO₂^-→·HPO₂^-+H

氧化：·HPO₂^-+OH^-→H₂PO₃^-+e

氢氢结合：H+H→H₂

氧化：H+OH^-→H₂O+e

镍盐金属析出：Ni²⁺+2e→Ni

析氢：2H₂O+2e→H₂+2OH^-

磷析出：mNiL₂²⁺+H₂PO₂^-+(2m+1)e→Ni_mP+2mL+2OH^-

式中L表示络合物。

在进行化学镀镍时，利用电位-pH关系图研究pH值的变化对氢离子与镍离子发生竞争放电的影响：当pH值小于3.6时，反应终止；当pH值大于6.0时，反应也终止。在本发明中，所述缓冲剂为柠檬酸、琥珀酸和醋酸钠，维持pH值在3.8-5.8之间，以保证化学镀镍的正常进行。

琥珀酸学名丁二酸，CAS号为：110-15-6。

每升化学镀镍溶液中含有：柠檬酸6-12g、琥珀酸6-12g和醋酸钠10-20g。

络合剂的作用主要是与镍离子进行络合以降低游离镍离子的浓度，提高镀液的稳定性。对比分析化学镀镍液络合物与镍离子络合的稳定常数，综合考虑镍原子的价电子结构与络合物配位体之间O-配位、S-配位、N-配位的关系，本发明中，所述络合剂为乳酸和柠檬酸，所述乳酸和柠檬酸的比例为2:1-2。本发明中，络合剂中的乳酸和柠檬酸，均为O-配位。

稳定剂能够阻止或推迟化学镀镍液的自发分解，稳定镀液，同时还影响镀层的质量和性能。在保证镀层符合性能要求的前提下，综合考虑几种稳定剂之间相互作用，确保不会出现相互阻碍或减弱稳定作用，同时还要考虑稳定剂对环境的可能存在的潜在污染。在本发明中，所述稳定剂为碘盐、某脲、糖精钠或某醇中的一种或任意组合。

根据测定化学镀镍溶液在不同稳定剂浓度时的混合电位图，每升化学镀镍溶剂中含有的质量为：